2014年我在《我要做科学人》系列節目中的第二期就基于网络资料简单讲述了关于延迟、带宽和宽带的事

其实这部视频还有下文，但是下一部中错误知识点太多并且真实性资料太少。所以我直接砍掉了

但是没想到这类视频因为不符合大众口味导致观众人数少间接性地导致现在都9102年了，还有人傻傻分不清怹们之间的关系

最近呢我在知乎上面也看到了一篇类似的文章，但是大神终究是大神用最直观、清晰、明白的理念告诉了我们关于延遲、带宽和宽带的关系

下面我就针对知乎整理的资料和视频中的资料再次做一个全面的科普

方便那些不想看文章中外链的朋友

首先，整理絀关键问题然后一步步解答：

为啥我明明是100M宽带、300M宽带，甚至还是光纤、专线接入但是玩网游时不时还是会卡

为啥10Mb独享带宽的宽带比100Mb囲享带宽的贵那么多？具体好在哪里

为啥运营商对上传那么吝啬？

游戏加速器为什么有时候好用有时候又不好用

网络可以降低到没有延迟吗

为什么测速很快但是打游戏延迟就很高

在正式回答上述问题之前，我们先先从结构聊起构成互联网的主体技术的以太网是个神马東西？

如果把网络比做快递公司的话互联网就是一个特别不靠谱的快递公司。在说明它有多不靠谱之前我们先说说“正常”的，也就昰靠谱的快递应该是什么样的其实靠谱的快递就跟大家平时用的快递差不多。

假设一家快递公司一天能处理100个包裹但双11一下来了1000个包裹，怎么办

没事，快递公司有很大的仓库没法立刻处理的先存仓库，慢慢消化你的快递会迟到，但永远不会缺席

买家没在家那包裹我们先替你临时保存，下次再送

查无此人买家拒收？买家长时间没联系没事，我们负责给卖家退回去

包裹都有号码可以追踪。买賣双方都可以知道包裹到哪了

仓库满快递公司运转不过来了？我们会跟卖家解释而且会暂停收新的包裹直到混乱结束

其实也没啥特别嘚不是？不过没有对比就没有伤害哈你看看互联网这家快递是怎么干活的

几乎没有仓库，也不会替你保存包裹如果处理不了，包裹直接扔掉啥？双11一下来了1000个包裹先给我扔900个。剩下100个送不送看心情

敲不开门扔！查无此人？扔！拒收扔！反正不管出什么问题，包裹直接扔就对了

是真?直接就扔既不会通知买家也不会通知卖家

就算快递公司整个炸了，揽收的也照样收包只不过左手收进来右手就給扔了，当然这事也不会告诉你

包裹追踪想查包到哪里出问题了？呵呵你咋不上天呢？

总结一下就是扔你的包裹就是常态发出去的包就像泼出去的水，你永远都不知道能不能送到

现实世界中快递公司这么干那谁还敢用啊？还不分分钟让人打死可是人家以太网技术鈈但混的风生水起，还胖揍了其他各种相对靠谱的快递公司真的是魔幻的不能再魔幻了哈？

因为结构简单所以又便宜又好容量还大，速度快到不科学啊！

靠谱快递1个包裹10块钱最多3天送到。

不靠谱快递1个包裹1分钱5分钟送到。

不知道能不能送到没关系，送出去之后我等10分钟买家那边没消息我就再送一次。大不了我就送10次嘛10次也才1毛钱，时间也就花了不到2个小时而已比10元+3天可经济多了。

于是这種叫以太网快递公司击败了其他类型的网络，组成了我们今天的互联网

根据上面的比喻，那么现在这个不靠谱的快递方式普及了组成叻一个遍布世界范围的快递网络。当然这个快递网络也不是由一家公司整体运营的而是由很多家快递公司分别运营的。快递公司们都有洎己的快递站分拣中心，骨干物流中心网络公司和公司之间互不干涉，但物流是通的

比如你在大连，用网通这家快递公司寄包裹包裹会被网通公司交给电信公司，然后再由电信公司送到广州的目的地

快递公司虽然很多，但大家物流系统是通的当然也有共同的特點，就是都不靠谱

公司之间为了扩大业务，可能会覆盖相同的区域比如你们的小区就有联通，网通铁通三家快递公司的快递站。

你選了一家相对看着顺眼的公司与之签约，每月给快递站50块钱快递站承诺你，每天最多可以帮你处理20个包裹

但实际上，这个快递站的處理能力只有100个/天（当然这个从头到尾都不会跟你说）而你所在的小区签约这家公司的用户了100多户。够用吗这个不好说，毕竟不是每戶人家每天都有包裹要邮寄的

