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梯子指南 / 进阶网络知识 进阶

网络延迟、丢包、带宽与实际速度的关系

拆解延迟、抖动、丢包与带宽四项指标对实际速度的影响,说明延迟测试的局限,并给出自测方法与晚高峰变慢的原因。

发布于 更新于 约 7 分钟读完 进阶 原理

简短回答

实际速度由整条路径上最窄的带宽决定,同时受延迟与丢包制约:对 TCP 连接来说,延迟越高、丢包越多,单条连接能达到的速度上限越低。客户端显示的延迟只是一次小请求的耗时,不能代表下载速度,判断节点好坏需要分时段测试延迟、丢包与实际下载速度。

本文要点

  • 延迟影响打开网页和操作响应的快慢,抖动影响游戏、语音等实时应用,丢包和带宽决定能传多快。
  • 传统 TCP 拥塞控制把丢包视为拥塞信号,单连接吞吐量大致与 RTT 成反比、与丢包率的平方根成反比。
  • 客户端延迟测试只发送极少量数据,几乎反映不出丢包与带宽,不同客户端的数字也不能直接比较。
  • mtr 中间某一跳丢包而终点正常,多半是路由器限制 ICMP 回复,不代表真实丢包。
  • 晚高峰变慢主要来自公网国际出口拥塞和节点超售,需要在高峰时段实测才能判断。
梯子指南专题封面:网络延迟、丢包、带宽与实际速度的关系
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本文目录(8)

“节点延迟才几十毫秒,为什么视频还在缓冲?”“白天很快,一到晚上就卡?”这类问题的答案,很少落在某一个数字上,而是延迟、抖动、丢包与带宽几项指标共同作用的结果。客户端列表里那个醒目的延迟数字,只是其中一个切面。

本文先讲清每个指标衡量的是什么,再说明它们如何组合成你感受到的“实际速度”,最后给出可操作的自测方法,并分析晚高峰变慢的成因。

先分清五个概念

指标 衡量什么 常见单位 最直接的影响
延迟(RTT) 数据往返一次所需的时间 毫秒(ms) 网页打开、点击响应、握手耗时
抖动 延迟的波动幅度 毫秒(ms) 游戏、语音、视频通话的流畅度
丢包率 未能送达的数据包比例 百分比(%) TCP 速度、实时应用卡顿
带宽 链路能承载的最大速率 Mbps / Gbps 速度上限
吞吐量 实际达到的传输速率 Mbps 或 MB/s 你看到的下载速度

延迟:距离、排队与绕路

延迟通常指往返时间(RTT),由几部分构成:

  • 传播时延:信号在光纤中的传播速度约为真空光速的三分之二,即每毫秒大约 200 公里。距离是硬约束,任何线路都无法让跨洋连接的延迟低于这个物理下限。
  • 排队时延:数据在路由器缓冲区里等待转发的时间。网络越拥堵,排队越久,这是晚高峰延迟上升的主要原因之一。
  • 处理与发送时延:设备处理数据、把数据推上链路的时间,一般占比较小。
  • 路由绕路:数据并不总是走地理上最短的路径。部分线路访问邻近地区时,可能绕经更远的网络交换点,实际延迟远高于按距离推算的数值。

在代理场景中,路径被拆成了多段:设备 → 入口或中转 → 落地服务器 → 目标网站,每一段都贡献延迟。更关键的是,建立一条新连接时,TCP 与 TLS 握手需要在这条长路径上往返多次,所以高 RTT 节点最明显的症状是“点开链接要等一下”,而不一定是“下载慢”。各层握手的先后顺序,可以参考 TCP、UDP、TLS、DNS 与代理连接的关系。

抖动:稳定比平均值更重要

抖动描述延迟的起伏。两个平均延迟相同的节点,一个始终平稳,一个时高时低,前者的体验要好得多。网页浏览对抖动不敏感,但游戏、语音和视频会议需要数据按时到达,抖动大时会出现画面卡顿、声音断续或角色“瞬移”。应用一般会用缓冲来吸收抖动,代价是额外增加的延迟。

丢包:TCP 速度的隐形上限

丢包对速度的影响经常被低估。TCP 的设计目标是可靠传输,Reno、CUBIC 等经典的拥塞控制算法把丢包视为网络拥塞的信号:一旦发现丢包,就重传数据并主动降低发送速率,之后再逐步试探着加速。

