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「网络常识科普」0202年了为啥我家网速还是这么慢?

发布于 5个月前 / 37 次围观 / 0 条评论 / 新闻其他 / Edwiin
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  自上个世纪互联网问世以来,网络已成为人们生活必不可少的一部分,我们的生活正朝着“赛博朋克”的方向发展,据We Are Social&HootSuite和CNNIC(中国互联网信息中心)的数据报告,截止2019年1月30日,全球互联网用户为43.9亿,我国网民规模达8.54亿,几乎占了全国人口的61%,身在“网”中的我们,又怎能不懂网?

网民学历结构

  • 开始之前

本文为小白向,字数为3800字,阅读时间约五分钟,阅读后能初步了解网络结构,具备解决简单网络问题的能力,资料来源博客,百科,论坛,参考书等,如有错误还请指正

Tips:

Mbps:是传输速率的基本单位之一,指每秒传输的比特数,例如1Mbps指每秒传输100000位bit,而众所周知1kb=1024B,1B=8bit,那么1Mbps换算过来就是125kb/s,1Gbps=128mb/s

ping:指计算机到服务器的延迟,一般与信号衰减,客户端与服务端之间的物理距离,上级路由的转发速率和稳定(这个由ISP决定)有关,与带宽无太大关系

宽带上/下行:也就是通常所说的上传/下载本地数据发送到服务器服务器数据下载本地

本文中,为了方便(懒),笔者将家中的设备统称为内网,到家里的光猫为止,内网以外的设备统称为外网

另:由于目前的公网组网是非对称的传输方式,虽然技术上已经解决了传输速率的问题,但由于资源分布不均(服务器机房需要更大的上行带宽,一般人家需要更多的下行带宽)的原因,家用宽带的上行带宽比下行带宽要小很多。

  • 进入正题

什么是计算机网络?计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备,通过通信线路连接起来,在网络操作系统,网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下,实现资源共享和信息传递的计算机系统。计算机网络由三类类硬件组成:计算机(分为服务器和客户机),传输介质,通信连接设备。

服务器是提供服务的计算机,它是整个网络中最重要的部分,承担着给客户端提供服务的使命,按服务类型来划分,可以分为很多类别,比如运行web服务器软件,提供网页浏览服务web服务器,提供文件传输服务的FTP服务器,连接不同子网的代理服务器(并不是真正的连接,而是转发客户机的请求然后把反馈的数据传回客户机),提供魔法上网等多种服务的vps.......笔者家就有一台跑黑裙充当NAS的旧笔记本电脑,主要作用与度盘类似,就是存储文件和流媒体传输,给硬盘里的小姐姐一个新家而且不会被基友发现(误),这里就只做个简单介绍,后续如果大家有需要,我会详细科普

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传输介质,顾名思义就是用来传输数据的载体,分为有线和无线两种,它可以是电信号,光信号,电磁波以及未来可能出现的中微子,引力波等等,前三种传输介质使用非常广泛,通信基站,无线AP,双绞线,同轴电缆,光缆等便是以它们为介质来传输数据的,每一种传输介质都有其特点,光缆具有信号衰减低,带宽高,单段线路长的特点,这也是影响信息传输速率的关键之一。

通信设备的定义就比较广泛了,它可以是交换机,可以是路由器,网桥,集线器(Hub),网卡,中继器等等,是网络连接重要的一环,它们的作用是将准确地引导数据传输到目标节点

信息的传输速率就像木桶效应,由这三个环节共同决定,有任何一块短板,都会影响传输速率。

笔者家正在使用的网件GS105交换机

  • 现在我们对网络硬件和计算机网络有了初步的了解,那么数据到底是怎么传输的呢?

要想看懂这个问题答案,还得先了解网络结构

出于安全管理方便的考虑,必须把大型局域网(因特网)按功能和地域等因素划分为不同的局域网用户家中的设备通过家中的交换机(或者直接)连接到路由器,形成了家庭局域网,一个小区中所有家庭的路由器连接到小区交换机(汇聚层交换机),形成了小区局域网,小区局域网再经由核心交换机汇聚,由上级路由器接入到城域网,城域网汇聚连接,形成了骨干网,交换机级联技术实现了多台交换机之间的互连,将数目庞大的用户集成到一个子网内,以便数据能传输到目标节点,每一个局域网都是上级网络的子网,如家庭局域网是小区局域网的子网,中国的互联网就由九大骨干网支撑,我国所有的网民都是这些骨干网最小的子网。

交换机级联

就拿寄包裹来举例,假设你要寄东西给朋友,快递员收到你的包裹以后,首先会送到本市的网点进行分类,然后经过卡车运输到省级分拨中心,省级分拨中心按照包裹目的地将包裹分类后,再通过飞机、铁路等交通工具运往另一个省级分拨中心,就这么一级一级地运输,最后快递员拨通你朋友的电话,他兴冲冲地下楼拿包裹。

但单靠交换机还无法完成如此复杂的任务,交换机无法将数据包往上级网络转发,因为它们查找不到目标主机,而我们又不可能将所有的PC都连接到一个交换机上,所以连接多个不同的网段就需要路由器的协助,路由器的作用就是查看帧中的IP地址,并根据路由表判断线路,将帧转发给下一级路由器,下一级路由又会做同样的事情,直到帧到达目标主机,如下图,假设SFO的一台PC要发送帧给NYC的一台PC,SFO的路由器在接收到帧后,会根据帧中的信息,判断是将帧转发到哪条线路,然后转发到DEN的路由器,DEN的路由器再将帧转发给NYC的路由器,这台PC如果接入了路由器,就能收到SFO发送的帧。

