网络优化实践(一):原理篇

谁没有经历过看视频疯狂加载,刷微信一直收取,看网页图片全无的垃圾网络的情况?遇到网络堵塞或是质量较差,有没有办法能够加以改善呢?

答案是有。从本文开始,我将从软件到硬件,从原理到实践,给大家提供一套行之有效的网络优化方案。

原理

要想优化网络,首先你要明白是哪里出了问题。

我们上网常用的流量,都通过TCP/UDP协议进行传输。前者通常经历来回握手的过程,耗时长但传输稳,常用于网页、文件等传输;后者只是单向发送数据,不经历握手过程,优点是延时低,常用于游戏、即时通信等场景。

而通过网络进行传输的流量,又有上行和下行两种,即我们常说的上传和下载。通常情况下,家庭宽带(家宽)的上下行速率都是不对等的,一般在 1:10 左右。而这也是根据大多数人的实际需要来安排的。

有的人也许会问,平时也没怎么上传文件,对上行带宽有啥要求呢?刚才我们提到 TCP 协议的建立需要一个握手的过程,与之相类似地,大多数软件在开始下载数据前都要通过上行带宽发送请求,在下载过程中也会使用上行带宽保证与服务器的通信。因此,为了保证下载请求的顺畅,上行带宽也应预留充分。多一点总是没错的。

而你家的网络如果很卡,排除干扰和信号等客观因素后,你可以从两方面着手。

1.带宽不足或是阻塞,导致上下行速度慢

2.TCP 连接建立用时过长,导致网络延迟异常

对症下药

如果是干扰等因素,你可以尝试通过更换 WiFi 信道或者更换 WiFi 频率的方法降低干扰。在桌面端和 Android 端都有非常多专业的 WiFi 信号检测工具可供使用。比如下面的 WiFi Explorer Pro 3 就是 Mac 平台上的一款信号检测工具。本文以此为例,其他大同小异。

网络优化实践(一):原理篇插图-一个小站
macOS 平台上的WiFi Explorer Pro 3 软件(有打码处理)

从软件下方的信道分布图可以看到,绝大多数 2.4Ghz 的 WiFi 都均匀分布在 1-13 信道上,而我的 5Ghz 频段的 WiFi 独自占用了 40 信道,干扰极小。

当然,如果你家的路由器很老了,不妨考虑换一台 WiFi6 路由器,与新世代接轨。

如果你已经排除了硬件和环境的问题,那么我们来检查一下网络质量。

ISP

ISP,即互联网服务供应商 (Internet service provider)。对于大多数读者,这里的供应商指的就是国内的移动电信联通。同一台,服务器不同的 ISP 可能有着不同的访问体验。这是因为跨运营商的传输往往比同一运营商的传输要慢,在高峰期也可能更不稳定。如果你访问的是境外的服务器,那么这一感知将会更加明显。

大多数人可能不需要或者不想通过更换ISP 的方式解决问题。如果你喜欢折腾,可以考虑通过光猫改桥接外加路由器拨号的方法[1]最大限度地保证网络的稳定。鉴于过程及其复杂且针对性不强,这里就不赘述了。

DNS

DNS,即域名系统 (Domain Name System)。我们上网时虽然访问的是一个个域名,但实际上是系统在背后访问 DNS 服务器获取该域名对应的 IP 地址,再与该 IP地址通信。因此,DNS 服务器的响应速度和响应结果的准确性,很大程度上决定了我们的上网体验。

关于 DNS 的相关内容,我已经写过一篇文章,点击下面的卡片可以跳转查看。

当你优化好所有设置,理应可以享受到飞一般的网速了,是吗?

不一定。

我们可以试着把网络传输的通道比作一条高速公路。你所传输的数据包就是路上往来的车流。如果有大卡车挡在前,后面的小轿车只能望洋兴叹。

网络优化实践(一):原理篇插图1-一个小站
来源见水印

试想一下,你在用微信抢红包,而你的室友在下载游戏更新包,此时我们一定希望微信的数据马上被发送或者接收,也就是拥有更高的优先级。

那么怎么实现这一点呢?

TS & QoS

TS,即流量整形(Traffic Shaping);QoS,即服务品质 (Quality of service)。

流量整形技术,就像是在网络传输通道上疏导交通,它的目的是将数据包以最高效的方式传递。而QoS,在大多数家用路由器上被称为“智能限速”,其实就是给进出的数据包分了个优先级,重要的先走,不重要的后走。通过这一方法保证上网体验,实现“下载同时开网页不卡”的效果。[2]

在大多数路由器上,这是一个可以手动开启的傻瓜功能,而如果你使用的是 openwrt,你可以通过相应的插件来实现更为灵活的自定义。

到这里,原理部分的储备就已经差不多了。确认干扰及环境没有影响以后,我们就可以真正开始实践。

我们还是从最简单的开始。

小声 BB

作者我也是一个初学的菜鸡,如果文章当中有知识性的错误(一定会有的),欢迎路过的各位大佬帮忙指出,让大家一起学习,一起进步。

参考&注释

  1. ^这里的原理是:运营商附赠的光猫性能大多较低,通过光猫拨号可能会给光猫带来较大负载。而改桥接就是把拨号的步骤交由路由器进行。这一操作因地区而异,可能需要运营商工作人员的介入
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