网络研究中有一个描述这一行为的经典近似公式(由 Mathis 等人提出),用来估算单条 TCP 连接在稳定丢包条件下能达到的吞吐量:

吞吐量 ≈ (MSS / RTT) × (C / √p)

MSS:单个报文段可携带的最大数据量
RTT:往返时间
p  :丢包率
C  :与确认方式等因素相关的常数

不必代入具体数字,只看公式的结构就能得到两个结论:

  1. 吞吐量与 RTT 成反比:丢包率相同时,距离越远、延迟越高,单条连接能跑到的速度越低。
  2. 吞吐量与丢包率的平方根成反比:丢包率稍有上升,速度上限就会明显下降,而且这与带宽无关——带宽再大,单条 TCP 连接也可能被丢包限制在很低的速度。

这个公式是简化模型,只适用于传统的基于丢包的拥塞控制。BBR 等算法通过估计瓶颈带宽和最小 RTT 来控制发送速率,对随机丢包没那么敏感;多线程下载则用多条连接并行来突破单连接的上限。这也解释了为什么同一个节点“测速软件很快、浏览器单线程下载很慢”。

基于 UDP 的 Hysteria2 在高丢包线路上表现突出,原因在于它可以按用户设定的速率发送,不因丢包大幅退让。不过这种方式依赖用户正确填写带宽,也更容易受到运营商对 UDP 流量限速策略的影响,并非在所有网络中都更快。

带宽:上限,而不是承诺

带宽是链路的最大承载能力。代理连接的实际速度取决于整条路径上最窄的那一段:

  • 你家宽带或手机网络的带宽,以及家中 Wi-Fi 的实际速率;
  • 入口或中转服务器的端口带宽,以及与其他用户的共享程度;
  • 跨境段(公网国际出口或专线)的可用带宽;
  • 落地服务器到目标网站的带宽,以及目标服务器自身的限速。

节点标注的“千兆端口”一般指服务器端口规格,而端口是多人共享的。用户越多、使用时段越集中,每个人分到的速度就越少。

为什么客户端的“延迟测试”不等于速度

客户端列表里的延迟数字,测的是“完成一次很小的请求要多久”,而不是“能传多快”。常见的测试方式有三种:

  1. URL 测试:通过节点请求一个返回空内容的测试地址(常见的是各类 generate_204 页面),计时包含与节点建立连接、协议握手以及一次 HTTP 往返。mihomo 系客户端默认采用这种方式。
  2. TCP 连接测试:只测量本机到节点入口端口的 TCP 握手时间,反映的是入口段,不经过落地服务器。
  3. ICMP ping:直接 ping 节点地址,同样只覆盖入口段,而且部分服务器会屏蔽 ICMP 或降低其优先级。

不同客户端、不同测试地址得到的数字不能直接横向比较。更重要的是,这些测试只发送极少量数据,几乎反映不出丢包和带宽的影响。

现象 可能原因 自查方向
延迟低但下载慢 丢包、端口拥挤、落地带宽不足 换时段、换节点测速,观察丢包
延迟高但下载尚可 距离远或多段中转,带宽充足 下载可以接受,实时应用会受影响
延迟忽高忽低 抖动大、链路拥塞 多次测试,对比不同线路类型
延迟测试超时但能上网 测试地址被规则或网络拦截 更换测试地址,检查规则
白天快、晚上慢 晚高峰拥塞 见下文晚高峰部分

如果遇到的是全部节点都测不出延迟,问题通常不在线路质量,可以先按 节点全部超时的排查步骤 检查订阅、系统时间与客户端版本。

怎样自测:ping、mtr 与测速

自测的目的是分清问题出在哪一段。下面的命令仅为示例,请把 example.com 换成实际要测试的地址:

# 连续发送 50 个探测包,观察延迟波动与丢包率
# (Linux / macOS;Windows 使用 ping -n 50 example.com)
ping -c 50 example.com

# 逐跳显示延迟与丢包,发送 100 轮后输出报告(需自行安装 mtr)
mtr -rwc 100 example.com

# Windows 自带的路由追踪
tracert example.com

解读结果时注意以下几点:

