電腦網路的頻寬

 

頻寬

所謂的頻寬是指在電腦網路上數據資料傳輸的速率,由於兩點間在傳送資料時所經過的網路區段上速率不一,有的可能速率非常的快,有些可能速率非常的慢,通常最慢的那一個網路區段也就決定了兩點間電腦網路的虛擬距離,通常我們用每秒鐘傳遞多少個位元做為基本的頻寬度量參數。

電腦網路的傳輸速率和網路所採用的介質、網路架構、網路設備、以及使用網路的傳輸量都有直接的關係,有時甚至一些壞損的網路界面會使得網路整體的傳輸幾乎崩潰。

舉例來說,當你使用數據機透過電話撥接網路連上網際網路時,你的電話線路及數據機的速率就決定了你在下傳資料時的頻寬,例如:你使用 33.6 Kbps 的數據機來連線時,你最快可以傳遞 33600 bps,不過常常你會發覺你沒有辦法達到這個速率,而只達到 22600 bps 或是 28800 bps,這是因為電話線路的關係,有時由於線路的雜訊較高,數據機會自動選擇較低的速率,以免傳遞的資料錯誤率太高;如果你使用 56 Kbps 速率的數據機時情況也是很類似的。

另外舉一個例子來說:如果在 TANET 上連線到國外查詢資料時,常常只能達到 100 bps 左右的傳輸速率,你需要透過教育部的兩條 T1 線路 (各1.544 Mbps),這就是速度慢的瓶頸了,

一般的應用程式在使用頻寬時大概的範圍如下:

遠端登錄連線:小於 2 Mbps

檔案傳輸:3 Mbps 至 50 Mbps

分散式檔案系統:3 Mbps 至 50 Mbps

影像傳輸:1 Mbps 至 100 Mbps

多媒體應用、視訊與 CAI:10 Mbps 至 500 Mbps

 

資料壓縮

網路的頻寬有限,傳送資料的量越大所需要的傳送時間越久,尤其是透過數據機及電話撥接網路來傳送資料的話,因為電話線路的頻寬很低,傳送速度也就比較慢,因此如果能夠把資料做一些壓縮的話,可以減少傳送的時間。

資料的內容常常會有相當的重複性,例如在影像資料中相鄰的兩個影像點常常具有同樣的顏色其亮度,或是在資料檔案中常常會出現同樣的字元 (例如空白字元),這些都是可以藉由電腦中央處理器的運算來偵測到,並且用較為經濟的方式來儲存起來,這就是資料的壓縮。一般來說文件的壓縮第一要件就是要能夠正確地還原,或者說是無失真的壓縮,像是 zip 檔案、lzh 檔案、arj 檔案、gif 影像檔案都是無失真壓縮的範例,影像或是聲音的壓縮則比較可以容忍一些失真,因為人的感官不一定分辨得出原始的資料和還原的資料,像是 JPEG 影像檔案、MP3 音樂檔案等等。

資料能夠壓縮的量當然有一個極限,不可能無限制的壓縮,對於無失真的資料壓縮而言,可以用資訊理論 (Information Theory) 來計算出這個極限,對於容許失真的壓縮而言,其最主要的限制除了資訊理論之外就是使用者的要求了,例如使用者要求影像的品質越高,所能夠壓縮的量也就越少。另一方面,資料的壓縮需要使用 CPU 的運算時間,如果需要非常多的時間來做壓縮的話,那也許不如慢慢地讓它直接透過網路來傳送,這是一個效率最佳化的問題,通常隨不同的應用環境而有不同的解決方式。

 

下圖是常用的 WINZIP 軟體的操作界面:

Winzip01.jpg (24900 bytes)

請點選 Open 按鈕開啟壓縮檔案,會出現下圖之檔案開啟視窗

Winzip02.jpg (23449 bytes)

選取一壓縮檔後按下開啟舊檔按鈕

Winzip03.jpg (66596 bytes)

顯示此壓縮檔案內容,如果希望將所有內容解壓縮至某一目錄,請點選 Extract 按鈕,出現如下圖之對話盒:

Winzip04.jpg (32149 bytes)

請選擇要解壓縮至哪一個檔案夾中,並且指定是否要使用原來壓縮檔案內記錄的檔案夾資訊即可。

如果要壓製新的壓縮檔案的話,請在主畫面中選取 Open 按鈕,會開啟下面的檔案開啟對話盒,請輸入新的壓縮檔的檔案名稱,並溝選 Add Dialog 以帶出檔案選取對話盒:

Winzip05.jpg (21764 bytes)

Winzip06.jpg (41156 bytes)

按下 Add With Wildcards 按鈕就可以產生新的壓縮檔案了。