آناتومی عملکرد شبکه: «پهنای باند» (Bandwidth) و «تأخیر» (Latency)

پادکست «پهنای باند» (Bandwidth) و «تأخیر» (Latency)

۱. مقدمه: افسانه سرعت و واقعیت عملکرد

در ادبیات مدرن فناوری اطلاعات و ارتباطات، کمتر مفاهیمی به اندازه «پهنای باند» (Bandwidth) و «تأخیر» (Latency) دچار کژفهمی و ساده‌سازی بیش از حد شده‌اند. در گفتمان عمومی و تبلیغات تجاری ارائه‌دهندگان خدمات اینترنتی (ISP)، واژه مبهم «سرعت» به عنوان یک چتر مفهومی برای توصیف کیفیت اتصال استفاده می‌شود. کاربران با ارقامی نظیر ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه یا ۵۰ مگابیت بر ثانیه روبرو می‌شوند و به طور طبیعی فرض می‌کنند که عدد بزرگتر به معنای «سریع‌تر» بودن اینترنت در تمامی ابعاد است.¹ این تصور که افزایش ظرفیت انتقال داده به طور خطی منجر به بهبود تجربه کاربری در همه زمینه‌ها – از بارگذاری صفحات وب گرفته تا بازی‌های آنلاین و تماس‌های ویدئویی – می‌شود، یکی از بزرگترین توهمات عصر دیجیتال است.

واقعیت فنی حاکم بر شبکه‌های کامپیوتری، ریشه در قوانین فیزیک، نظریه صف و معماری پروتکل‌ها دارد. عملکرد شبکه یک کمیت تک‌بعدی نیست، بلکه برآیندی پیچیده از تعامل متغیرهای مستقل است که هر یک رفتار متفاوتی از خود نشان می‌دهند. پهنای باند و تأخیر، اگرچه مرتبط هستند، اما دو نیروی متمایز را نمایندگی می‌کنند: یکی نماینده «حجم» و دیگری نماینده «زمان».¹ درک تمایز میان این دو، نه تنها برای مهندسان شبکه، بلکه برای سیاست‌گذاران، توسعه‌دهندگان نرم‌افزار و حتی کاربران نهایی که به دنبال بهینه‌سازی تجربه دیجیتال خود هستند، حیاتی است.

این گزارش پژوهشی با هدف کالبدشکافی عمیق و همه‌جانبه این مفاهیم تدوین شده است. ما از تعاریف سطحی عبور کرده و به بررسی مکانیزم‌های زیرساختی، تحلیل‌های ریاضیاتی تأخیر، تأثیر پروتکل‌های لایه انتقال مانند TCP و UDP، و بررسی تطبیقی بسترهای فیزیکی (فیبر نوری، ماهواره، 5G) خواهیم پرداخت. علاوه بر این، با توجه به اهمیت ژئوپلیتیک زیرساخت اینترنت، بخش قابل توجهی از این گزارش به تحلیل وضعیت خاص شبکه در ایران، تأثیر معماری «شبکه ملی اطلاعات»، نقش تجهیزات بازرسی عمیق بسته‌ها (DPI) و پارادوکس VPNها در افزایش تأخیر اختصاص خواهد یافت.⁴

۲. تعاریف بنیادین و تمایزهای هستی‌شناختی

برای آغاز، لازم است تعاریف دقیقی از مؤلفه‌های اصلی عملکرد شبکه ارائه دهیم و مرزهای مفهومی آن‌ها را مشخص کنیم.

۲.۱. پهنای باند: بُعد فضایی شبکه

پهنای باند در علم شبکه به حداکثر ظرفیت انتقال داده در یک مسیر ارتباطی، اعم از فیزیکی یا منطقی، اطلاق می‌شود.² این معیار معمولاً با واحد بیت بر ثانیه (bps) و مضارب آن (Kbps, Mbps, Gbps) سنجیده می‌شود. برخلاف تصور رایج، پهنای باند معادل «سرعت حرکت» داده‌ها نیست. سیگنال‌های الکتریکی در کابل‌های مسی یا پالس‌های نور در فیبر نوری، با سرعتی تقریبا ثابت (کسری از سرعت نور) حرکت می‌کنند و این سرعت با افزایش پهنای باند تغییر نمی‌کند.⁶

برای درک بهتر، قیاس‌های فیزیکی متعددی ارائه شده است:

• آنالوژی لوله آب: اگر شبکه را به یک سیستم لوله‌کشی تشبیه کنیم، پهنای باند معادل «قطر لوله» است. یک لوله قطورتر می‌تواند حجم بیشتری از آب را در واحد زمان منتقل کند، اما این امر تأثیری بر سرعت حرکت مولکول‌های آب (فشار جریان) ندارد.⁶
• آنالوژی بزرگراه: پهنای باند تعداد «باندهای» (Lanes) یک بزرگراه است. افزایش تعداد باندها از ۲ به ۴، به معنای دو برابر شدن ظرفیت عبور خودروها در ساعت است، اما لزوماً باعث نمی‌شود خودروها سریع‌تر از محدودیت سرعت مجاز حرکت کنند.⁶

