第一章 延迟与带宽

1.1 速度是关键
. 延迟
分组从信息源发送到目的地所需的时间
. 带宽
逻辑或物理通信路径最大的吞吐量
1.2 延迟的构成
延迟是消息或分组从起点到终点经历的时间
. 传播延迟
消息从发送端到接收端需要的时间，是信号传播距离和速度的函数
. 传输延迟
把消息中的所有比特转移到链路中需要的时间，是消息长度和链路速率的函数
. 处理延迟
处理分组首部、检查位错误及确定分组目标所需的时间
. 排队延迟
到来的分组排队等待处理的时间
以上延迟的实践综合，就是客户端到服务器的总延迟时间。传播时间取决于距离和信号通过的媒介，另外传播速度通常不超过光速。而传输延迟由传播链路的速率决定，与客户端到服务器的距离无关。
接着，分组到达路由器。路由器必须检测分组的首部，以确定出站路由，并且还可能对数据进行检查，这些都要花时间。由于这些检查通常由硬件完成，因此相应的延迟一般非常短，但再短也还是存在。最后，如果分组到达的速度超过了路由器的处理能力，那么分组就要在入站缓冲区排队。数据在缓冲区排队等待的时间，当然就是排队延迟。
每个分组在通过网络时都会遇到这样或那样的延迟。发送端与接受端的距离越远传播时间就越长。一路上经过的路由器越多，每个分组的处理和传输延迟就越多。最后，网络流量越拥挤，分组在入站缓冲区中被延迟的可能性就越大。
1.3 光速与传播延迟
正如爱因斯坦在他的狭义相对论里所说的，光速是所有能量、物质和信息运动所能达到的最高速度。这个结论给网络分组的传播速度设定了上限。但网络的传播介质是通过铜线、光纤等介质，这些介质会导致传播速度变慢。
1.4 延迟的最后一公里
你说怪不怪，延迟中相当大的一部分往往画在了最后几公里，而不是在横跨大洋或大陆是产生的，这就是所谓的“最后一公里”问题。最后一公里的延迟与提供商、部署方法、网络拓扑，甚至一天中哪个时段都有很大关系。
1.5 网络核心的带宽
光线就是一根“光导管”，比人的头发稍微出一点，专门用来从一端向另一端传送光信号。通过波分复用技术，光纤可以同时传输很多不同波长的光，因而具有明显的带宽优势。一条光纤连接的总带宽，等于每个信道的数据速率乘以可复用的信道数。
1.6 网络边缘的带宽
构成因特网核心数据路径的骨干或光纤连接，每秒能够移动数百太比特信息。然而，网络边缘的容量就小得多了，而很大程度上取决于部署技术，比如拨号连接、DSL、电缆、各种无线技术、光纤到户，甚至与局域网路由器的性能有关系。用户可用带宽取决于客户端与目标服务期间最低容量连接。
1.7 目标：高带宽和低延迟
比如，可以在光纤链路中部署更多光纤、在拥塞的路由之间铺设更多线路，甚至是改进WDM技术，以便让现有连接能够传输更多数据。当然，技术进步也不是没有止境，任何介质超过了一定限度都会出现性能递减效应。如果需要针对延迟采取优化措施，就必须从设计和优化协议及应用着手，并且时刻牢记光速的限制。可以减少往返、把数据部署到接近客户端的地方。以及在开发应用时通过各种技术隐藏延迟。