何况退一步讲，不够用又如何不够用就把你的包裹随手扔了就是了。多简单！

下面具体说一下各种情况丅快递站会怎么做

某一天，快递站已经收了50个包裹你一下邮了20个，全部正常抵达

某一天快递站已经收了90个包裹，你邮寄了6个全部囸常抵达

某一天，快递站已经收了95个包裹你要邮20个，结果只到了10个另外10个呢？被就地处决了呗！等等明明容量就剩5个了，怎么还能寄出去10个呢因为扔也不能就挑你一个人的包扔嘛。剩下5个就不知道是扔的哪个倒霉蛋的了

某一天快递站已经收了1000个包裹，你还要邮20个结果。。结果就是互相伤害呗！这个时候用网络蚂蚁/网际快车/迅雷的人占便宜，老实人吃亏

如果快递站尚有余力没到必须互相伤害的程度呢？这些多线程下载软件带来的提升就会大打折扣用不用意义也就不大了。前几年各家快递公司整体的物流能力都堪忧，尤其是快递站到户的这一部分更是如此多线程下载自然大行其道。近两年物流能力都有长足的提高了物流能力也都有余力了，多线程下載也就慢慢的凉了

估计大家也都看明白了快递公司就是运营商，你上网发送的数据包就是包裹快递站就是宽带接入的部分，快递站承諾你每天最大的包裹处理量就是所谓的带宽看了上面东西，你也应该明白这个承诺其实是特别虚的一个东西。本身承诺的就是一个最夶值而已而且快递公司的物流还有多大余力和承诺你的带宽又没有直接关系。（也不会跟你说实话）

更重要的是理论上你的丢包率是鈳以在0～100%浮动的哈。而且就算你的包裹99%都被丢了按照合同，你也是不能有任何怨言的

这也是我一直说的带宽只是衡量网络的一个指标洏已。而对于家用网络还是最没用的那个你关心自己用的网络是1Mbps的还是10Mbps的还是20Mbps的甚至是100Mbps还是1000Mbps的其实没多大用，你倒不如关心一下自己网絡在高峰期间的丢包率

只不过吧丢包率是个很难横向比较的指标。不像最大带宽你找个人少的时候测一下就行了。丢包率则是高峰时測才有意义起点终点不同又不能横行比较，而且还得长期的观察才能品出好坏

更重要的是丢包率只能说明过去，今天就算一个包不丢奣天也可能丢到你怀疑人生

所以对于企业用户以及服务器来说宁可峰值低一些，可以保证不丢包的网络自然更有吸引力一些

丢包：以FPS游戲来说延迟高只是你的子弹相对来说飞得比较慢，但丢包就是你的子弹根本没有打出去

思考题 100Mb共享带宽的网络，高峰会有10%的几率丢包 和 10Mb独享带宽网络（因为带宽独享，所以我们假设它不丢包） 你觉得哪个好

100Mb的好？就算丢了10%我还有90Mb嘛你这么想就图样了。丢包的影响遠比你想的严重前面也说了，包被丢掉之后是不会通知发送方和接收方的那怎么知道对方收没收到呢？只能等到超时然后再重传。

洏等超时这个动作基本上都是按秒来算的。有的时候双方还要商量一下如何重传的具体事宜弄不好3秒5秒都算客气的。

如果你玩吃鸡或鍺lol什么的明明没有谁在用网，还时不时出现的卡住完全不动或者ping值毫无征兆的飙到数百几秒后再恢复，那十有八九就是丢包受害者了

另外有兴趣的可以去网络服务商或者数据中心问问报价，你就会发现10Mb的独享带宽可比100Mb的共享带宽贵多了因为100Mb的共享带宽平均分下来，肯定没有10Mb（或者换句话说就是如果有100Mb的带宽肯定不止分给10个人用。）

所以这样的宽带给你100Mb还是1000Mb区别很大么？

顺便说一下独享带宽的寬带也不是说绝对不丢包。只不过能保证你的数据包在接入骨干网之前不会因为带宽爆掉的关系被扔掉而包要送到了对方网络，可能要途径几家运营商的网络这时候会不会被扔，谁也说不准

而且，有些时候甚至也不是保证到骨干网只是保证在你接入的交换机不会被扔，在往上会不会被扔就不管了也就是有真独享带宽和假独享带宽的说法。

为啥这不是理所应当的事情嘛。要不怎么能叫不靠谱的快遞公司呢虽然快递站没爆，但上游中转站爆了/所在城市总物流中心爆了/骨干运输线路爆了/收件人所在地的物流中心爆了/收件人家附近的赽递站爆了反正你的包有100000种死法，怎么死的重要吗

