什麼是網路延遲？
網路延遲是網路通訊中的延遲。它顯示了資料在網路上傳輸所需的時間。具有較長延遲或滯後的網路具有高延遲，而具有快速回應時間的網路具有低延遲。企業偏好低延遲和更快的網路通訊，以實現更高的生產力和更有效率的業務營運。某些類型的應用程式 (例如流體動力學和其他高效能運算使用案例) 需要低網路延遲才能跟上運算需求。高網路延遲會導致應用程式效能降低，太高的延遲還可能導致失敗。
為什麼延遲很重要？
隨著越來越多的公司進行數位轉型，他們使用雲端應用程式和服務來執行基本業務功能。而且，操作也依賴從連接到網際網路的智慧型裝置中收集的資料，這些統稱為物聯網。延遲產生的滯後時間可能會造成效率低下，尤其是在依賴於感應器資料的即時操作中。高延遲還減少了在網路容量上花費更多的優勢，這會影響使用者體驗和客戶滿意度，即使企業採用了昂貴的網路電路。
哪些應用程式需要低網路延遲？
雖然所有企業都喜歡低延遲，但這對於特定產業和應用程式來說更為重要。以下是一些範例使用案例。
串流分析應用程式
串流分析應用程式 (例如實時拍賣、線上投注和多人遊戲) 會使用和分析來自各種來源的大量即時串流資料。此類應用程式的使用者依靠準確的即時資訊做出決策。他們更喜歡低延遲網路，因為滯後可能會產生財務後果。
即時資料管理
企業應用程式通常會合併和優化來自不同來源的資料，例如其他軟體、交易式資料庫、雲端和感應器。他們使用變更資料擷取 (CDC) 技術，即時擷取和處理資料變更。網路延遲問題很容易干擾這些應用程式的效能。
API 整合
兩個不同的電腦系統使用應用程式介面 (API) 相互通訊。很多時候，系統處理會停止，直到 API 傳回響應。因此，網路延遲會造成應用程式效能問題。例如，航班預訂網站將使用 API 呼叫來獲取有關特定航班可用座位數量的資訊。網路延遲可能會影響網站效能，導致網站停止運作。當網站收到 API 響應並重新啟動時，其他人可能已經預訂了該機票，因此您可能會錯失。
啟用視訊的遠端操作
某些工作流程 (例如啟用視訊的鑽床、內視鏡攝影機以及用於搜尋和救援的無人機) 需要操作員使用視訊從遠端控制機器。在這些情況下，高延遲網路對於避免危及生命的後果至關重要。
網路延遲的原因是什麼？
在網路術語中，用戶端裝置與伺服器透過電腦網路進行通訊。用戶端傳送資料請求，伺服器傳送資料回應。諸如路由器、交換器、防火牆、以及鏈路 (纜線或無線傳輸) 等一系列裝置構成了電腦網路。資料請求和回應透過鏈路以小型資料包的形式從一台裝置跳到另一台裝置，直到它們到達目的地。諸如路由器、數據機和交換器等網路裝置可透過不同的網路路徑 (由纜線、光纖纜線或無線傳輸媒體構成) 持續處理和傳送資料封包。因此，網路操作很複雜，各種因素會影響資料封包傳輸的速度。以下是造成網路延遲的常見因素。
傳輸介質
當資料經過時，傳輸介質或鏈路對延遲的影響最大。例如，光纖網路的延遲時間比無線網路少。同樣，每次網路從一種介質切換到另一種介質時，就會增加幾毫秒的整體傳輸時間。
網路流量傳輸的距離
網路端點之間的長距離會增加網路延遲。例如，如果應用程式伺服器與最終使用者的地理位置很遠，則可能會遇到較長的延遲情況。
網路跳轉數
多個中間路由器會增加資料封包所需的跳轉數目，導致網路延遲增加。網路裝置功能 (例如網站地址處理和路由表查詢) 也會增加延遲時間。
資料量
由於網路裝置的處理能力有限，因此較高的並行資料量可能會增加網路延遲問題。這就是為什麼共享網路基礎架構 (例如網際網路) 會增加應用程式延遲的原因。