۲.۲. تأخیر: بُعد زمانی شبکه

تأخیر (Latency) بازه زمانی است که طول می‌کشد تا یک بسته داده (Packet) از مبدأ به مقصد برسد.¹ در کاربردهای شبکه، این مفهوم اغلب به صورت «زمان رفت و برگشت» (RTT – Round Trip Time) اندازه‌گیری می‌شود، زیرا پروتکل‌های ارتباطی (مانند TCP) برای اطمینان از صحت دریافت داده‌ها نیازمند دریافت تأییدیه (ACK) از مقصد هستند.⁹ تأخیر نماینده «چابکی» و «پاسخگویی» شبکه است.

در قیاس‌های فوق:

• در مثال لوله آب، تأخیر مدت زمانی است که طول می‌کشد تا یک قطره آب از لحظه ورود به لوله تا خروج از انتهای آن طی کند.
• در مثال بزرگراه، تأخیر مدت زمان سفر از شهر A به شهر B است که تحت تأثیر فاصله جغرافیایی، محدودیت سرعت و تراکم ترافیک قرار دارد.²

۲.۳. توان عملیاتی (Throughput) و گودپوت (Goodput)

در تحلیل مهندسی، تمایز میان ظرفیت اسمی و عملکرد واقعی حیاتی است. پهنای باند معمولاً به ظرفیت تئوری اشاره دارد، در حالی که آنچه در عمل تجربه می‌شود با دو معیار دیگر سنجیده می‌شود:

1. توان عملیاتی (Throughput): نرخ واقعی انتقال داده‌ها که موفق به عبور از شبکه می‌شوند. این مقدار همواره کمتر یا مساوی پهنای باند است و تحت تأثیر عواملی نظیر ازدحام شبکه، خطای بسته‌ها و پنجره‌های پروتکل قرار می‌گیرد.³
2. گودپوت (Goodput): دقیق‌ترین معیار برای کاربر نهایی است که تنها داده‌های مفید (Payload) لایه اپلیکیشن را اندازه‌گیری می‌کند. گودپوت، سربارهای پروتکل (مانند هدرهای IP، TCP و فریم‌های اترنت) و همچنین بازآرسالی‌های ناشی از گم شدن بسته‌ها (Retransmissions) را از معادله حذف می‌کند.¹³

جدول زیر روابط و تفاوت‌های این مفاهیم را به صورت ساختاریافته نشان می‌دهد:

¹²

۳. کالبدشکافی ریاضیاتی و فیزیکی تأخیر

تأخیر شبکه یک عدد واحد و مجرد نیست، بلکه مجموعه‌ای از چهار مؤلفه زمانی متمایز است که هر یک ریشه در پدیده‌های فیزیکی یا فرآیندهای محاسباتی متفاوت دارند. معادله کلی تأخیر یک‌طرفه ($D_{total}$) به صورت زیر بیان می‌شود:

$$D_{total} = D_{prop} + D_{trans} + D_{proc} + D_{queue}$$

تحلیل دقیق هر یک از این اجزا برای درک گلوگاه‌های شبکه و روش‌های بهینه‌سازی آن ضروری است.¹⁶

۳.۱. تأخیر انتشار (Propagation Delay): استبداد فاصله

این مؤلفه фундаментаl‌ترین و غیرقابل‌کاهش‌ترین بخش تأخیر است که مستقیماً به فیزیک جهان و نظریه نسبیت انیشتین مربوط می‌شود. تأخیر انتشار، مدت زمانی است که طول می‌کشد تا موج الکترومغناطیسی (نور در فیبر یا سیگنال الکتریکی در مس) فاصله فیزیکی بین دو نقطه را طی کند.

$$D_{prop} = \frac{d}{s}$$

که در آن $d$ فاصله مسیر و $s$ سرعت انتشار موج در محیط انتقال است.

در خلأ، سرعت نور ($c$) تقریباً $300,000$ کیلومتر بر ثانیه است. اما در کابل‌های فیبر نوری، نور از هسته‌ای شیشه‌ای (Silica) عبور می‌کند که دارای ضریب شکستی در حدود ۱.۴۸ تا ۱.۵ است. این امر باعث می‌شود سرعت نور در فیبر به حدود $200,000$ کیلومتر بر ثانیه (یا تقریباً دو سوم سرعت نور در خلأ) کاهش یابد.20

مطالعه موردی: تهران تا فرانکفورت

برای درک ملموس این موضوع، ارتباط بین تهران و فرانکفورت (یکی از هاب‌های اصلی اینترنت برای ترافیک ایران) را در نظر بگیرید.

