私はパケット転送のスループット速度を研究してきましたが、あるエンドシステムから別のエンドシステムへの合計スループットについて混乱しています。たとえば、サーバーがルーターを介してクライアントにパケットを送信するとします。私の教科書コンピューターネットワーキング黒瀬とロスの論文では、スループット速度の遅いエンド システムによって、ファイル転送全体のスループット速度が決まると述べています。これはなぜでしょうか?
2 つのスループット速度を足し合わせると、ファイル転送スループット全体が完成するのではないでしょうか。たとえば、サーバーのスループットが 1 Mbps でビットを送出し、ルーターが 2 Mbps でビットを送出するとします。また、ファイル サイズが 1000 万ビットだとします。サーバーからルーターまでは、サーバーに到達するまでに 10 秒かかり、その後クライアントに到達するまでに約 5 秒かかるため、スループット インタラクションの合計は 15 秒かかります。これは私の考えですが、教科書の論理を使用すると、10 秒かかります。なぜでしょうか。
答え1
アリの列が葉っぱから穴に向かって移動しているところを想像してください。ただし、アリが乗り越えなければならない途中に棒があります。
<Leaf> ------ <stick> ------ <hole>
アリが棒に到達するのに 3 秒 (旅程の 1 区間目)、棒を乗り越えるのに 10 秒 (旅程の 2 区間目)、棒から穴に移動するの (旅程の 3 区間目) に 2 秒かかります。旅程の 1 区間目の合計帯域幅はアリ 3 匹、棒の帯域幅はアリ 1 匹、旅程の 3 区間目の合計帯域幅はアリ 3 匹です。
そこで、ant0 は葉っぱを離れ、棒のところまで移動します。そして、棒を乗り越えて穴まで歩きます。合計時間 = 15 秒。
Ant1 は ant0 より 1 秒遅れて、3 秒で leg1 を横断します。スティックに到達しますが、スティックの帯域幅は Ant0 が使用しているためいっぱいです。そのため、Ant1 はスティックを渡り始める前に 9 秒待つ必要があります。Ant0 がスティックを渡り終えると、Ant1 はスティックを渡り、穴まで進みます。かかった合計時間は、3 秒 + 9 秒 (待機) + スティックを渡り終える 10 秒 + 穴まで 2 秒 => 24 秒です。
Ant2 は ant1 より 1 秒遅れ、棒に到達するのに 3 秒かかります。その後、Ant0 と Ant1 の両方が棒を通過するのを待ってから、棒を渡る必要があります。合計時間 = 3 秒 + 10 秒 (ant1 を待つ) + 8 秒 (ant0 を待つ) + 10 秒 (棒を渡る) + 穴に到達するのに 2 秒 => 33 秒。
したがって、このパスのスループットを測定すると、3/(15+24+33) => 0.0416 Ants/秒になります。
脚 1 を 1 秒 (3 倍) にスピードアップしたとします。結果は 3/(13+22+31) => 0.454 アリ/秒になります。片方の脚の速度が 3 倍になっても、増加はごくわずかです。
leg3 を 1 秒 (2 倍の速さ) にスピードアップしたとします。結果は 3/(12+21+30) => 0.0476 Ants/秒になります。この場合も影響はほとんどありません。
しかし、leg2 の速度を 2 倍の 5 秒に上げた場合、まったく異なる数値 3/(7 + 11 + 17) => 0.085 Ants/秒が得られます。
したがって、どちらかの高速な区間を増やしてもほとんど効果はありませんでしたが、最も低速なコンポーネントの速度を 2 倍にすると、パスのスループットが実質的に 2 倍になりました。
それで、Leg3 には十分な帯域幅があり、伝送速度も速いにもかかわらず、アリが穴に到達する速度には影響がないことに気が付きましたか。アリが Leg3 に入る速度は棒によってボトルネックになっているため、Leg3 の帯域幅のほとんどが使用できないのです。100 倍に増やしても、アリが穴に到達する速度にはまったく影響しません。この状況では、方程式を少しでも変えるためにできる唯一のことは、アリが棒を渡る速度を上げることです。それ以外は意味がありません。
答え2
最も遅い速度の端末が全体的なリンク速度を決定します。文字通り、それ以上速くデータを受信できないため、そうしないとエラーが発生します。
かかる時間について考えるのではなく、何かがどれだけ速く聞くことができるかを考えます。
こう考えてみましょう。本を声に出して読んでいる人がいますが、その人は非常に速く話します。そして、それを聞く人がいます。聞く人はゆっくりとした速度でしか理解できないので、速い読み手は聞き手が理解できる速度まで速度を落とすか、聞き手は「ちょっと待ってください、もう一度言ってください」と何度も言わなければなりません。これがスループットを決定します。
また、ルータが転送するデータのブロック全体を、それを渡す前に保持していると想定するのは重大な誤りです。これは小さなデータ ブロックでは発生しますが、システム全体の動作ではありません。
ここで注目するスループットは 2 つあります。発信元からルーターへのスループットと、ルーターから受信者へのスループットです。ルーターは、特定の瞬間に少量のデータのみを保持し、再送信する前に大きなブロック全体を保存しません。そのため、システム内で最も遅いリンクが、エンドツーエンド リンクが動作できる全体的な速度を制限することになります。