ip网络的时延：发送时延(传输时延)，传播时延，处理时延，排队时延

1、ip网络的时延的定义

• ip网络的时延通常是指一个报文或分组从一个网络的一端传送到另一个端所需要的时间。
• 主要包括4部分：发送时延，传播时延，处理时延，排队时延。
• 总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延。

一般来说，处理时延和排队时延主要取决于CPU快慢，系统负荷和应用软件设计的设计与实现。而发送时延与传播时延则是由IP网络的带宽的网络传输距离所决定的。所以我们谈到IP网络时延时主要是指发送时延与传播时延。

1.1、发送时延（传输时延）

发送时延又称为传输时延，是发送数据所需要的时间，是主机或者路由器从网卡或者路由器队列递交发送数据给网络链路完成发送数据帧所需要的时间。注意它是发生在机器内部的，它与下面要说的传播时延最大的不同就是它与传输媒介的距离毫无关系。发送时延=数据帧长度/发送的速率。

1.2、传播时延

传播时延是电磁波在信道中传播一定的距离花费的时间。它的时延=传输媒介长度/电磁波在信道上的传播速率。这意味着信号传送的距离越远，它的时延就越大！

1.3、处理时延，

主机或路由器在收到分组后要花费一定的时间进行处理，比如分析首部，提取数据，差错检验，路由选择等。一般高速路由器的处理时延通常是微秒或更低的数量级。

1.4、排队时延

主机、路由器或者交换机处理数据包排队所消耗的时间。一个特定分组的排队时延取决于先期到达的、正在排队等待向链路传输分组的数量。如果该队列是空的，并且当前没有其他分组在传输，则该分组的排队时延为0；另一方面，如果流量很大，并且许多其他分组也在等待传输，该排队时延将很大。实际的排队时延通常在毫秒到微秒级。一般来说排队时延取决于网络的通信量。

2、路由器上的各个延时：

（图片来自网络）

3、二个主机之间的时延模型的简化：

通常情况下，特别是在用iperf对网络进行测试时，我们通常考虑的是整体时延。在这样的测试场景下，我们可以把时延简化为如下图所示

• T = T2 + T3 + T4 + T5 + T6，对应用程序来说，就是应用程序看到了系统的总时延。
  对这个网络而言，因为T1/T2/T6/T7在特定配置下都是都是相对固定值，
  所以
• T4 = 传播时延+网络设备的排队时延
• T2 + T3 = 传输时延+主机侧的排队时延
• T5 + T6 = 传输时延+主机侧的排队时延

3.1、从应用程序的角度：

可以简化为，时延 = 传输时延 + 传播时延

• T2+T3看作传输时延
• T4看做传播时延

3.2、从TCP/IP协议栈的角度：

可以简化，时延 = 传输时延 + 传播时延

• T3看作传输时延
• T4看做传播时延

4、网络中如何考虑传播时延和传输时延的影响

在于固定的网络下（比如上述的二个主机之间的时延），带宽和传播时延都是固定的，所以：

• 报文长度越大，
  需要的发送时延就越长，“发送时延/(发送时延+传播时延)”的比值就越大，所以主要考虑发送时延的影响。
• 报文长度越短
  需要的发送时延就越短，“发送时延/(发送时延+传播时延)”的比值就越大，相应的传播时延占用的总时延的比例就越大，相应的传播时延的影响就越大。

5、附件说明：

传输速率与带宽
网络技术中的速率指的是数据的传输速率，也称为数据率或者比特率，单位bit/s（b/s，bps）。
主机每秒钟可以向所连接的媒体或网络注入（发送）多少个比特，也就是传输速率。
计算机网络中的带宽表示网络中某通道传送数据的能力，即在单位时间内网络所能通过的“最高数据率”。所以带宽的单位也就是数据率的单位bit/s。

通常的主机网络中或者说在一个空闲的网络中，带宽 = 发送的速率，因为：发送时延=数据帧长度/发送的速率， 所以发送时延=数据帧长度/带宽，所以带宽决定发送时延（传输时延）的大小。