• فاصله هوایی (Geodesic) بین تهران و فرانکفورت حدود ۳,۸۰۰ کیلومتر است.²¹
• کابل‌های فیبر نوری هرگز در خط مستقیم کشیده نمی‌شوند و به دلیل عوارض جغرافیایی و مسیرهای زیرساختی، فاصله واقعی کابل (Cable Distance) معمولاً ۱.۵ تا ۲ برابر فاصله هوایی است. با فرض محافظه‌کارانه ۵,۰۰۰ کیلومتر کابل فیبر نوری:

$$D_{prop} = \frac{5000 \text{ km}}{200,000 \text{ km/s}} = 0.025 \text{ s} = 25 \text{ ms}$$

این یعنی در یک دنیای ایده‌آل و بدون هیچ تجهیزات میانی، حداقل زمان رفت و برگشت (RTT) فیزیکی برابر با $50$ میلی‌ثانیه ($25 \times 2$) خواهد بود. هر عددی بالاتر از این مقدار، ناشی از سایر انواع تأخیر و ناکارآمدی مسیر است.²² در عمل، پینگ تهران به فرانکفورت اغلب بین ۸۵ تا ۱۲۰ میلی‌ثانیه است که نشان‌دهنده سربار قابل توجه مسیریابی و پردازش است.

۳.۲. تأخیر انتقال یا سریال‌سازی (Serialization Delay): هزینه عرض

این مؤلفه زمانی است که طول می‌کشد تا کارت شبکه (NIC) یا روتر، تمام بیت‌های یک بسته داده را روی لینک فیزیکی قرار دهد (“پوش” کند). این تنها جایی است که “پهنای باند” مستقیماً بر “تأخیر” اثر می‌گذارد.

$$D_{trans} = \frac{L}{R}$$

که در آن $L$ طول بسته (بر حسب بیت) و $R$ نرخ انتقال لینک (پهنای باند) است.¹⁷

• مثال: برای یک بسته استاندارد ۱۵۰۰ بایتی (۱۲,۰۰۰ بیت):
  • در لینک ۱ مگابیت بر ثانیه: $12000 / 1,000,000 = 12 \text{ ms}$
  • در لینک ۱ گیگابیت بر ثانیه: $12000 / 1,000,000,000 = 0.012 \text{ ms} = 12 \mu s$

همان‌طور که مشاهده می‌شود، در شبکه‌های پرسرعت مدرن (فیبر نوری و 4G/5G)، تأخیر سریال‌سازی به مقادیر ناچیز (میکروثانیه) میل می‌کند و دیگر گلوگاه اصلی نیست، مگر در لینک‌های بسیار کند روستایی یا ماهواره‌ای قدیمی.¹⁰

۳.۳. تأخیر پردازش (Processing Delay): مالیات سیلیکون

زمانی که روترها، سوئیچ‌ها و فایروال‌های مسیر صرف می‌کنند تا هدر بسته را بخوانند، خطاهای بیتی را بررسی کنند، جدول مسیریابی (Routing Table) را جستجو نمایند و پورت خروجی مناسب را تعیین کنند.16

در روترهای سطح بالا (Carrier-grade) که عمل مسیریابی را در سخت‌افزار (ASIC) انجام می‌دهند، این زمان بسیار اندک است. اما وقتی پای پردازش‌های نرم‌افزاری پیچیده مانند NAT (ترجمه آدرس شبکه)، رمزنگاری VPN، و به ویژه بازرسی عمیق بسته (DPI) به میان می‌آید، این مؤلفه می‌تواند به طور نمایی رشد کند. در بخش مربوط به ایران، خواهیم دید که چگونه لایه‌های متعدد فیلترینگ باعث افزایش چشمگیر این مؤلفه می‌شوند.4

۳.۴. تأخیر صف‌بندی (Queuing Delay): هرج‌ و مرج ازدحام

متغیرترین، غیرقابل پیش‌بینی‌ترین و اغلب مخرب‌ترین بخش تأخیر است. زمانی که نرخ ورود بسته‌ها به یک روتر از نرخ خروجی آن (ظرفیت لینک خروجی) بیشتر شود، بسته‌ها باید در حافظه موقت (Buffer) روتر منتظر بمانند.17

بر اساس نظریه صف (Queuing Theory)، با نزدیک شدن بار شبکه به ۱۰۰٪ ظرفیت، تأخیر صف به سمت بی‌نهایت میل می‌کند.

