如何改善和测量网络延迟

照片由 Conny Schneider在 Unsplash上拍摄

延迟的定义是数据包从源头传输到目的地所需的时间。简单地说，就是数据在网络上传输时发生的延迟。 

随着世界的互联性日益增强，企业对数字技术的依赖不断加深，对快速可靠网络的需求也持续增长。事实上，到 2030 年，全球企业网络设备市场预计将达到 1080 亿美元，这反映了对可靠和高性能网络日益增长的需求。 

本文将讨论如何测量延迟、延迟对网络性能的影响以及一些行之有效的改进方法。

延迟如何影响网络性能

延迟会严重影响网络性能，尤其是对于在线游戏、视频会议和cloud 服务等实时应用。高延迟会导致响应时间缓慢、滞后和抖动，使这些应用无法使用。

例如，在在线游戏中，高延迟会导致玩家的操作延迟，从而造成糟糕的游戏体验。同样，在视频会议中，高延迟会导致视频和音频传输延迟，造成沟通不畅。

在基于cloud 的服务中，高延迟会影响应用程序的速度和性能。例如，如果用户访问基于cloud 的应用程序时出现高延迟，则加载数据或执行操作可能需要更长的时间。

影响延迟的因素

有几个因素会影响延迟，包括连接速度、带宽和网络拥塞：

• 连接速度是指数据在网络上传输的速度。连接速度越快，延迟越低。
• 带宽是指可通过网络传输的数据量。带宽越大，延迟越短。
• 当网络上传输的数据量很大时，就会出现网络拥塞。这会造成延迟，导致更高的延时。

连接速度和带宽的重要性

网络连接速度和带宽是决定延迟的关键因素。较快的连接速度和较高的带宽通常会导致较低的延迟。例如，光纤连接通常比 DSL 互联网连接具有更高的带宽和更快的连接速度，从而导致更低的延迟。

此外，源设备和目标设备之间的距离也会影响延迟。就距离而言，距离越远，数据传输所需的时间就越长，从而导致更高的延迟。

如何测量网络延迟和性能

照片由 Isaac Smith在 Unsplash上拍摄

延迟以毫秒（ms）为单位，您可以使用多种诊断工具来测量网络性能和延迟，以及测试延迟、数据包丢失和网络速度。 

如果您想知道如何测量延迟，最常用的工具包括 Ping、Traceroute 和 Speedtest：

• Ping 测试包括从一台设备向另一台设备发送一个小数据包，并测量数据包返回所需的时间（即往返时间）。它们通常用于测量本地网络上两台设备之间或本地设备与互联网服务器之间的延迟时间。
• 跟踪路由工具包括向远程设备发送数据包，并跟踪数据包到达目标 IP 地址的路径（单向延迟）。它可提供沿途每个跳转的信息，包括每个跳转的延迟。
• 网络性能监控（NPM）工具可提供全面的网络性能视图，包括带宽使用、延迟、数据包丢失和应用性能。它们可以帮助企业实时识别和诊断网络性能问题。
• 带宽测试工具可测量一定时间内网络可传输的数据量。这些工具可用于确定带宽限制和规划网络升级。
• 最后，应用性能监控（APM）工具可帮助网络管理员监控网络上运行的特定应用和服务的性能，从而帮助企业识别和诊断影响应用性能的问题。

通过使用这些工具和技术，企业可以学习如何测量延迟和性能，并找出影响它们的问题。有了这些信息，他们就可以实施有效的策略来提高网络性能，确保最佳的用户体验。

解读延迟结果

解读延迟结果是网络性能管理的重要组成部分。延迟结果可以让人深入了解网络的健康状况，并帮助识别影响网络性能的问题。 

以下是一些解释延迟结果的指南：

• 了解预期延迟。不同类型的网络和应用有不同的预期延迟范围。例如，在线游戏应用需要较低的延迟，通常小于 50 毫秒，而视频会议应用可能容忍高达 150 毫秒的较高延迟。了解特定应用或网络的预期延迟有助于准确解释应用延迟结果。
• 查看随时间变化的趋势。由于网络拥塞、网络拓扑结构变化或其他因素，延迟会随时间而波动。查看延迟结果随时间变化的趋势以识别模式或异常情况至关重要。
• 将结果与基线进行比较。建立延迟基线对于识别网络性能的变化至关重要。将当前的延迟结果与已建立的基线进行比较，可以帮助您识别趋势并确定延迟是在增加还是在减少。
• 找出潜在原因。延迟结果可能表明与带宽、路由、拥塞或其他因素有关的问题。找出延迟问题的潜在原因，有助于确定提高网络性能的适当行动方案。
• 考虑对用户体验的影响。延迟会影响网络应用和服务的用户体验。了解延迟对用户体验的影响有助于确定延迟问题的优先级，并确定适当的响应级别。

