網路延遲的統計方法

為了解決目前我們統計網路延遲的問題，我們需要乙個量化的測試方法，來測試我們每個包的延遲情況。

延遲分成計算機網路中的四種延遲分別是：節點處理延遲、排隊延遲、傳送延遲、傳播延遲。

1、節點處理延遲：

路由器a檢查該分組的頭部，以確定把它導向哪個鏈路所需的時間。

節點處理延遲還可能包含其他因素，如在該分組的資料位從上游節點往路由器a的傳送過程中，路由器a 可能在同步檢查其中是否有位錯發生，這種檢查位錯所造成的延遲。高速路由器中的處理延遲一般在微秒數量級或以下。

2、排隊延遲：

排隊延遲是指分組在所排隊列中等待被傳送到出鏈路的時間；某個特定分組的排隊延遲取決於等待通過同乙個出鏈路**出去的分組的數目。

分組的排隊延遲取決於相應佇列的分組到達強度和分布特性。排隊延遲是分組交換網中的主要延遲，它指的是pdu（協議資料單元）在傳輸路徑上每交換一次所引起的緩衝延遲的集合。若分組交換臨時過載，每乙個 pdu 的目的輸出埠上可能有許多分組排隊。

佇列中位於 pdu 前的每乙個分組都會產生乙個等於傳送延遲的附加延遲。在先進先出( fifo) 佇列機制的交換中，新到達的分組的排隊延遲等於已在該輸出埠上排隊的所有分組傳送延遲的總和。所以排隊延遲既與佇列前面的分組數量有關，也與輸出埠的傳送速度有關。

作為主要延遲的排隊延遲受當前網路負載影響，它也是分組交換網中延遲變化的主要因素。由 internet 主幹網上每個路由器都有大量的資料報排隊，排隊延遲也成為internet上的主要延遲。如若經過 10個路由器，每個路由器平均有10個ip資料報排隊，在這條路徑上的排隊延遲能夠達到上百毫秒。

3、傳送延遲：

是主機或路由器傳送資料幀所需要的時間，也就是從傳送資料幀的第乙個位元算起，到該幀的最後乙個位元傳送完畢所需的時間，傳送時延 = 資料幀長度(b) / 通道頻寬(b/s)。

l/r，實際的傳送延遲一般在微秒數量級或以下。

4、傳播延遲：

是電磁波在通道中傳播一定的距離需要花費的時間，傳播時延 = 通道長度(m) / 電磁波在通道上的傳播速率(m/s)。

簡單的統計方法是通過ping乙個**來計算網路延遲，該方法存在兩個問題，第一，ping的結果不能真實反映鎖需要資料的包的真實情況，如果ping的速度過快，則會影響到資料的傳輸效率，ping太慢，又不能反映時時刻刻的情況；第二，無法對每個資料報進行量化統計。

第二個方式是採用心跳包的方式嗎，這個和ping的方式大同小異，沒有什麼區別。

由於延遲分為4種延遲，最特殊的延遲為排隊延遲，其跟傳送的資料量相關聯，而其他的延遲主要跟鏈路有關(單個包的位元組數相同)，那麼就可以將延遲分成兩個部分來進行處理。

為了統計a機器傳送給b機器的每個包的網路延遲情況，我們首先將a機器的包列印乙個a機器的時間戳，b機器接收到後，列印b的時間戳，得到乙個包的傳送和接受時間。

但是這兩個時間戳為不同機器的時間記錄的時間，那麼這兩個時間一定是沒有對齊的，我們首先將接收時間-傳送時間，得到偽延遲，然後用柱狀圖檢視延遲分布情況。

發現延遲隨著時間增加而定向增長，經過推測是由於晶振差導致的延遲會朝乙個特定的方向增長(減少)。也就是該延遲會呈現乙個一元一次函式形式，我們需要做線性回歸y=kx+b，將初始誤差b和增長誤差k進行排除，得到計算後的延遲情況。

但是這個問題在於，機器a到b存在乙個最低穿透延遲(非排隊延遲)，關於這個延遲，我們採用心跳包來進行測試最低穿透延遲，然後將這個值加到前面計算的延遲上，從而得到初步的每個包的傳輸延遲情況。