پدیده بافربلوت (Bufferbloat):

یکی از چالش‌های بزرگ شبکه‌های مدرن، بافربلوت است. سازندگان تجهیزات شبکه برای جلوگیری از حذف شدن بسته‌ها (Packet Drop)، بافرهای بسیار بزرگی در مودم‌ها و روترها تعبیه کرده‌اند. در هنگام دانلود یا آپلود سنگین، این بافرها پر می‌شوند. نتیجه این است که بسته‌های حساس به زمان (مانند بسته‌های بازی یا صدای VoIP) باید پشت هزاران بسته دانلود حجیم در صف بمانند. این پدیده باعث می‌شود پینگ کاربر که در حالت بیکار (Idle) مثلاً ۲۰ میلی‌ثانیه است، در هنگام لود شبکه به ۵۰۰ میلی‌ثانیه یا بیشتر جهش کند.25

درک بافربلوت کلید فهم این مسئله است که چرا گاهی “اینترنت پرسرعت” در هنگام استفاده همزمان چند کاربر، کند و غیرپاسخگو احساس می‌شود.

۴. دینامیک پروتکل‌ها: تعامل پیچیده TCP با پهنای باند و تأخیر

درک فیزیک انتقال تنها نیمی از داستان است. نیمه دیگر در لایه ۴ مدل OSI، یعنی لایه انتقال (Transport Layer) نهفته است. پروتکل TCP (Transmission Control Protocol) که ستون فقرات اینترنت (وب، ایمیل، انتقال فایل) را تشکیل می‌دهد، رفتاری دارد که شدیداً وابسته به تعامل متقابل پهنای باند و تأخیر است.

۴.۱. محصول پهنای باند-تأخیر (BDP)

مفهوم Bandwidth-Delay Product (BDP) یکی از مفاهیم حیاتی در مهندسی ترافیک است. BDP نشان‌دهنده حداکثر مقدار داده‌ای است که می‌تواند در هر لحظه در حال پرواز (In-flight) در لوله ارتباطی باشد، قبل از اینکه فرستنده منتظر دریافت اولین ACK از گیرنده بماند.²⁸

$$BDP = \text{Bandwidth} \times RTT$$

• تحلیل: اگر شما یک لینک ۱۰ گیگابیتی بین تهران و لندن (با RTT حدود ۱۰۰ میلی‌ثانیه) داشته باشید، BDP برابر است با:$10 \text{ Gbps} \times 0.1 \text{ s} = 1 \text{ Gigabit} = 125 \text{ Megabytes}$این یعنی برای پر کردن ظرفیت این لینک، فرستنده باید بتواند ۱۲۵ مگابایت داده را بدون توقف و قبل از دریافت هیچ تأییدیه‌ای ارسال کند. اگر اندازه پنجره TCP (TCP Window Size) سیستم عامل کمتر از این مقدار باشد (که در تنظیمات پیش‌فرض قدیمی ویندوز یا لینوکس اغلب چنین است)، سیستم توقف می‌کند تا ACK دریافت کند و عملاً بخش عظیمی از پهنای باند هدر می‌رود. این پدیده توضیح می‌دهد که چرا گاهی علی‌رغم داشتن پهنای باند بالا، سرعت دانلود تک‌کانکشن (Single-thread) از سرورهای دوردست پایین است.7

۴.۲. دست‌تکانی TCP و شروع آهسته

پروتکل TCP برای برقراری ارتباط نیازمند یک “دست‌تکانی سه مرحله‌ای” (3-Way Handshake) است: SYN، SYN-ACK، ACK. این فرآیند به تنهایی ۱.۵ برابر RTT زمان می‌برد تا حتی اولین بایت داده ارسال شود. در اتصالات امن (HTTPS)، دست‌تکانی TLS نیز به این فرآیند اضافه می‌شود که ۲ تا ۳ برابر RTT دیگر زمان می‌برد.

در اینجا، تأخیر (Latency) عامل مسلط است. هر چه فاصله بیشتر باشد، زمان آغاز بارگذاری صفحه طولانی‌تر می‌شود، فارغ از اینکه پهنای باند چقدر زیاد باشد.29 مکانیسم “شروع آهسته” (Slow Start) در TCP نیز باعث می‌شود سرعت ارسال داده به تدریج افزایش یابد، که در مسیرهای با تأخیر بالا، رسیدن به حداکثر سرعت زمان زیادی می‌برد.

۵. پارادایم تجربه کاربری: کدام مهم‌تر است؟

پاسخ به این سوال که “پهنای باند مهم‌تر است یا تأخیر؟” کاملاً وابسته به نوع کاربرد (Application) است. تحلیل دقیق نیازمندی‌های سرویس‌های مختلف نشان می‌دهد که کاربران متفاوت، نیازهای متضادی دارند.

۵.۱. بازی‌های آنلاین (Real-Time Gaming): قلمرو میلی‌ثانیه‌ها

برای گیمرها، پهنای باند تقریباً یک پارامتر بی‌اهمیت است. اکثر بازی‌های آنلاین مدرن، از جمله بازی‌های سنگین شوتر (FPS) یا استراتژیک (RTS)، حجم داده بسیار کمی (معمولاً کمتر از ۵۰۰ کیلوبیت بر ثانیه) تبادل می‌کنند.⁷ آنچه برای گیمر حیاتی است، تأخیر پایین و از آن مهم‌تر، پایداری تأخیر (Low Jitter) است.