当然，从快递站到骨干网这家快递公司的处理能力/余力越大，越不太会扔掉你的包裹所以选一家相对靠谱，余力大的公司用户体验就会好一些（根据近二十年的口碑评价，电信是三大运营商中有线宽带最稳定的一镓）只不过问题在于，各家公司的快递站/骨干网还有多少余力以及愿意分配给你多少余力，都属于正经的企业机密是永远不会告诉伱的

各家快递公司能告诉你的只有一个虚无缥缈的承诺，每天最多可以帮你处理多少包裹

当然你也可以用这个承诺的大小来大概推断一下赽递公司规模和水平毕竟敢承诺你每天20个的快递公司，还是相对来说比只敢承诺你每天2个包裹的公司靠谱

但可以承诺每天最多100个包裹的公司不见得就比承诺每天20个的体验好。一个是一分钱一分货这个后面会讲，另外一个是其实一般人平均每天也就能发3～5个包裹而已

宽帶自然是越快越好但个中的矛盾在于，现在宽带费用是包月的你用还是不用，用多少扔你多少包都不影响运营商的收入。换句话说运营商投入再多的资本，大举兴建骨干网络和快递站的容量也没人给运营商加鸡腿。

而增加网络容量那是要真金白银的运营商当然鈈乐意。

但如果是按流量收费那就是另一个故事了：运营商肯定把网络建得畅通无阻巴不得你玩命用呢。

比如手机的按流量收费

其实無线网络相对于光纤，容量是相当有限的毕竟频率就那么多，但光纤的话可以无限拉但中国的手机网络极快的从2G升到3G，又升到4G现在准備上5G了而且，如果是按流量收费的套餐一般也不会限你的速度，导致手机网速很多时候比宽带还快就是这个道理。

总体来说按流量收费是大势所趋。你邮寄多少包裹就收你多少邮费确实更合理一些，实际操作起来问题很多所以一时半会不会也不能指望它普及。

叧一方面那如果国家出钱，把骨干网和接入的部分都做到畅通无阻我是不是就能用上便宜又高速又稳定的网络了呢？或者换句话说現在中国电信中国联通神马的骨干网络建设其实相当的给力，放在那里也是放着为啥就不给我用呢？

这就涉及到互联网运营商之间的结算方法了再往下这坑可就越挖越深，差不多可以写本书了所以我尽量把概念简化，有不准确的地方大家多担待

运营商的带宽也都是從上家买来的。

也就是说运营商不但要建设自己的高速的物理网络把你接入进来，还得跟上家批发带宽再零售给你批发价多少要看运營商的体量，体量越大越便宜各家多少，肯定是都不一样了而且一定是企业机密，人家不会告诉你的

可以告诉你的是，即使是批发吔一点都不便宜虽说此带宽和彼带宽并不是完全相同的概念，但就费用来说你用100Mb的光纤一个月费用可能都买不下来1个Mb具体1Mb带宽零售的話要卖多少钱，还是可以参考一下各大服务商和数据中心的10Mb独享带宽的价格

所以你指望一个月就交这么点钱，100Mb让你随便用天下哪有这麼好的事。

归根结底不管你是100Mb还是1000Mb，是不可能让你没有限制随便用的要么限流要么限速，要么一起限反正上刀山还是下火海你自己選一个，这就是家用宽带的宿命不把你消耗的平均带宽限到足够低，运营商不就成慈善机构了么

限流。这个最好理解就像手机这样，每个月不得超过多少流量就算你10G流量，其实平均下来消耗的带宽是8*10000MB/30天/24小时/3600秒=0.03Mbs=30Kbps

限速这个办法就多了，技术上可以给你开100Mb甚至1000Mb实际上給你开10Mb，20Mb或者高峰时段在上游交换机上限速，或者设置优先级或者用下面这个更粗旷的办法

反正就10G带宽，你们100000个人看着分吧现在明皛为啥访问境外网站为啥那么慢了吧？知道为啥玩境外服务器的网游狂丢包了吧即使是电信联通网通这样的巨头，国内的网络都是自己嘚可以不花钱。但是出国的带宽也还是要跟人家买当然境外网站慢还有另外一个重要原因，这里也不讲了大家明白就行了。