伺服器效能
應用程式伺服器效能會造成可感知的網路延遲。在這種情況下，資料通訊延遲不是因為網路問題，而是因為伺服器回應緩慢。
如何衡量網絡延遲？
您可以使用「第一位元組時間」和「往返時間」等指標來測量網路延遲。 您可以使用這些指標中的任何一個來監控和測試網路。
第一位元組時間
第一位元組時間 (TTFB) 會記錄建立連線後，第一個資料位元組從伺服器到達用戶端所需的時間。TTFB 取決於兩個因素：
- Web 伺服器處理請求並建立回應所花費的時間
- 回應傳回到用戶端所需的時間
因此，TTFB 可同時測量伺服器處理時間和網路延遲。
您還可以將延遲測量為感知的 TTFB，它比實際 TTFB 更長，因為用戶端機器進一步處理回應需要時間。
往返時間
往返時間 (RTT) 是用戶端傳送請求並從伺服器接收回應所花費的時間。網路延遲會導致往返延遲並增加 RTT。但是，透過網路監控工具進行的所有 RTT 測量都是部分指標，因為資料從用戶端傳輸到伺服器並返回時，可以經過不同的網路路徑。
Ping 命令
網路管理員使用 ping 命令來判斷 32 位元組資料到達目的地並接收回應所需的時間。這是一種識別連接可靠性的方法。不過，您無法使用 ping 來檢查相同主控台的多個路徑，或是減少延遲問題。
其他類型的延遲有哪些？
電腦系統可能會遇到許多不同的延遲，例如磁碟延遲、光纖延遲和操作延遲。以下是重要的延遲類型。
磁碟延遲
磁碟延遲會測量運算裝置讀取和儲存資料所需的時間。這就是寫入大量文件而不是單個大文件時可能存在儲存延遲的原因。例如，硬碟的磁碟延遲時間高於固態硬碟。
光纖延遲
光纖延遲是指光通過光纖纜線傳遞特定距離所需的時間。在光速下，光在太空中每行進一千米，就會出現 3.33 微秒的延遲。但是，在光纖纜線中，每千米會導致 4.9 微秒的延遲。網路速度可能會隨著纜線的每個彎曲或缺陷而降低。
操作延遲
操作延遲是由於運算操作而導致的時間延遲。這是導致伺服器延遲的因素之一。當操作依序一個接一個地執行時，您可以將操作延遲計算為每個單獨操作所花費的時間總和。在平行工作流程中，最慢的操作決定了操作延遲時間。
除了延遲之外，還有哪些因素決定了網路效能？
除了延遲之外，您還可以根據頻寬、輸送量、抖動和封包遺失來衡量網路效能。
頻寬
頻寬測量在指定時間內可以通過網路的資料量。它以每秒的資料單位進行測量。例如，頻寬為每秒 1 GB (Gbps) 的網路通常比頻寬為每秒 10 MB (Mbps) 的網路效能更好。
延遲與頻寬的比較
如果您將網路視為水管，則頻寬表示水管的寬度，而延遲是水通過水管的速度。雖然較小的頻寬會增加尖峰用量期間的延遲，但更大的頻寬並不一定意味著更多的資料。事實上，延遲可以降低昂貴、高頻寬基礎架構的投資報酬率。
輸送量
輸送量是指在特定時間內實際可以通過網路的平均資料量。它表示成功到達目的地的資料封包數和資料封包遺失數。
延遲與輸送量的比較
輸送量測量延遲對網路頻寬的影響。它表示延遲後的可用頻寬。例如，網路頻寬可能是 100 Mbps，但由於延遲，其輸送量在白天只有 50 Mbps，但在夜間增加到 80 Mbps。
抖動
抖動是在網路連接上資料傳輸和接收之間的時間延遲變化。為了更好的使用者體驗，一致的延遲優於延遲變化。
延遲與抖動的比較
抖動是一段時間內網路延遲的變化。延遲會導致透過網路傳輸的資料封包延遲，但是當這些網路封包以不同於使用者預期的順序到達時，就會發生抖動。