• تحلیل ژانرها:
  • شوتر اول شخص (FPS) مانند CS:GO و Valorant: حساس‌ترین ژانر به تأخیر. در اینجا مفهوم “مزیت دید” (Peeker’s Advantage) مطرح می‌شود. اگر پینگ شما ۲۰ میلی‌ثانیه و پینگ حریف ۱۰۰ میلی‌ثانیه باشد، شما حریف را زودتر می‌بینید و تیر شما زودتر در سرور ثبت می‌شود (Hit Registration). آستانه رقابتی در این بازی‌ها زیر ۳۰ میلی‌ثانیه است.³²
  • موبا (MOBA) و استراتژیک (RTS) مانند Dota 2 و LoL: کمی تحمل‌پذیرتر هستند، اما پینگ بالای ۵۰-۸۰ میلی‌ثانیه باعث تأخیر در اجرای مهارت‌ها (Skill Delay) و دشواری در “Last Hitting” می‌شود.³²
  • بازی‌های ورزشی (FIFA/NBA): همگام‌سازی انیمیشن‌ها نیازمند پینگ زیر ۶۰ میلی‌ثانیه است تا بازی روان احساس شود.³²
• مکانیسم Netcode: موتورهای بازی از تکنیک‌هایی مانند “Lag Compensation” و “Prediction” استفاده می‌کنند تا تأخیر را پنهان کنند، اما وقتی تأخیر از حد خاصی (مثلاً ۱۰۰ میلی‌ثانیه) فراتر رود، این تکنیک‌ها شکست می‌خورند و پدیده‌هایی مثل “Rubber-banding” (پرش کاراکتر به عقب) رخ می‌دهد.³⁴

۵.۲. استریمینگ و ویدئو کنفرانس: نبرد بافرها

در این حوزه، تفکیک ظریفی وجود دارد:

• استریمینگ محتوا (Netflix/YouTube/Filimo): این سرویس‌ها عمدتاً به پهنای باند وابسته هستند. برای پخش یک فیلم 4K با کیفیت بالا، به پهنای باندی بین ۱۵ تا ۲۵ مگابیت بر ثانیه نیاز است.³⁶ تأخیر در اینجا اهمیت کمی دارد زیرا سیستم از تکنیک “بافرینگ” (Buffering) استفاده می‌کند؛ یعنی چند ثانیه یا دقیقه از فیلم جلوتر دانلود می‌شود تا نوسانات شبکه پوشش داده شود.
• ویدئو کنفرانس (Zoom/Skype/Google Meet): این سرویس‌ها دوگانه‌ای پیچیده هستند. برای کیفیت تصویر HD به پهنای باند نیاز دارند (حدود ۳-۴ مگابیت برای ۱۰۸۰p)، اما ماهیت “زنده” و “تعاملی” آن‌ها باعث می‌شود امکان بافر کردن وجود نداشته باشد. بنابراین، تأخیر (باید زیر ۱۵۰ میلی‌ثانیه باشد) و Jitter (لرزش یا نوسان تأخیر) حیاتی می‌شوند. نوسان تأخیر باعث می‌شود صدا و تصویر از همگامی خارج شوند (Lip-sync issues) یا کلمات بریده‌بریده شنیده شوند.³⁷

۵.۳. مرور وب: تأثیر پنهان RTT

مطالعات شرکت‌های بزرگ مانند گوگل و کلودفلر نشان داده است که برای بارگذاری صفحات وب مدرن، بهبود تأخیر (کاهش RTT) تأثیر بسیار بیشتری نسبت به افزایش پهنای باند دارد.²⁹

• دلیل: یک صفحه وب امروزی شامل ده‌ها یا صدها “منبع” (Resource) کوچک است (فایل‌های CSS، جاوا اسکریپت، فونت، تصاویر کوچک). مرورگر برای دریافت هر گروه از این فایل‌ها باید یک اتصال جدید باز کند یا از اتصال موجود استفاده نماید. در هر حالت، زمان لازم برای ارسال درخواست (Request) و دریافت پاسخ (Response) مستقیماً ضریبی از RTT است. فرمول تقریبی برای زمان لود صفحه (Page Load Time) به صورت زیر مدل‌سازی شده است:$PLT \approx RTT \times (10 \dots N) + \text{Server Processing}$بنابراین، کاهش RTT از ۱۰۰ میلی‌ثانیه به ۵۰ میلی‌ثانیه، می‌تواند زمان لود صفحه را ثانیه‌ها بهبود بخشد، در حالی که افزایش پهنای باند از ۱۰ مگابیت به ۱۰۰ مگابیت تأثیر ناچیزی دارد.30

۶. بررسی تطبیقی بسترهای اتصال: فیزیک انتقال

انتخاب بستر فیزیکی انتقال، تعیین‌کننده سقف و کف عملکرد پهنای باند و تأخیر است. در این بخش، فناوری‌های رایج و نوظهور را با تمرکز بر محدودیت‌های ذاتی‌شان مقایسه می‌کنیم.