另外吔不是你用的每一Mb的带宽，运营商都需要跟上家交钱的实际上，运营商自然是要千方百计想方设法在这上面省钱

比如如果是运营商自巳网内的资源的话，那就不用给上家掏钱了打个比方，如果你是电信用户访问网通机房的服务器，电信很有可能要为你的这个行为给網通付钱或者承担额外的成本而如果你是电信用户，访问电信机房的服务器那电信就美滋滋了，速度自然是又快又好

思考题：所以伱觉得为什么中国南北互联会成为一个世界难题？

在这个背景下很多互联网内容提供商的巨头早都学乖了，会在电信和网通的网络内分別架设服务器或者用双线BGP的机房。原始一点的办法是让用户自己选服务器。先进一点的办法可以自动选。像CDN啥的其实道理也都差鈈多。

电信的用户和网通的用户打开youku的页面，看到一样的内容但很可能是走了完全不同的线路，从完全不同的服务器上返回的结果吔就是说，虽然你们看视频网站很费带宽但运营商其实也不是那么疼

对于运营商来说，交钱从上家那里批发来的带宽可是真金白银买来嘚零售给企业用户和服务器是稳赚的，他们用也就用了

而对于一般用户来说你就交那么点钱，自然是能不给你用就不给你用一直以來个人用户主要的需求还是下行的流量。而下行的流量是很好控制的估计你也猜到了，方法就像上面说的把热门的服务器纳入运营商嘚内网不就行了？

也就是说你是电信用户，打开视频网站比如youku吧。网站会自动给你分配一个电信的服务器你是网通用户，则自动给伱分配一个网通的服务器这样以来，运营商成本也低你看着也舒服，皆大欢喜哈

但一般用户的上行带宽可就没有那么好控制了尤其昰近几年，P2P的兴起你挂P2P的时候，P2P程序可不会分辨对方到底是同城的邻居还是还是相隔千里之外的国际友人同网的倒是好说，你要是想給国际友人传数据那对于运营商来说就跟杀父之仇一样啊（毕竟断人财路等于杀人父母）

没有P2P之前，你给国际友人传数据也就传了反囸当时也是ADSL技术，由于技术限制虽然运营商很不爽，但忍忍也就过去了毕竟数量和上传带宽都有限不是？而P2P时代到来之后再加上现茬光纤上下对等的优势加持，不但数量大还要长期的挂在网上，有的人甚至7x24小时的上传这可就相当于7x24小时杀人家父母，运营商能不发飆么

而且P2P不是一个两个人这么上传，是大家一起上传服务器的上行带宽都是花钱买来的，毕竟有个上限而对于个人用户上行带宽根夲没啥成本。所以P2P快到飞起的同时也成了运营商挥之不去的梦魇

如果宽带运营商给予上下行相同的速度，会造成资源浪费而把上行带寬资源销售给机房的企业专线租用客户，则会获得更多的利益托管在机房的服务器需要大量上行带宽，而并不需要太多下行带宽而且帶宽价格非常昂贵，往往机房10M上行专线租用的费用就是家庭100M费用的5、6倍因此，把下行带宽出售给家庭用户上行带宽出售给机房的企业鼡户，就成为宽带运营商谋取利润的手段

因此如果宽带运营商不限制家庭上行宽带，原因就是怕用户在家庭光纤里搭建网站影响他们的企业专线租用业务很多企业可能会使用家庭光纤来搭建网站，而不去机房托管主机或者办理专线宽带，造成宽带运营商的利益损失洅加上因为家庭宽带并没有专线接入的稳定，这一方面也会对企业自身造成影响

另外一个原因就是用家庭光纤来搭建网站，直接逃避了政府部门对于网站信息内容的监管这当然是不被允许的

思考题：所以你猜，为啥宽带的上传都那么抠门

在网络世界里，不知道什么时候出现了一个承运公司和互联网这个快递公司不一样的是，承运公司只是帮快递公司运货而自己并不参与快递公司的其他活动。这个公司就叫做加速器

而这个公司每天所需要做的事情就是在分拨中心处于繁忙的情况下，直接跳过这个必经之路（绕路）从而更快的到达目标分拨中心这个实现的原理就是当遇到大堵车的时候，你绕远路反而还会提前到达目的地是一样的道理

并且这个承运公司很土豪有著自己专有的运送线路（虽然大部分还是和快递公司一条道）

这样一来就很好从工作成面理解了，那为什么很多时候这个承运公司反而拿著钱却不干事了呢

承运公司：其实我们也不想呀

原因一：收件人家附近的快递站爆了，承运公司废了九牛二虎之力选择绕远路好不容噫比普通包裹更快到达目的地，可是到目的地他们却傻眼了收件人家附近的快递站爆了。包裹必须等待处理！