如图

数据在地区之间的传输,依靠的是骨干网和接入网(=通信网),骨干网就是ISP管辖的网络,骨干网用来连接城域网,骨干网的服务商叫ISP,ISP就好比快递公司,提供快递服务,骨干网就好比分拨中心,ISP管辖骨干网,同时也管辖骨干网所连接的城域网以及相应的接入网,城域网用来连接一座城市内所有的用户,常见的ISP有移动,联通,电信,长城等,我国共有九大ISP。接入网就是指骨干网到用户之间的所有设备,就好比卡车、飞机、快递小哥、三轮车、分拣中心的分拣机等,而我们发送的数据就像包裹一样,由交换机在子网内转发,然后由路由器转发给上级网络,经过多级路由到达目标主机,只不过是以接近光速的速度。有人可能要问了,电信用户移动、联通用户接入的是不同的骨干网,那为什么电信用户依然可以和移动联通用户聊qq传文件呢?

原因就在于,这几大骨干网之间,都至少通过一个节点相互连接,不同骨干网用户之间的数据都通过它来进行传输。但一个节点的带宽有限,用户的ISP各不相同,但又有跨ISP相互通信的需求,而且需求量还比较大,那怎么办?很简单,有两种解决方案,一种是ISP增加节点,另一种呢,就是企业把服务器机房接入到多个ISP的骨干网,这样不仅减小了节点的压力,而且还提升了传输速率和用户体验,但是成本也会相应提高,这是大部分大型企业的解决方案,这也是为什么度盘要限速的原因之一:运营和维护成本高。机房与普通用户所接入的网络是不同的,机房所接入的网络叫专线,专线有两种:物理线路和虚拟线路,物理线路就是不通过汇聚层交换机直接将客户接入核心交换机,专线线路只传输此客户的数据,从而保证一定的带宽和较低的延迟,虚拟线路就是在一般线路的基础上,为专线保留一定的带宽,就类似于高速公路上有一个车道只允许某一辆特定的车行驶,既保障了安全,又保障了速度。

我国的网络拓补图

  • 宽带传输速率慢,为什么?

先来说说外网原因,一种原因是ISP出了问题,比如某条线路维护,导致另一条线路用户变多负载过大,这条线路分流过大,用户网速就会变慢,不过这样的情况不会持续很久,也出现得比较少,另一种原因,就是用户访问服务器或者数据在传输到服务器的过程中出问题,比如服务器没有接入用户所使用的ISP的骨干网,导致数据只能从ISP之间的连接节点传输,带宽大大降低(就好像CF电信区联通区一样,比如电信用户连接联通区的延迟一般会比连接电信区延迟要高),达不到用户供应商提供的标准水平(加速器,VPN原理其实就是准备一组服务器服务器经过备案后直接接入海底电缆或者出境节点用户通过特殊的协议如SOCKS5将数据包传输到服务器,由服务器进行代理转发,目标服务器收到数据后回传,再经由这组服务器转发回用户的PC,由于是专线,就大大降低了延迟);用户访问能较差的私人服务器,私人服务器能提供的带宽很少,传输速率自然就慢;服务器受到DDoS攻击服务能变差;服务器宕机,无法再为用户提供服务,拿最近的AO3被“墙”事件来说,其实这与GFW没有半毛钱关系,是ISP断开了与AO3服务器的线路连接(物理攻击),我们也自然不能访问服务器中的数据了。

然后是内网原因。

上面说过,信息的传输就像木桶效应,任何一块短板,都会影响网速。

这就要从家里的设备来具体分析,平常人家中网络结构很简单,一般就是光猫连个路由器路由器再接PC,手机连接WiFi上网,当然如果有多个路由器也是按照相同的方法来逐一排除,下面会慢慢讲到。内网相较于外网要简单得多,排除问题也要简单得多,内网出问题只有这几个原因:光猫,网线,路由器,PC,手机。

如果你家中办理的是500m带宽的宽带,想要有线能跑满500m的话,需要具备以下几个条件:

路由器网口速率要达到1Gbps全双工及以上;

网线要达到CAT5E及以上(网线上一般有文字注明,最大速率为:CAT5E-1Gbps100mhz,CAT6-10Gbps250mhz,CAT6A-10Gbps500mhz,CAT7-10Gbps600mhz);

PC网卡要支持1Gbps全双工及以上;

光猫以太网口速率要达到1Gbps及以上;

如果有交换机交换机至少为1Gbps及以上;

另外,不建议将光猫同时用作路由器和无线AP,即用光猫拨号和转发数据同时作为无线路由器使用,因为ISP免费提供的光猫为了节约成本,CPU和闪存配置都很低,虽然集成了这么多功能,但是CPU无法同时很好地处理这些任务,就会导致断流高ping等一系列问题解决方案就是将光猫设置成桥接模式,并使用路由器拨号,当然还可以自行购买光猫。

无线速率想要跑满500m,需要路由器满足以下几个条件:

支持2x2mimo及以上

2.4Ghz频宽40mhz,传输速率要达到至少600mbps及以上

5Ghz频宽80或160mhz,传输速率要达到1300mbps及以上

路由器网口满足1Gbps及以上

手机支持2x2mimo或4x4mimo

关于路由器配置,可以参考下这里的路由器配置单:

https://www.right.com.cn/forum/thread-1136101-1-1.html

如果网速不达标,就可以按照上面的条件逐一排查原因,找到原因后再更换相应的配件就行了。另外内网FTP传输速率还与硬盘读/写速度相关(你都会玩NAS了就不用我来说了吧)。

关于网络硬件和互联网的介绍就到这里,码字不易如有错误还请多多包容并在评论区指正,笔者虚心接受,大佬请嘴下留情XD。

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