计算机网络性能指标之时延（delay）

概念

时延（delay 或 latency）是分组在网络的一端到另一端所需的时间，也叫延迟或迟延。

如上图，发送时延、处理时延和排队时延、传播时延共同组成网络的时延。

1. 排队时延：分组在经过网络传输时，要经过许多路由器，分组进入路由器后进行排队（队列）等待路由器处理，这里就产生了排队时延。
2. 处理时延：主机或路由器在收到分组时要花费一定的时间处理，例如分析分组的首部、从分组中提取数据部分等。
3. 发送时延（transmission delay）：主机或路由器发送分组所需要的时间。
4. 传播时延（propagation delay）：分组在信道（或链路）中传播一定的距离需要花费的时间。

处理时延

主机或路由器在收到分组时要花费一定的时间处理。例如分析分组的首部、从分组中提取数据部分、进行差错检查或查找适当的路由器等，这就产生了处理时延。

排队时延

分组在网络传输期间要经过许多路由器，到达路由器时就要在队列中排队等待被路由器处理，等待路由器确定下一个转发接口。

排队时延长短往往取决于网络当时的通信量。例如在学校使用网络时，发现电脑浏览网页很慢，可能是你所在的时间段内使用网络的人数较多，导致网络通信量大，路由器队列溢出（分组丢失），相当于排队时延为无穷大。

发送时延

你的电脑发送一个数据，被切割成一个个分组之后，要按照顺序依次从你的主机发送出去，从第一个分组到最后一个分组发送完毕所需的时间为发送时延（或传输时延）。

排队时延和处理时延影响因素很多且不确定，所以，很难计算出标准的答案。而发送时延和传播时延时可以被计算出来的，数据长度、发送速率等因素是可以确定的。

\[发送时延=\frac{数据长度(bit)}{发送速率(bit/s)} \]

假如有 100MB 的数据，速率为 1Mbps，则发送时延为：

注意这里是 MB，而不是 MiB（或 Mb）。1MB = 2²⁰B。速率是 Mb 单位，数据在电脑中存储的是 MB 单位。但是也要根据情况来看，一般 Windows 中数据的存储是 MB。计算机网络性能指标之速率，以及 Mbps 与 MBps 的区别

100 × 2²⁰ × 8 ÷ 1 × 10⁶ = 838 s。所以，如果你家的宽带太低了，发送数据出去也就很慢。

传播时延

传播时延是电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。

\[传播时延 = \frac{信道长度(m)}{电磁波在信道上的传播速率(m/s)} \]

电磁波在光纤中的传播速率约为 2.0×10⁵km/s。例如，1000 KM 长的光纤线路产生的传播时延大概为 5ms。传播时延很小，基本上可以忽略不记。

发送时延和传播时延

打一个简单的比喻。10 吨粮食要从仓库出发通过高速公路发往 A 市。一辆车最多承载 2 吨重的货物，需要 5 辆货车。仓库装配货车的货物，所需要的时间看作是处理时延。一辆货车装载好了之后就从仓库出发到高速公路收费站入口，因为收费站有其他车辆在排队等待通过，所需要的时间看作是排队时延。到目前为止，数据还没在信道上进行传输就已经有处理时延和排队时延了。假如每一辆货车都需要 6s 过收费站的时间，那么 5 辆货车一共就需要 30s，也就是发送时延。这 5 辆货车从始发地到目的地一共所需要的时间就是传播时延。

时延的计算公式

数据在网络中经历的总时延就是以上四种时延之和：

\[时延(delay) = 处理时延+排队时延+发送时延+传播时延 \]