Je ne sais pas si je suis au bon endroit ou non, mais j'ai pensé que quelqu'un ici pourrait peut-être fournir une bonne réponse. Je veux savoir comment l'électricité peut circuler si vite. Par exemple, les jeux vidéo de nos jours, vous pouvez tirer sur quelqu'un à travers le monde et ils meurent presque instantanément. Comment l'électricité est-elle capable de faire cela? J'essayais de google cette question mais j'ai trouvé de mauvais résultats, c'est pourquoi je suis ici.
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Réponses:
Ce n'est pas quelque chose qui peut être répondu dans un seul message, par une seule personne. Cependant, j'espère que cette réponse fournit suffisamment d'informations et de liens pour être utile.
Il est important de comprendre comment les signaux sont transmis sur Internet. Notez cependant qu'en raison du bruit et du nombre immense d'utilisateurs, le même signal doit être codé, décodé, retransmis, etc. Gardez également à l'esprit qu'une milliseconde est un temps très long pour un ordinateur; une carte graphique GeForce Quadro K6000 peut effectuer 5.000.000.000+ opérations en virgule flottante dans ce laps de temps (5196 GFlops fois 1 ms).
Câbles conducteurs:
Les électrons eux-mêmes ne se déplacent pas aussi rapidement car ils rebondissent à l'intérieur des câbles conducteurs. Cependant, l'électricité ne se déplace pas en fonction des électrons qui rebondissent les uns sur les autres, mais plutôt en repoussant l'un par l'interaction électromagnétique:
Disons que vous avez 3 électrons en ligne (supposez un espace unidimensionnel). Déplacez un peu le premier. La distance du premier au second devient un peu plus petite. La force électrostatique sur eux devient un peu plus grande. D'après la loi de Coulomb c'est: où:‖F‖est la grandeur de la force,keest la constante de Coulomb,q1etq2est la charge de chacune des deux particules et enfinr2est la distance entre elles.
Lorsque la première particule se déplace vers la seconde, la force électrostatique augmente presque instantanément. Cela fait que la deuxième particule se déplace un peu vers la troisième, etc.
"Presque instantanément" signifie en fait "à la vitesse de la lumière " ( ).c=299,792,458m/s
Il y a un nombre extrême d'électrons à l'intérieur d'un fil conducteur et la physique est un peu plus compliquée mais l'essentiel est qu'un signal traverse un conducteur "presque instantanément" mais plus lentement que .c
Fibre optique:
Les câbles à fibres optiques transmettent des signaux par photons au lieu d'électrons. Cependant, même dans ce cas, les photons ne se déplacent pas en ligne droite. Cependant, le temps nécessaire au photon pour traverser la ligne est encore très faible par rapport au temps de traitement pour coder et décoder les signaux, ainsi que les retransmissions de paquets.
Sans fil:
Enfin, des satellites de communication ainsi que de nombreux types de liaisons sans fil sont utilisés pour transmettre des signaux, enfin sans fil en utilisant un grand nombre de protocoles de transmission, de modulations et de fréquences. Dans ce cas, les signaux sont transmis par rayonnement électromagnétique . C'est un sujet très complexe et je ne peux pas tout couvrir.
Des moyens intelligents pour coder les informations en signaux électriques:
Il ne suffit pas qu'une impulsion de tension atteigne l'autre extrémité d'un fil; cette tension est là pour transmettre certaines informations. Le fait de coder des informations en modifiant un signal de porteuse en fonction des informations à transmettre (portées, d'où le nom de porteuse), est appelé modulation .
Des façons intelligentes de partager les mêmes canaux:
Tous ces canaux de communication doivent être connectés et les informations doivent traverser ce vaste réseau de manière fiable. Initialement, pour que deux nœuds communiquent entre eux, ils réserveraient un certain nombre de câbles formant un chemin du nœud A au nœud B. Aucun autre nœud ne pourrait utiliser ce même chemin. C'est ce qu'on appelle la commutation de circuits . La percée qui a rendu possible un réseau aussi vaste comme Internet était la possibilité pour de nombreux nœuds de partager un canal de communication particulier. Ce partage a été activé par la commutation de paquets. Au lieu de réserver un circuit uniquement pour deux nœuds, chaque nœud vérifie simplement si le bus est libre, puis transmet un paquet contenant des données et des informations de destination (et d'autres informations), puis libère le canal. Les paquets doivent trouver leur destination et cela s'appelle le routage de paquets , qui est un autre sujet énorme. Le routage et le besoin de modulation sont la principale raison pour laquelle un paquet prend "si longtemps" pour atteindre sa destination par rapport à la vitesse à laquelle les ondes électromagnétiques se déplacent. Le routage est également nécessaire pour que tous ces utilisateurs coexistent sur le même réseau.
