Математика задержки

В тикете написано: «задержка выросла с 30 мс до 500 мс». Это база данных? Сеть? CDN? Прежде чем открыть хоть один лог — нужны предельные числа: задержки, которые физика навязывает каждому маршруту. Зная их, аномалии становятся очевидны.

Формула задержки

Односторонняя задержка распространения = расстояние / скорость сигнала.

Свет в вакууме: 300 000 км/с. Свет в стеклянном волокне: ~200 000 км/с (стекло замедляет примерно на 33%). Эти числа дают нижние пределы задержки, которые никакое программное обеспечение не может побить.

Задержка по технологиям

Реальный RTT всегда выше предела распространения — маршрутизация увеличивает расстояние, каждый роутер добавляет небольшую задержку обработки (~1 мкс для современного оборудования), а очередизация добавляет миллисекунды под нагрузкой.

Почему реальный RTT превышает предел

Возьмём Нью-Йорк → Лондон (теоретический предел: 55 мс RTT при 200 000 км/с). Реальный RTT — 70–90 мс, то есть на 30–60% выше предела. Избыток объясняется:

1. Накладные расходы маршрутизации: кабельные маршруты — не прямые линии; реальный путь кабеля длиннее ортодромического расстояния.
2. Обработка в роутере: каждый промежуточный роутер читает IP-заголовок и делает поиск в таблице маршрутизации (~микросекунды каждый, десятки хопов).
3. Задержка сериализации: время для передачи полного пакета (1500 байт) на канал при данной скорости. При 1 Гбит/с: 1500 × 8 / 10⁹ = 12 мкс. Пренебрежимо для высокополосных каналов, значительно на 10 Мбит/с.
4. Задержка очередизации: на любом узком месте пакеты ждут за другими. Под нагрузкой это может добавить десятки миллисекунд — рассматривается в уроке 04.

Подводный магистральный кабель Интернета

~500 подводных кабелей соединяют континенты. Ключевые факты:

• Каждый кабель несёт 10–30 Тбит/с через DWDM (плотное мультиплексирование по длине волны): десятки длин волн на одной паре волокон, каждая длина волны ~100–400 Гбит/с.
• EDFA (усилители на основе эрбиевого волокна) регенерируют оптический сигнал каждые ~80 км без конвертации в электрический.
• Повреждения кабелей (якоря кораблей, подводные оползни, намеренный саботаж) происходят ежемесячно; избыточность и перемаршрутизация BGP поддерживают трафик.
• Гиперскейлеры (Google, Meta, Microsoft) владеют частными кабелями (MAREA, Dunant, Curie) для гарантии ёмкости.

Практическая диагностика на канальном уровне

Когда сетевой путь ведёт себя неожиданно, эти инструменты помогут найти уровень:

# Linux: статистика интерфейса — ошибки, отброшенные, переполнения
ip -s link show eth0

# Настройки NIC: скорость, дуплекс, автосогласование
ethtool eth0

# Счётчики вендора NIC: ошибки CRC, перезапуски канала
ethtool -S eth0 | grep -E "rx_crc|rx_error|tx_error"

# Сигнал Wi-Fi и скорость
iw dev wlan0 link

# Traceroute с временными метками ICMP (RTT на хоп)
traceroute -I 8.8.8.8
mtr --report 8.8.8.8

Интерпретация:

• rx_crc_errors > 0: кадры прибывают повреждёнными — плохой кабель, загрязнённый SFP или слабый сигнал. Сначала замените кабель или трансивер.
• Автосогласование на 100 Мбит/с вместо ожидаемого 1 Гбит/с: проблема кабеля или порта вынудила откат. Замените кабель.
• Прыжок RTT в traceroute на хопе N: задержка добавилась на этом роутере или канале между N-1 и N. Но это не обязательно вина роутера — ограничение скорости ICMP может сделать его похожим на медленный.
• Wi-Fi «подключено на 54 Мбит/с»: клиент использует legacy-скорости 802.11g — очень далеко от точки доступа, или старое устройство.