请记住，在解释延迟结果时应结合其他性能指标，如网络数据包丢失、网络速度和带宽利用率。此外，还应将它们与行业基准和最佳实践进行比较，以确定它们是否可以接受。

如何改善网络延迟

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对于依赖高性能网络支持运营的企业来说，改善延迟至关重要。网络性能缓慢会导致生产力下降、用户满意度降低和收入损失。

幸运的是，企业可以使用几种策略来改善延迟。

了解您的网络需求

要有效管理延迟，必须了解您的网络需求。这包括确定需要低延迟的关键应用和服务，如视频会议、实时数据处理和在线游戏。通过了解您的网络要求，您可以对流量进行优先排序，并分配足够的带宽来支持关键应用。

优化网络配置和基础设施

优化整个网络配置包括设置路由器和交换机等网络设备，以优先考虑流量速度并减少延迟。这可能涉及设置服务质量（QoS）策略，以优先处理视频和语音流量等实时流量，以及配置网络设备以尽量减少数据包丢失和延迟。

此外，升级网络地图和基础设施可以大大减少延迟，提高网络性能。这可能涉及从 DSL 连接升级到光缆连接，用更新、更快的设备替换过时的网络设备，或增加带宽以支持高带宽应用。

使用内容交付网络（CDN）

CDN 是由服务器组成的分布式网络，可在更靠近终端用户的地方缓存和传输内容，从而减少延迟并提高性能。这对于用户分布在世界不同地区的组织特别有用，因为它可以减少数据到达目的地的距离。

减少网络拥塞

网络拥塞会导致延迟和延时，尤其是在使用高峰期。企业可以通过实施带宽管理工具（如流量整形和负载平衡）来减少网络拥塞，从而更均匀地分配网络流量，防止出现瓶颈。

• 负载平衡涉及在多个服务器之间分配流量，以提高性能并减轻单个服务器的负载。 
• 流量整形包括根据应用需求确定流量的优先级，例如给予语音和视频等实时流量比其他类型流量更高的优先级。

监控和测量网络性能

要有效管理延迟，应使用我们已经提到的工具定期监控和测量网络性能。这样可以发现延迟问题，并跟踪减少延迟策略的效果。

培训网络人员

有效的延迟管理需要团队的努力。网络人员应接受有关延迟管理最佳实践、网络监控和故障排除技术的培训。这有助于确保他们掌握必要的技能，快速有效地识别和解决延迟问题。

延迟管理的挑战

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延迟管理并非没有挑战。尽管网络技术不断进步，也有了减少延迟的技术，但仍有许多因素会影响网络延迟。

距离

距离是影响网络延迟的一个重要因素。数据传输的距离越远，延迟就越大。对于需要低延迟的应用（如实时数据处理和在线游戏）来说，延迟可能尤其成问题。为了克服这一挑战，您可能需要考虑部署边缘计算，它可以减少数据传输的距离。

带宽限制

高带宽使用会导致拥塞和数据包丢失，从而增加延迟。企业可以通过实施流量整形和服务质量（QoS）策略来克服这一难题，从而确定关键应用程序的优先级，确保它们获得必要的带宽。

网络复杂性

现代网络的复杂性会使识别和排除延迟问题变得困难。随着无线网络变得越来越复杂，网络规模也越来越大，确定延迟的根本原因变得更具挑战性，尤其是当延迟问题时有时无时。为了克服这一挑战，企业可以采用能够实时检测和诊断延迟问题的网络和延迟监控工具。

安全

减少延迟的技术，如内容缓存，可能会引发安全问题。因此，通过实施安全协议和监控潜在安全威胁的网络流量，在提高性能需求与安全需求之间取得平衡至关重要。优化网络安全可能需要实施防火墙、入侵检测系统和其他安全措施，以防范潜在威胁。

费用

延迟管理的成本可能很高，对于需要高水平网络性能的企业来说尤其如此。部署高性能网络设备和实施减少延迟技术的成本可能很高，尤其是对于中小型企业拥有的网络而言。我们建议仔细评估减少延迟技术的成本效益，确保其符合成本效益。

可扩展性

随着企业的发展，其网络需求也会发生显著变化。确保延迟管理策略的可扩展性可能具有挑战性，尤其是对于经历快速增长的组织而言。为克服这一挑战，可考虑部署可扩展的网络基础设施，以适应不断变化的网络要求。

最终想法

可以看出，延迟是影响网络性能的关键因素，会对最终用户体验产生重大影响。随着企业越来越依赖数字技术和在线服务，对低延迟的需求变得比以往任何时候都更加重要。延迟管理不是一次性解决方案，而是需要持续监控、优化和改进。

尽管网络延迟管理面临诸多挑战，但网络技术的进步和延迟降低技术的出现，使企业有可能实现支持关键应用和服务所需的低延迟。通过实施有效的延迟管理策略，企业可以确保其网络提供最佳性能，并满足最终用户的期望。

不过，需要注意的是，延迟管理是一个需要持续监控、测试和优化的过程。随着网络需求的变化，企业必须调整其延迟管理策略，以确保其持续有效。

如果您想进一步了解延迟和吞吐量之间的区别，请参阅我们的相关指南。