L'Internet:
Toutes ces choses, ainsi que de nombreuses autres technologies, sont utilisées ensemble pour former Internet .
Compensation de décalage:
Dans de nombreuses applications, y compris les jeux vidéo concurrents, un délai de quelques millisecondes serait inacceptable, en particulier lorsqu'un serveur doit enregistrer un "hit". C'est là que la compensation du décalage entre en vigueur. L'une des méthodes utilisées implique que le serveur conserve un bref historique de chaque position d'entité et état d'animation. Ensuite, effectuez un certain nombre de tests et de simulations physiques pour voir si un «coup» se produirait lorsqu'un joueur «tire» ses armes, en fonction du décalage, de la vitesse et de l'état d'animation de chaque entité plus la géométrie du monde.
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Ce serait peut-être mieux comme commentaire, mais c'est trop long. Je voulais aborder le fait que vos déclarations indiquent que vous percevez les données à transmettre presque instantanément, mais aucune des observations que vous présentez ne prouve réellement qu'elles sont transmises rapidement.
Vous parlez de jeux vidéo. Les développeurs de jeux sont BIEN conscients du fait qu'il existe une latence importante entre les joueurs, ils réalisent donc plusieurs astuces. L'un d'eux est qu'ils font deviner au client certaines informations qu'il n'a pas encore reçues du serveur / d'autres joueurs. Par exemple, votre client connaît la position et la vitesse de votre adversaire depuis, disons, 50 ms. Donc, il extrapole et dit, "si sa motion est comme ça, il est probablement ici maintenant", et vous voyez cette position prédite. La plupart du temps, c'est assez précis (probablement à cause de l'effort des programmeurs), et on a l'impression qu'il n'y a pas de latence. D'autres fois, c'est inexact, et pour vous, il semble que le joueur a été abattu, alors qu'il se trouvait vraiment dans une position différente de celle prévue par votre console.
Sur une note connexe, la plupart des écrans fonctionnent autour de 60 Hz, et certains font quelque chose appelé double tampon. Je n'entrerai pas dans les détails ici, mais cela introduit jusqu'à 33 ms de latence entre le moment où le processeur affiche un cadre et le moment où il est réellement affiché. La plupart des gens ne le remarquent pas, donc je pense qu'il est raisonnable de suggérer que même si la latence du réseau était équivalente à 33 ms, vous pourriez la percevoir comme instantanée, même sans astuces de programmation.
En résumé, Internet n'est pas forcément "rapide". Mais les gens intelligents font des choses intelligentes pour donner l' impression que c'est plus rapide qu'il ne l'est vraiment. Si vous souhaitez plus d'informations, vous pouvez envisager de demander aux gens sur gamedev.stackexchange.com .
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Je suis surpris que les gens ne mentionnent que la modulation (le processus qui modifie une "porteuse" d'énergie plus élevée qui peut être rayonnée facilement sur de longues distances en fonction du signal) comme un facteur supplémentaire plutôt que comme un élément clé pour augmenter le débit de données des liaisons de communication. Vous vous souvenez de ces modems 54kbps au début d'Internet? Lorsque les modems ADSL ont démarré, il y a eu une augmentation immédiate de 20 fois + du datarate, principalement en raison de la modulation utilisée: avec QAM, le débit binaire est devenu plus élevé que le taux de symbole (horloge) (en utilisant diverses amplitudes et phases), comme l'ajustement de plus de choses dans le même seau se déplaçant à la même vitesse, juste en trouvant une manière plus intelligente de les arranger. Et nous n'avons pas encore fini, beaucoup d'autres existent déjà ou font l'objet d'une enquête ...
a) Carte des États modulation QAM , l'une des modulations RF b) En quoi le débit de symboles peut être différent du datarate, par exemple avec la modulation d'amplitude à plusieurs niveaux (l'ancêtre du FM), l'une des composantes du QAM (l'autre est la phase, très liés à la FM).