۶.۱. فیبر نوری (Fiber Optics): استاندارد طلایی

فیبر نوری (FTTH – Fiber to the Home) بهترین عملکرد را در هر دو شاخص ارائه می‌دهد.

• پهنای باند: تقریباً نامحدود (با تکنولوژی‌های فعلی GPON تا چندین گیگابیت بر ثانیه).
• تأخیر: کمترین تأخیر ممکن فیزیکی (حرکت با ۲/۳ سرعت نور).
• پایداری: مصونیت کامل در برابر نویز الکترومغناطیسی (EMI) و تداخل رادیویی، که منجر به Jitter نزدیک به صفر می‌شود. این ویژگی فیبر را به ایده‌آل‌ترین گزینه برای گیمینگ و تریدینگ تبدیل می‌کند.⁴²

۶.۲. اینترنت ماهواره‌ای LEO (مانند استارلینک)

پروژه‌هایی مانند استارلینک (Starlink) با استفاده از ماهواره‌های مدار پایین زمین (Low Earth Orbit – ارتفاع حدود ۵۵۰ کیلومتری) معادلات سنتی ماهواره‌ها را تغییر داده‌اند.

• مقایسه با GEO: ماهواره‌های قدیمی زمین‌ثابت (Geostationary) در ارتفاع ۳۵,۰۰۰ کیلومتری قرار دارند. سیگنال برای رفت و برگشت به این ارتفاع حداقل ۲۴۰ میلی‌ثانیه زمان نیاز دارد (فقط تأخیر انتشار)، که در عمل RTT را به ۶۰۰+ میلی‌ثانیه می‌رساند.⁴⁴
• عملکرد استارلینک: فاصله کم باعث می‌شود RTT به ۲۰ تا ۵۰ میلی‌ثانیه کاهش یابد که قابل رقابت با DSL و اینترنت کابلی است. با این حال، به دلیل حرکت سریع ماهواره‌ها و نیاز به “دست‌به‌دست شدن” (Handover) سیگنال بین ماهواره‌ها هر چند دقیقه یکبار، پدیده Micro-stutter یا پرش‌های لحظه‌ای (Jitter spikes) در استارلینک مشاهده می‌شود که ممکن است برای گیمرهای حرفه‌ای آزاردهنده باشد، اما برای استریمینگ و وبگردی عالی است.⁴⁴

۶.۳. شبکه‌های سلولی (5G/4G)

• 5G: با وعده تأخیر زیر ۱ میلی‌ثانیه (در لایه رادیویی Air Interface) معرفی شد. در عمل، تأخیر کاربر نهایی (End-to-End) حدود ۲۰-۳۰ میلی‌ثانیه است. پهنای باند می‌تواند بسیار بالا باشد (چند صد مگابیت)، اما ماهیت اشتراکی مدیوم هوا (Shared Medium) و تأثیر موانع فیزیکی باعث نوسان بالا (Jitter) می‌شود.⁴⁴
• چالش: ازدحام در دکل‌های مخابراتی (Cell Congestion) مستقیماً بر تأخیر تأثیر می‌گذارد و باعث ایجاد صف‌های طولانی در ایستگاه پایه (Base Station) می‌شود.

جدول مقایسه‌ای زیر خلاصه عملکرد این بسترها را نشان می‌دهد:

⁴³

۷. ژئوپلیتیک تأخیر: کالبدشکافی اینترنت ایران

تحلیل وضعیت عملکرد شبکه در ایران نیازمند رویکردی متفاوت است. در اینجا، پارامترهای فنی با سیاست‌های حاکمیتی، معماری انحصاری و محدودیت‌های ژئوپلیتیک درهم آمیخته‌اند. این بخش به بررسی فنی عواملی می‌پردازد که پروفایل پهنای باند و تأخیر را در ایران از استانداردهای جهانی متمایز می‌کند.

