目标定义

  1. 网络延迟(Latency)
    • 定义:网络延迟是数据从发送端到接收端所需的时间。它通常以 毫秒 (ms) 为单位表示。
    • 影响:延迟主要影响数据传输的响应时间,即数据从发送到接收所需的时间。延迟越低,响应越快。
    • 因素
      • 传播延迟:数据在物理媒介(如电缆、光纤等)中的传播时间,受距离影响。
      • 处理延迟:数据在网络设备(如路由器、交换机等)中处理的时间。
      • 排队延迟:由于网络拥堵,数据包在网络设备队列中等待转发的时间。
      • 传输延迟:数据包在链路上传输的时间,通常取决于带宽。
      • 重传延迟:由于丢包或错误,需要重新传输数据包时引入的延迟。
  2. 带宽(Bandwidth)
    • 定义:带宽是网络中能传输数据的最大速率,通常以 比特每秒(bps) 或其倍数(如 Mbps、Gbps)表示。
    • 影响:带宽决定了网络中可以传输的数据量。带宽越大,单位时间内可以传输的文件或数据越多。
    • 带宽与传输时间:带宽越高,传输大文件所需的时间就越短。

实际影响

  • 1. 网络延迟的影响
    • 影响实时性和交互性
      延迟直接影响交互式应用的体验。例如,在线游戏、视频通话、远程办公和 VoIP 等实时应用都对延迟非常敏感。高延迟会导致明显的卡顿、延时和不流畅,影响用户体验。
    • 对数据传输的影响
      延迟在短时间内可能对传输速率的影响不大,但当传输数据量非常大时(如文件下载、视频流等),延迟累积可能显著影响整体传输时间。
    • 延迟抖动(Jitter)
      在一些应用中(特别是实时通信),延迟不稳定的波动(即 “延迟抖动”)比平均延迟更有害。抖动会导致语音或视频流的卡顿和断裂,影响体验。
  • 2. 带宽的影响
    • 影响数据传输速率
      带宽决定了单位时间内可以传输多少数据。高带宽可以让文件更快地上传和下载,也使得视频流等大数据传输变得更加流畅。
    • 带宽瓶颈
      即使网络延迟很低,如果带宽不足,也会导致数据传输速度变慢。例如,下载速度受限于连接的最大带宽,带宽不足可能导致下载速度远低于期望值。
    • 对视频流、文件下载等影响
      高带宽能支持高清晰度的视频流(如 4K 视频流)无卡顿、流畅下载大文件。

协同工作

延迟和带宽虽然是两个不同的概念,但它们通常是互补的,一起决定了网络的质量和性能。

  1. 低延迟和高带宽
    • 理想的网络状态是低延迟、高带宽。这种网络适合所有应用,尤其是要求高实时性和大数据传输的场景。对于实时应用和大文件传输都非常合适。
  2. 高带宽、但高延迟
    • 如果带宽高但延迟也高(如跨国传输),那么尽管数据传输速度较快,但响应可能非常迟钝。例如,视频会议时,图像可能非常清晰,但由于延迟高,讲话者的声音与嘴巴的动作不同步,影响体验。
  3. 低带宽、但低延迟
    • 如果带宽低但延迟低(如某些企业内部网络),虽然数据传输速度较慢,但对于低数据量、实时性要求较高的应用(如 VoIP、即时通讯)可能会保持较好的性能。例如,在低带宽环境下,实时语音和视频通话依然可以正常进行。
  4. 高带宽、低延迟与其他因素的协同作用
    • 例如,优化路由、减少中间节点、使用专用连接等,可以降低延迟,同时增加带宽,提高网络质量。

实际应用

  1. 在线游戏
    • 延迟 极为敏感:延迟太高会导致游戏中的操作反应滞后,出现卡顿、掉线等问题。
    • 带宽 相对不重要:即使带宽较低,游戏本身的数据量小,但延迟可能会对游戏体验造成严重影响。
  2. 视频流媒体
    • 带宽 非常敏感:高带宽可以确保视频流畅播放,尤其是在高清(1080p、4K)视频时,高带宽是必需的。
    • 延迟 影响较小:即使存在轻微延迟,视频播放通常也不会中断,但可能会造成缓冲。
  3. 文件传输
    • 带宽 极为敏感:带宽越大,文件传输时间越短。即使延迟较高,如果带宽充足,传输速度通常不会受到显著影响。
    • 延迟 影响较小:文件传输本身是大批量数据的传输,延迟不会对传输速度产生明显影响。
  4. 语音和视频通话
    • 延迟带宽 都有要求:延迟过高会导致语音和画面不同步,影响通话流畅性;带宽不足则可能导致音质不清晰或视频卡顿。