Pour votre problème en particulier, en plus d'essayer de prédire ce que font les joueurs, les jeux sont généralement rendus par votre machine; seule une petite quantité d'informations vitales est transportée, telles que les coordonnées, les vitesses, etc. Une seule page Web contient probablement beaucoup plus d'informations que cela, mais le vrai problème est la latence (en particulier pour les joueurs hardcore), et elle s'accumule avec le nombre de concentrateurs de vos signaux. proviennent de retards de propagation, entre autres choses (la distance est également un problème car le débit de données fiable maximal diminue avec les pertes - qui augmentent avec la distance).
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Internet est un réseau de routeurs interconnectés qui acheminent le trafic Internet (paquets) entre eux à l'aide d'un protocole de routage qui, généralement, essaie de prendre l'itinéraire le plus court / le plus rapide.
La plupart des routeurs sont aujourd'hui connectés via une fibre optique - en particulier lorsque la distance entre les routeurs est supérieure à quelques 10 ou mètres, ou lorsque les vitesses entre les routeurs sont élevées (1, 10 ou même 40 Gb / s) - ceci de nos jours inclut presque tous les routeurs faisant partie d'Internet. L'exception notable est probablement votre routeur / modem domestique, etc.
Dans les deux cas, la vitesse de propagation des signaux à travers la fibre ou le câble électrique est proche de la vitesse de la lumière. En tant que tel, en théorie, vous pouvez obtenir un paquet de Melbourne, en Australie, à Angra de Heroismo, aux Açores (ce sont presque des antipodes) en environ 70 ms. Voyons maintenant un exemple concret. Il existe un utilitaire appelé «traceroute» qui a retracé vos paquets de routeur en routeur et qui affiche facilement le délai approximatif entre chaque «saut». (Notez que le temps im ms est «aller-retour» - donc à sens unique est la moitié de cela en théorie):
(J'ai omis le houblon qui passe sur l'intranet de mon entreprise).
Vous remarquerez que les retards sont beaucoup plus longs que ce que vous attendez simplement de la «vitesse de la lumière». Il s'agit du délai introduit par les routeurs transmettant vos paquets. Parfois, ils sont rapides, parfois ils sont lents, surtout lorsqu'ils sont sous charge.
Comme vous pouvez le voir, la majorité des retards sont dus à la transmission du routeur, pas aux retards de propagation. Si vous jouez un peu avec l'outil traceroute (il existe de nombreux sites Web que vous pouvez trouver en ligne), vous constaterez que l'itinéraire n'est pas toujours le même et même où il se trouve, les retards sont partout.
Les sociétés de jeux en ligne hébergent leurs serveurs dans des endroits où ils ont une bonne connexion à Internet et peuvent conclure des accords avec des fournisseurs de services pour donner la priorité à leurs paquets par rapport aux autres. De plus, certains fournisseurs de services Internet peuvent faire de même et donner la priorité aux joueurs (à un prix!). Cela est possible car, comme vous pouvez le voir, les principaux retards sont dans les routeurs, pas dans la fibre. Pour les vidéos en streaming, cela n'a pas d'importance, pour les jeux, c'est essentiel. En tant que tel, les fournisseurs de services peuvent hiérarchiser les paquets Internet en fonction de leur contenu - donner à la vidéo plus de bande passante mais un délai plus long, tandis que le jeu (qui n'a pas besoin de beaucoup de bande passante) peut être prioritaire dans la file d'attente du routeur pour des délais minimaux.
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Selon quoi? La vitesse la plus rapide avec laquelle une influence peut se propager estc ≈ 186 , 000 miles par seconde. Les paquets de données voyagent plus lentement que cela à travers la fibre et il y a du retard à l'intérieur des routeurs, des commutateurs, etc.