۷.۱. معماری شبکه ملی اطلاعات (NIN)

ایران با پیاده‌سازی “شبکه ملی اطلاعات”، یک ساختار دوگانه برای اینترنت ایجاد کرده است.⁵

1. شبکه داخلی (اینترانت ملی): ترافیک بین کاربران ایرانی و سرورهای میزبانی شده در داخل کشور (مانند دیتاسنترهای آسیاتک، پارس آنلاین و…). این ترافیک از طریق مراکز تبادل ترافیک داخلی (IXP) مسیریابی می‌شود. نتیجه فنی این معماری، دستیابی به پهنای باند بسیار بالا و تأخیر بسیار پایین (معمولاً زیر ۳۰ میلی‌ثانیه) برای سرویس‌های داخلی است. این امر باعث شده تجربه کاربری در سایت‌های ویدیویی داخلی (VODs) بسیار روان باشد.⁵
2. شبکه بین‌الملل: تمامی ترافیک خروجی و ورودی بین‌المللی باید از طریق دروازه‌های (Gateways) تحت کنترل انحصاری “شرکت ارتباطات زیرساخت” (TIC) عبور کند. این معماری “ساعت شنی” (Hourglass) باعث ایجاد یک گلوگاه مرکزی می‌شود که تمامی داده‌ها مجبور به عبور از آن هستند.⁵

۷.۲. هزینه فنی فیلترینگ و DPI

یکی از عوامل اصلی افزایش تأخیر در ایران، استقرار گسترده تجهیزات بازرسی عمیق بسته (DPI – Deep Packet Inspection) در لایه‌های مختلف شبکه (دروازه‌های بین‌الملل و حتی در سطح ISPها) است.⁴

• مکانیزم تأخیرزا: برخلاف روترهای معمولی که فقط هدر (Header) بسته را می‌خوانند تا مسیر را تعیین کنند (فرآیندی که در حد نانوثانیه یا میکروثانیه زمان می‌برد)، تجهیزات DPI باید محتوای Payload بسته را باز کرده، آن را با هزاران “امضا” (Signature) یا الگوی ممنوعه مقایسه کنند و سپس تصمیم بگیرند که بسته عبور کند یا مسدود شود. این پردازش سنگین CPU-bound، مؤلفه $D_{proc}$ (تأخیر پردازش) را به شدت افزایش می‌دهد.
• اختلال در هندشیک: تحقیقات نشان داده‌اند که فایروال‌های ایران در بسیاری موارد برای شناسایی پروتکل‌های رمزنگاری شده (مانند TLS در هنگام اتصال به VPN یا سایت‌های HTTPS)، در فرآیند Handshake اختلال ایجاد می‌کنند (مانند ارسال بسته‌های RST جعلی یا دراپ کردن بسته‌های Hello). این رفتار باعث می‌شود کلاینت (کاربر) مجبور به تلاش مجدد (Retry) شود که مستقیماً تأخیر مشاهده شده توسط کاربر را چندین برابر می‌کند و گاهی منجر به Time-out می‌شود.⁴

۷.۳. پارادوکس VPN و تونلینگ

به دلیل گستردگی فیلترینگ، بخش بزرگی از کاربران ایرانی برای دسترسی به اینترنت آزاد از VPN استفاده می‌کنند. این امر لایه‌های جدیدی از ناکارآمدی را به شبکه تحمیل می‌کند ⁴⁹:

1. مسیر غیربهینه (Routing Inefficiency): داده‌ها به جای طی مسیر مستقیم به مقصد، باید ابتدا به سرور VPN (مثلاً در فرانکفورت یا آمستردام) بروند و سپس به مقصد نهایی (مثلاً سرور یک بازی در دبی) هدایت شوند. این پدیده “Tromboning” مسیر را طولانی کرده و تأخیر انتشار را افزایش می‌دهد.
2. سربار رمزنگاری: فرآیند رمزنگاری و رمزگشایی در هر دو سمت، تأخیر پردازشی اضافه می‌کند.
3. مشکل قطعه‌قطعه شدن (MTU/Fragmentation): پروتکل‌های VPN هدرهای اضافی به بسته اضافه می‌کنند. اگر سایز بسته نهایی از MTU مسیر (معمولاً ۱۵۰۰ بایت) بیشتر شود، روترها مجبورند بسته را به دو تکه خرد کنند (Fragment). این عمل نه تنها بار پردازشی روترها را دوبرابر می‌کند، بلکه اگر یکی از تکه‌ها گم شود، کل بسته باید دوباره ارسال شود، که منجر به افت شدید گودپوت (Goodput) و افزایش لرزش (Jitter) می‌شود.⁵²

۷.۴. تحلیل مسیر تهران-فرانکفورت

همانطور که پیش‌تر محاسبه شد، تأخیر فیزیکی ایده‌آل (رفت و برگشت) بین تهران و فرانکفورت حدود ۵۰ میلی‌ثانیه است. اما کاربران ایرانی معمولاً اعدادی بین ۹۰ تا ۱۳۰ میلی‌ثانیه را تجربه می‌کنند.

• دلایل اختلاف (Delta):
  • مسیریابی غیرمستقیم فیبر (عبور از مسیرهای پر پیچ و خم ترکیه یا ارمنستان/آذربایجان).
  • صف‌بندی در روترهای متعدد میان‌مسیری.
  • مهم‌ترین عامل: تأخیر پردازشی ناشی از تجهیزات فیلترینگ و نظارتی در گیت‌وی‌های خروجی ایران.⁴

۸. تشخیص، اندازه‌گیری و بهینه‌سازی

برای کاربران حرفه‌ای و مدیران شبکه، توانایی اندازه‌گیری دقیق این پارامترها پیش‌نیاز هرگونه اقدام اصلاحی است.

