网络延迟是如何产生的? 网络延迟的四个主要原因

网络延迟是指一个IP包从源主机进程发出开始计时，到达目的地主机进程为止，所经历的时间，以毫秒为单位。

IP包从源主机一路经过多个中继设备，如交换机、路由器，最终到达终点，网络延迟由以下三者组成：

网络延迟 = 传输延迟 + 处理延迟 +缓冲队列延迟

传输延迟

这个延迟很好理解，指光、电信号在有线介质上的延迟，或无线电信号在空气介质中的延迟，这种传输延迟只和光速有关、或电信号的传输速度有关，用户无法改变该延迟。对于一条选定的端对端路径，此值是恒定的。

处理延迟

接收IP包，查询转发表，硬件、或软件转发，包括封装、解封装、编码、解码时间，经过设备越多，设备吞吐能力越弱(一秒可以转发多少Gb的数据)，延迟越大。但对于一条选定的端对端路径，此值也是恒定的。

缓冲队列延迟

当端到端的路径上，没有任何网络拥塞，缓冲队列的延迟几户为0，网络转发性能达到线速度，好像两端用一根线直连。

但是网络拥堵经常发生，因为主机对带宽的需求无止境，所以拥堵是常态。当网络拥堵时，路由器将无法及时转发的流量缓冲在出口队列，可能采用加权公平队列WFQ(Weighted FairQueue)、或低延迟队列LLQ (Low Latency Queue)，或默认的先进先出队列FIFO(First In FirstOut)，这个队列可能会造成几百毫秒或更多的延迟，此值是可变的，可以接近0或几秒不等，依赖网络的拥堵程度。

1. 什么是加权公平队列WFQ?

将不同的种类流量放入不同的队列，预先给不同的队列分配一个权值、或百分比，采用公平轮转的方式来依次发送每个队列的缓冲数据。

2. 什么是低延迟队列LLQ?

依据IP优先级，高优先级的语音流量(Precedence =5)，最先发送，可以插队，VIP客户。

3. 什么是先进先出队列FIFO?

先到的先发，后到的后发。

所以过大的网络延迟主要是由缓冲队列延迟过大造成的!

Google最新的TCP BBR算法，就是积极主动测量网络的延迟，运用智能算法，获知网络的最大可利用带宽，使发送速率≤ 最大可利用带宽，最大限度减少路由器的缓冲队列的深度，最大限度减少延迟。

综上可知，网络延迟是由不受人类控制的传输延迟，以及人类可以控制的处理延迟、队列延迟所组成。很显然，如果想减小IP报文的整体延迟，必须从后两者入手，即如何降低处理延迟、队列延迟。

处理延迟是一个衡量一台设备是否牛叉的关键指标。以路由器为例，拥有近百万条路由表的路由器，如何用最快速度匹配到正确的路由条目，包含着满满的黑科技。采用多级查询，只需要查询几百、最多几千次条目，就可以hit到正确的条目。这是产品设计时候需要实现的技术要素。