Pour qu'un paquet de données se propage à travers l'infrastructure Internet de l'autre côté de la Terre, il faut probablement plusieurs dizaines de millisecondes environ, mais, en fait, c'est une `` éternité '' par rapport à l' instantané .
Par exemple, certaines des particules créées lors de la désintégration du grand collisionneur de hadronsdix- 23s .
En d'autres termes, il faut environ 100 000 000 000 000 000 000 000 de temps de plus pour «tuer» votre «ennemi» à travers le monde qu'il ne faut pour que certaines particules se désintègrent au LHC.
Presque instantanément? Comparé aux échelles de temps de certaines interactions fondamentales des particules, il est beaucoup plus long que l'âge calculé du cosmos par rapport à une année sur Terre.
Je pensais que vous voudriez peut-être y réfléchir un jour.
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L'électricité se déplace essentiellement à la vitesse de la lumière. sur Internet, les seules choses qui vont ralentir un peu sont le matériel réseau qui achemine le trafic Internet entre votre maison et la maison de votre adversaire à travers le monde: ce matériel comprend des choses comme des routeurs, des commutateurs et des choses qui convertissent électricité en lumière (fibre) et retour. Ces choses sont basées sur une technologie qui est également très rapide (transistors, puces de silicium, etc.) et donc les effets sont minimes. Vous avez donc un léger retard dans les informations qui se traduisent à la vitesse de la lumière. la lumière du soleil prend 8 minutes pour parcourir 93 millions de miles pour atteindre la terre, donc quand vous le mettez dans cette perspective, il est logique que les informations de votre console de jeu "presque instantanément"
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C'est surtout par rapport à la vitesse de la lumière.
Limite théorique
d'Amsterdam New York = 40 ms Limite Internet d'Amsterdam New York = 82 ms
Limite théorique d'Amsterdam Adélaïde = 130 ms
Limite Internet d'Amsterdam Adélaïde = 320 ms
De Paris à NYC à vol d'oiseau, la lumière prend environ 20 ms. donc un temps de Ping parfait serait de 40 ms. Dans la fibre de verre optique, la lumière est plus lente de 31%. De plus, la lumière dans une fibre optique rebondit comme celle-ci \ / \ / \ / ce qui allonge la route. Ajoutez à cela les temps d'équipement de routage. le ping le plus rapide de Paris à New York est actuellement d'environ 82 ms.
Amsterdam à Adélaïde est à 320ms, dans 100 ans, elle sera peut-être fermée à la limite théorique permise par les lois de la physique, soit 130ms, pour 1550km, c'est déjà proche de la limite théorique.
Voici une liste des vitesses Internet: https://wondernetwork.com/pings
Ajoutez à cela la notion de bande passante.
La latence des équipements au sein de votre ordinateur, écran, périphériques, son, clavier, est normalement d'environ 10 ms. Ainsi, le temps de réponse le plus rapide pour un événement survenant sur votre PC, à votre routeur est toujours inférieur à 20 ms par DirectX pour tout transfert de données.
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La raison ultime pour laquelle les jeux vidéo en ligne ont des temps de réponse aussi rapides est que tout se fait sur votre ordinateur . Lorsque vous tirez sur quelqu'un, votre ordinateur décide que vous avez tué votre adversaire et vous affiche instantanément l'image correspondante. Il informe également l'ordinateur de votre adversaire de cet événement, mais vous ne voyez pas que cela se produit avec un retard. En règle générale, les calculs sont également effectués sur un serveur central une deuxième fois, pour éviter la tricherie. Si le serveur décide que vous n'avez en fait pas tué votre adversaire, vous le verrez revenir à la vie après une demi-seconde environ.
Le délai de livraison du réseau peut atteindre 300+ ms entre les sites distants et les jeux rapides ne seraient pas jouables si de tels retards étaient encourus à chaque action du joueur.
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En lisant les déclarations, il y a deux questions (liées), avec la même réponse: 1) Internet est capable de transmettre des données "rapidement" car il utilise diverses formes de transmission d'énergie électromagnétique (EM), et l'EM se propage très rapidement ( environ 186 000 miles / s), 2) l'électricité est capable de «circuler rapidement», car il s'agit d'énergie électromagnétique, et l'EM se propage très rapidement.
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