۸.۱. ابزارهای سنجش

• Ping: ساده‌ترین ابزار برای سنجش RTT. اما باید توجه داشت که پینگ از پروتکل ICMP استفاده می‌کند و بسیاری از روترها اولویت پایین‌تری به بسته‌های ICMP می‌دهند، بنابراین ممکن است پینگ بالا لزوماً به معنای کندی ترافیک واقعی (TCP/UDP) نباشد.¹⁰
• Traceroute / MTR: این ابزارها مسیر گام‌به‌گام بسته‌ها را نشان می‌دهند و به تشخیص اینکه تأخیر در کدام نقطه (شبکه داخلی، ISP، گیت‌وی کشور، یا شبکه جهانی) ایجاد می‌شود، کمک می‌کنند.⁵³
• تست‌های سرعت وب (Speedtest): اکثر این تست‌ها بر اندازه‌گیری “پهنای باند اشباع شده” تمرکز دارند و با ایجاد چندین کانکشن موازی، پهنای باند را پر می‌کنند. این روش برای سنجش کیفیت وبگردی یا گیمینگ (که اغلب تک‌کانکشن هستند) گمراه‌کننده است.⁵⁴

۸.۲. شناسایی و رفع بافربلوت

بهترین روش برای تشخیص کیفیت واقعی خط، تست “Loaded Latency” است (مانند تست سایت Waveform). این تست پینگ را در دو حالت اندازه می‌گیرد: بیکار و در حین دانلود/آپلود سنگین.

• اگر پینگ بیکار ۳۰ms باشد و در حین دانلود به ۳۰۰ms برسد، خط دچار بافربلوت شدید است.⁵⁶
• راهکار: استفاده از روترهایی که از الگوریتم‌های مدیریت صف هوشمند (AQM) مانند SQM (Smart Queue Management)، Cake یا Fq_Codel پشتیبانی می‌کنند. این الگوریتم‌ها با مدیریت هوشمند بافرها و اولویت‌دهی به بسته‌های کوچک (مانند ACKها و بسته‌های بازی) بر بسته‌های بزرگ دانلود، تأخیر تحت بار را به شدت کاهش می‌دهند و تجربه اینترنت را حتی با پهنای باند پایین، بسیار روان می‌کنند.²⁵

۹. نتیجه‌گیری: همگرایی حجم و زمان

در پایان این بررسی جامع، روشن می‌شود که دوگانه “پهنای باند و تأخیر” نشان‌دهنده دو جنبه مکمل و در عین حال مستقل از تجربه دیجیتال بشر هستند.

• پهنای باند نماینده “توانمندی بالقوه” است: پتانسیل انتقال حجم عظیمی از اطلاعات، تماشای ویدئوهای با کیفیت بالا و دانلود فایل‌های حجیم. این پارامتر با توسعه فیبر نوری و تکنولوژی‌های جدید به سرعت در حال رشد است و در بسیاری از نقاط جهان دیگر گلوگاه اصلی نیست.
• تأخیر نماینده “کیفیت تعامل” است: حس بی‌واسطگی، روان بودن مکالمات، دقت در رقابت‌های مجازی و سرعت بارگذاری اطلاعات. تأخیر با محدودیت‌های سخت فیزیکی (سرعت نور) و محدودیت‌های سخت‌تر سیاسی (مرزهای دیجیتال و فیلترینگ) مواجه است.

برای کاربر ایرانی، چالش اصلی نه کمبود پهنای باند (که با توسعه فیبر نوری رو به بهبود است)، بلکه “تأخیر مصنوعی” ناشی از معماری شبکه ملی، فیلترینگ و استفاده اجباری از ابزارهای دور زدن تحریم و سانسور است. درک دقیق این مفاهیم به کاربران کمک می‌کند تا انتظارات واقع‌بینانه‌ای داشته باشند و به جای تمرکز صرف بر خرید بسته‌هایی با “سرعت” (پهنای باند) بالاتر، به دنبال راهکارهایی برای بهبود پایداری و کاهش تأخیر (مانند استفاده از تجهیزات مناسب، انتخاب ISP با مسیرهای بین‌الملل بهتر و مدیریت ترافیک داخلی) باشند.

آینده اینترنت جهانی احتمالاً بر کاهش تأخیر متمرکز خواهد بود (از طریق محاسبات لبه‌ای یا Edge Computing)، اما در اکوسیستم‌های بسته، نبرد بین کنترل جریان اطلاعات (که تأخیرزاست) و نیاز به توسعه دیجیتال (که نیازمند تأخیر پایین است) همچنان ادامه خواهد داشت.