  • 中间某一跳显示丢包,但后续各跳和终点正常,多半是该路由器对 ICMP 回复做了限速,并不代表真实丢包。真正需要关注的,是从某一跳开始一直延续到终点的丢包。
  • ping 和 mtr 默认不经过代理,测的是本机到目标的直接路径,适合检查本地网络和节点入口。开启 TUN 模式时,部分客户端会对 ICMP 做特殊处理(例如 Fake-IP 模式下 ping 域名,可能立即收到虚拟地址的回应),结果并不反映真实路径,测试前最好先确认当前模式。
  • 测速网站的结果受测速服务器位置影响。通过代理测速时,测的是“本机 → 节点 → 测速服务器”的整条路径,建议多选几个服务器、多测几次。

一个实用的测试流程:

  1. 切换到直连模式,测一次本地宽带的速度与延迟,作为基准;
  2. 连接要评估的节点,分别在白天和晚高峰各测几次,记录延迟、丢包率和下载速度;
  3. 对比同一服务中不同线路类型的节点,以及单线程与多线程下载的差异;
  4. 连续观察几天再下结论,不要只凭一次结果判断。

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晚高峰为什么会变慢

晚间是家庭用户集中上网的时段,跨境链路的压力也最大。变慢通常来自以下几个方面:

  • 公网国际出口拥塞:直连线路和部分中转线路的跨境段经过公网出口,出口带宽被大量用户共享,晚间排队延迟上升、丢包增加,按照上面的公式,TCP 速度会随之下降。
  • 节点超售:服务商通常按“用户不会同时满速使用”的假设分配带宽,高峰期大家同时在线,每个人分到的速度下降。
  • 落地与目标端负载:热门地区的服务器、热门网站的 CDN 在晚间同样繁忙。

应对思路包括:在试用期内重点测试晚高峰表现;对稳定性要求高时,考虑跨境段不经过公网出口的专线,几种线路的区别见 直连、中转和专线的线路类型详解;大文件下载尽量避开高峰时段;准备一个不同线路的备用节点。系统评估一个服务稳定性的方法,可以参考 稳定机场的评估方法。

本文涉及术语

延迟
数据往返一次所需的时间,单位通常为毫秒。
丢包
传输过程中丢失的数据包比例。
带宽
单位时间内可传输的最大数据量。
TCP
面向连接、保证可靠送达的传输层协议。
UDP
无连接、开销小的传输层协议。
Hysteria2
基于 QUIC(UDP)的高速代理协议。
直连线路
用户直接连接境外服务器、经公网国际出口的线路。
专线
不经过公网国际出口的跨境专用链路。

常见问题

Q 节点延迟很低,为什么看视频还是卡?
A 延迟测试只反映一次小请求的往返耗时,视频播放需要持续的吞吐量。如果节点存在丢包、端口被大量用户共享,或者落地服务器带宽不足,即使延迟很低,下载速度也可能跟不上。建议在卡顿的时段直接测速,并观察丢包情况。
Q 测速软件显示很快,浏览器下载却很慢,是什么原因?
A 测速软件通常使用多条连接并行下载,而浏览器下载大文件多为单条连接。在有一定延迟和丢包的线路上,单条 TCP 连接的速度上限明显低于多连接的总和,两者表现不同是正常现象。
Q Mbps 和 MB/s 有什么区别?
A Mbps 是兆比特每秒,运营商和测速网站常用;MB/s 是兆字节每秒,下载软件常用。1 字节等于 8 比特,所以两者大约相差 8 倍,再扣除协议开销,实际显示的 MB/s 会略低于 Mbps 除以 8 的结果。
Q 用 ping 测出来的延迟能代表节点质量吗?
A 只能作为参考。ping 默认不经过代理,测的是本机到节点入口的路径,而且部分服务器会屏蔽或降低 ICMP 优先级。开启 TUN 模式时,部分客户端还会对 ICMP 做特殊处理,结果可能不反映真实路径。

参考资料

  1. RFC 9293: Transmission Control Protocol (TCP) — IETF
  2. RFC 5681: TCP Congestion Control — IETF
  3. RFC 9438: CUBIC for Fast and Long-Distance Networks — IETF
  4. mtr 项目代码仓库 — mtr

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