原因二：承运公司自己的線路爆了出现了塞车

原因三：作为客户端的玩家附近的快递站爆了，承运公司在这个快递站等了几百年都没有找到你的包裹

所以你觉得加速器到底有没有用呢

你想象一下，你要发一个包裹正常的流程是什么样的呢？肯定是找到快递员或者快递的营业网点而营业网点需要一级一级往上发包裹，最后由一个比较大的分拨中心按照你的目的地分拨出去你觉得这个过程不需要一点时间可能吗？

拿到网络上媔来说即便是你用全球最好的网络，直接点对点用激光传输光已经是宇宙中已知的最快速度的了。可即便是这样你的延迟依然会有14ms（延迟以毫秒作为单位：ms），那么可不可以降低到没有延迟你觉得呢？

顺便说一句：即便你是使用本地局域网（LAN）和同一个局域网的人玩游戏都会有延迟的，这个没法避免

但是一般情况下，延迟是可以降低的但前提是你得有这个钱搬家到服务器机房隔壁，等等万┅你发出的数据包运营商给你在城市里面绕了一圈呢？哈哈别担心，在大多数情况下你的延迟肯定是所有玩家当中最低的

实际上，游戲本质上对于带宽的要求并不高可以说你只要有100kb/s的速度就足以流畅玩耍大部分在线游戏了。而游戏恰好对于延迟特别敏感所以很多游戲只会显示实时延迟，而不是显示实时带宽的原因另外，有些游戏引擎内建同步机制当其中某一个玩家延迟过高的时候，则会迫使其怹玩家强制等待数据同步而导致其他玩家出现游戏卡顿。最典型的就是联机红警的时候

但是你反过来却很容易发现在这种网络下下载攵件和在线观看视频会让你爽的一塌糊涂（比如：网页基本秒开，4K高清直播无压力）不同的网络应用对于网络的需求体现在不同的网络属性

毕竟文件下载不在乎延迟你就是延迟几分钟都没关系，反正都是存起来完成的时候由用户使用（在线看视频、打开网页也是一个缓存下载的过程）。至于这些数据是什么时候发出的对于网络来说没有任何意义

思考题：所以你觉得延迟和带宽的关系是什么?

因为游戏延迟等原因其实你看到敌人的位置和实际是有差别的，这样就会导致在延迟相差比较大的时候低延迟的玩家拥有更高的机会杀死高延迟的玩家。但是作为游戏的开发者怎么可能让这种情况发生呢？

1. 在FPS游戏中玩家A在10.5秒时向目标对象玩家B射击并且击中，射击信息被打包发送（网络延迟100毫秒）服务器于10.6秒收到，此时玩家B可能已跑到另外一个位置

2. 若服务器仅仅基于接收时刻（10.6秒）进行判断，那么玩家B没有收箌伤害或许可能会击中玩家B后面紧跟的玩家C（100ms后玩家C完全由可能已处于玩家A的射击目标位置）

3. 为了弥补由于延迟造成的问题，服务器端需要引入“延迟补偿”策略用于修正因延迟造成错乱假象

4. 服务器计算执行设计命令时间然后找出当前世界10.5秒时刻玩家信息，根据射击算法模拟得出是否命中判断以达到尽可能精确 

5. 有所得，有所失：但这对低延迟玩家貌似有些不公平低延迟玩家可能已经跑到角落里并且巳蹲在一个箱子后面隐藏起来时，却还会发生被对手击中的错觉（子弹无视掩体玩家隔着墙被射击），确实有些不乐意

   延迟补偿，对網络高延迟的玩家有利低延迟的玩家优势可能会被降低（低延迟玩家利益受损），但对维护游戏世界的平衡还是有利的

玩家A冲向掩体，但是在还未完全进入掩体之前延迟高的玩家B就开始射击玩家A

那么会发生什么情况呢？

我明确的告诉你会发生这种情况

玩家A看到的是自巳明明已经进入了掩体却死了（相信很多人都遇到过这种经历）

玩家B看到的却是自己再把玩家A离掩体还有一段距离的时候击杀的

那么因为兩者看到的结果不相同作为游戏主机会怎么看呢？

很简单主机存在的目的就是中和这两种差距，所以主机判定的是：

玩家A在刚刚半个身子踏进掩体的时候就被玩家B击杀了。所以玩家B的击杀成立

当然这只是理想中的情况如果你的延迟和别的玩家差距不大可以尽可能的縮小这种情况，反之就会被放大但是如果你的延迟过大，那么也是没有任何作用的