封包遺失
封包遺失測量永遠不會到達目的地的資料封包數量。諸如軟體錯誤、硬體問題和網路擁塞等因素會導致資料傳輸過程中遺失封包。
延遲與封包遺失的比較
延遲測量封包到達目的地的延遲。它以時間單位 (例如毫秒) 進行測量。封包遺失是一個百分比值，用來測量未到達的封包數目。因此，如果 100 個封包中有 91 個到達，則封包遺失為 9％。
如何改善網路延遲問題？
您可以透過優化網路和應用程式碼來減少網路延遲。以下是一些建議。
升級網路基礎架構
您可以使用市場上最新的硬體、軟體和網路組態選項來升級網路裝置。定期的網路維護可縮短封包處理時間，並有助於減少網路延遲。
監控網路效能
網路監控和管理工具可以執行諸如模擬 API 測試和最終使用者體驗分析等功能。您可以使用它們實時檢查網路延遲並解決網路延遲問題。
群組網路端點
子網劃分是將經常彼此通訊的網路端點分組的方法。子網充當網路內的一個網路，可將不必要的路由器跳轉降至最低，並改善網路延遲。
使用流量調整方法
您可以根據類型排定資料封包的優先順序，以改善網路延遲。例如，您可以使網路路由高優先應用程式 (例如 VoIP 呼叫和資料中心流量) 成為第一優先級，同時延遲其他類型的流量。這可改善其他高延遲網路上關鍵業務程序的可接受延遲。
減少網路距離
可以在更接近最終使用者的地理位置託管伺服器和資料庫，從而改善使用者體驗。例如，如果您的目標市場是義大利，則將伺服器託管在義大利或歐洲而非北美地區，將可獲得獲得更好效能。
減少網路跳轉
資料封包從路由器移動到路由器時的每次跳轉都會增加網路延遲。通常，流量必須在公有網際網路透過可能擁塞且非冗餘的網路路徑，經過多次跳轉才能到達目的地。不過，您可以使用雲端解決方案，在更靠近使用者的位置執行應用程式，同時減少網路通訊傳輸距離和網路流量所需的跳轉數。例如，您可以使用 AWS Global Accelerator 盡可能將流量上傳到 AWS 全球網路，並使用 AWS 全球冗餘網路來協助提高應用程式的可用性和效能。
AWS 如何協助您減少延遲？
AWS 提供許多解決方案，可減少網路延遲並改善效能，以獲得更好的最終使用者體驗。您可以根據您的需求實作以下任何服務。
- AWS Direct Connect 是一項雲端服務，可將您的網路直接連結至 AWS，以提供一致的低延遲效能。建立新的連線時，您可以選擇 AWS Direct Connect 交付合作夥伴提供的託管連線，或選擇來自 AWS 的專用連線，並在全球 100 多個 AWS Direct Connect 位置進行部署。
- Amazon CloudFront 是一項內容交付網路服務，專為實現高效能、安全性和開發人員便利性而建置。您可使用它以低延遲和高傳輸速度安全地交付內容。
- AWS Global Accelerator 是一種聯網服務，透過使用 AWS 全球網路基礎設施，可將使用者流量效能提高 60%。網際網路壅塞時，AWS Global Accelerator 最佳化您應用程式的路徑，以保持低封包遺失、低抖動、低延遲。
- AWS Local Zones 是一種基礎設施部署類型，可將運算、儲存、資料庫和其他精選 AWS 服務放置在接近大量人口和產業中心的位置。 您可以將需要低延遲的創新應用程式交付給最終使用者和內部部署安裝。
立即建立 AWS 帳戶，開始使用 AWS Direct Connect。