比喻理解

快递服务

假设你要通过快递公司将一个包裹从 A 城市送到 B 城市,并且快递服务的质量可以通过 延迟带宽 来解释。

  1. 延迟(Latency)
    • 比喻为包裹从寄件人(A 城市)到收件人(B 城市)所需的时间,即 “快递的送达时间”。
    • 高延迟 就像是快递公司送货速度很慢,包裹虽然可以送到,但送达的速度非常慢。比如快递公司在 A 城市取件后要经过多个环节和交通堵塞,包裹需要经过很长时间的等待才能到达 B 城市。
    • 低延迟 就像是快递公司直达 B 城市,没有太多中途停留,包裹能很快到达。
  2. 带宽(Bandwidth)
    • 比喻为快递公司每次可以发送的包裹数量,即 “每次可以发送多少包裹”。
    • 高带宽 就像是快递公司可以一次性发出很多包裹,比如有大型货车或更多的运输工具,能够处理更多包裹,客户得到的包裹速度也会加快。
    • 低带宽 就像是快递公司只有一辆小货车,每次只能运输少量包裹,即使运输速度快,客户得到的包裹也会变慢,尤其是当包裹数量很大时。

现实现象

  • 高带宽,但高延迟: 想象你选择了一个可以同时发出 100 个包裹的大型快递公司(高带宽),但由于交通堵塞或者中转站安排不当,每个包裹送到的时间非常慢(高延迟)。虽然每次运输的包裹多,但每个包裹到达的速度还是很慢。
  • 低带宽,但低延迟: 另外,如果你选择了一个运输速度非常快的快递公司(低延迟),但由于运输工具不够,可能一次只能运输少量包裹(低带宽),虽然每个包裹很快到达,但一次只能送少量包裹,导致运输效率较低。
  • 高带宽且低延迟(理想状态): 最理想的情况是,你选择了一个既能一次运输大量包裹,又能保证每个包裹快速到达的快递公司(高带宽且低延迟)。此时,包裹既能迅速到达,同时也能高效地处理大量包裹。

知道更多

Ping 值的延迟

网络延迟 (Latency) 一般体现在网络 Ping 表现形式

正常延迟范围和体验差异

  1. 正常延迟区间
    • 本地网络(如访问同一城市的服务器):
      通常延迟在 1ms ~ 50ms 之间属于正常。
    • 国内网络(访问同一国家的服务器):
      延迟在 30ms ~ 100ms 通常可接受。
    • 跨国网络(访问国际服务器):
      延迟在 150ms ~ 300ms 属于正常,但接近或超过 300ms 会明显影响体验。
    特殊场景
    • 在线游戏:理想值是 1ms ~ 50ms,超过 100ms 就可能出现明显卡顿(特别是第一人称射击、即时策略等游戏)。
    • 视频会议:延迟低于 150ms 一般不会察觉问题,超过 250ms 会出现对话延迟感。
    • 日常网页浏览或视频流播放:200ms 内影响不大,超过 300ms 可能需要较长等待时间。

超过多少值会影响上网体验

  • 200ms 以内:一般用户的日常上网体验都不会明显受影响,包括网页浏览、视频播放等。
  • 200ms ~ 300ms:感知到网络延迟增加,例如网页加载时间稍长、输入和响应不一致。
  • 300ms ~ 500ms:实时应用和交互体验明显变差,语音对话中会有显著延迟感。
  • 500ms 以上:严重影响所有实时交互型活动,包括在线游戏、视频通话、甚至网页加载。

