Speed Is a Feature

影响速度的两个关键因素：latency（延迟）和 bandwidth（带宽）：

The Many Components of Latency

影响延迟的因素有很多方面，需要系统地考虑：

• Propagation delay：收发两方的距离除以速度，更重视传输材质的速度，比如光纤，传输速度一般是光速的某个常速倍。比如纽约到旧金山，用光纤要 21ms 才能到达，就是这个速度在起作用
• Transmission delay：把数据推入网络设备（比如路由器）的速度，是数据长度除以设备数据速率，与距离无关。举个例子，你有个无线速率为 1 Mbps 的路由器，那么发一个 10 Mb 的文件需要 10s；如果路由器速率 100 Mbps，那么只需要 0.1s
• Processing delay：网络设备收到包后，检查包头、校验数据、决定下一站等操作所需的时间。这个时间通常很短，但是也存在。还未被处理的包会被放在网络设备的缓冲区中，直到他们被处理
• Queuing delay：包在网络设备缓冲区中等待的时间。比如你有个性能比较差的路由，但是你向它传输了大量的数据，它可能没法处理得很快，于是包必须在缓冲区中等待一段时间

Bufferbloat in Your Local Router

Bufferbload 是一种现象，表明 queuing delay 的确在影响网络质量。因为现在新的路由往往有着更大的缓冲区，它们会尽量避免丢包。而这会影响 TCP 的拥塞控制，可能会导致更多的超时重传、更不确定的延迟。有新的算法在着力解决这类问题。

Speed of Light and Propagation Latency

光纤存在折射率（refractive index），没法达到光速，一般传输同样距离，光纤所需的时间大约是光的 1.4-1.6 倍。光纤 1s 大约能走 200,000,000 米，折射率在 1.5 左右。

光纤的传播速度、与光速进行对比：

但是上图的数据是基于光纤链路是条直线来算的，事实上并没有这么乐观，链路经常是弯来倒去的。所以 New York 到 Sydney，RTT 往往需要 200-300ms 时间。

但是对用户来说，300ms 的延迟往往难以接受。所以在开发应用程序的每个阶段，网络延迟都是一个重要的考虑因素。

Note

传输的延时难以解决，但是可以通过将用户与服务器的距离拉近，来减少总的延时。CDN 就是这样做的。

Last-Mile Latency

最后一公里延时，是指在离终端用户最近的地方，往往有明显的延时（几十 ms）。这跟 ISP（网络服务供应商）对终端的部署有关系，比如你的社区如果还没有接光纤，那么很可能用的是 ADSL 这种技术，而 ADSL 在延时上（30-65ms）会明显慢于光纤（10-20ms）。而且数据包从社区的设备传输到 ISP 的骨干网（core network），往往又有明显的延时。

Bandwidth in Core Networks

光纤在带宽方面具有明显的优势，因为每根光纤都可以通过称为波分复用（wavelength-division multiplexing, WDM）的过程承载许多不同的光波长（信道）。因此，光纤链路的总带宽是 每信道数据速率 和 多路复用信道的数量 的倍数。

信道的英文叫 channel。

截至 2010 年初，研究人员已经能够复用 400 多个波长，每个信道的峰值容量为 171 Gbit/s，这意味着单个光纤链路的总带宽超过 70 Tbit/s。

Bandwidth at the Network Edge

network edge 即是指离用户近的这端。速度受限于终端的部署技术，比如拨号上网、ADSL、光纤等，同时还受限于家里的路由或者 ISP 的路由。

Speedtest 网站可以测试你到本地 ISP 服务器的延迟和带宽。但是不代表你使用其他网络服务时，也能达到相同的带宽。网络拥塞的原因多种多样。

Delivering Higher Bandwidth and Lower Latencies

未来的优化方向有很多，比如把更多链路换成光纤的，优化 WDM 技术，把数据分布到离用户近的位置等。但是光速的限制是解决不了的，现在的链路能达到 ~2/3 光速，能提升的空间也只有 30% 左右。

因此，在架构、协议设计和应用开发中，需要时刻考虑延迟和带宽因素。