Ping 值结果小结

正常区间

  • 本地网络延迟 ≤ 50ms
  • 国内网络 ≤ 100ms
  • 跨国访问 ≤ 300ms

30ms vs. 80ms 的实际体验
在大多数日常使用场景下,30ms 和 80ms 的区别不明显,只有在对低延迟敏感的应用(如电竞)中才会体现。

Ping 超时但仍能解析域名 IP

因为 域名解析(DNS)ICMP Ping 测试 是两个独立的过程。

DNS 解析和 Ping 的关系

  • DNS 解析
    • 你输入 ping facebook.com 时,系统会先通过 DNS(Domain Name System) 将域名 facebook.com 解析为其对应的 IP 地址,例如 157.240.7.5
    • 只要你的计算机能联系到 DNS 服务器,并且 DNS 服务器能返回结果,你就能获取到 IP 地址。
    • 即使目标服务器或 IP 不可达,DNS 解析过程仍然可以正常完成。
  • Ping 测试
    • Ping 使用 ICMP(Internet Control Message Protocol) 向目标服务器发送回显请求,测试数据包是否可以顺利往返。
    • 如果目标服务器未响应 ICMP 或网络中间环节丢包,就会显示 "请求超时"。

为什么请求超时还能解析 IP

  • DNS 解析与目标服务器状态无关
    • DNS 服务器存储的是域名与 IP 的映射关系,而不需要目标服务器本身是否在线或可用。
    • 只要 DNS 能返回结果,解析域名就能获得 IP。
  • ICMP 被目标服务器或网络设备阻止
    • 许多网站(如 Facebook、Google 等)为了防止滥用或避免不必要的 ICMP 流量,会直接拒绝响应 Ping 请求(ICMP 报文),但仍然正常提供其他服务(如 HTTP、HTTPS)。
    • 这种情况下,即使 Ping 不通,网站仍可能通过浏览器访问。
  • 网络中间环节阻断
    • Ping 数据包可能在网络路径中被防火墙、路由器或其他安全设备阻止,导致请求超时。
    • 这与 DNS 解析无关,DNS 解析结果只依赖解析过程本身是否成功。

实际应用中 DNS 解析和 Ping 的关系

  • DNS 解析成功但 Ping 失败
    • 可能是服务器设置了禁止 Ping。
    • 网络中存在防火墙阻止 ICMP 流量。
    • 目标服务器可能过载,但其 DNS 服务正常工作。
  • DNS 解析失败
    • 表示无法找到域名的 IP 地址,可能是:
      • 域名输入错误。
      • DNS 服务器不可用。
      • 域名本身已被移除。
  • DNS 解析和 Ping 都失败
    • 网络连接可能有更严重的问题(如无法访问 DNS 服务器,或目标服务器完全离线)。

Ping 值逻辑关系小结

  1. DNS 是联系到权威 DNS 服务器
    • DNS 解析依赖于全球分布的 DNS 系统,与目标服务器无关。即使目标服务器宕机或阻止 Ping,请求仍然会被 DNS 服务器正常解析。
    • DNS 链路通常非常可靠,除非 DNS 服务器本身不可用。
  2. Ping 是直接连接到目标服务器
    • Ping 的目的是直接测试本地计算机与目标服务器之间的连通性。
    • 如果目标服务器配置了防火墙规则拒绝 ICMP 请求,Ping 就会失败,但这不一定意味着服务器其他服务(如 HTTP/HTTPS)也不可用。

对比 DNS 和 Ping 的特点

特性 DNS 解析 Ping 测试
作用 将域名解析为 IP 地址 测试本地到目标 IP 的连通性和延迟
涉及组件 本地 DNS 服务器、递归 DNS 服务器、权威 DNS 服务器 本地计算机、路由器、目标服务器
通信对象 DNS 系统,通常与目标服务器无关 直接与目标服务器通信
失败原因 DNS 服务器故障,域名无效 网络中断,防火墙拦截,目标服务器关闭 ICMP 支持
典型用途 获取目标服务器的 IP 地址 测试目标服务器的网络连通性和响应速度

实际场景补充说明

  • DNS 正常但 Ping 超时
    • 常见于大型网站(如 Facebook、Google),它们通常关闭了 ICMP 响应以减少攻击或避免带宽浪费。
    • 其他服务(如 HTTP/HTTPS)可能仍然工作正常。
  • DNS 不正常但目标可 Ping
    • 如果 DNS 服务器有问题或域名未正确配置,但你知道目标 IP,可以直接使用 IP 地址进行通信。
  • DNS 和 Ping 都失败
    • 表示可能有严重的网络问题,如本地网络故障、DNS 解析失败、目标服务器完全宕机等。

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