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LAN-vs-WAN-Latency-Analysis

A research project comparing LAN and WAN latency performance through ping experiments. Includes methodology, data analysis, and conclusions.

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LAN-vs-WAN-Latency-Analysis

A research project comparing LAN and WAN latency performance through ping experiments. Includes methodology, data analysis, and conclusions. 區域網路(LAN)的優勢與應用

目錄

一、研究動機與背景

二、研究目標

三、區域網路（LAN） 

  （一）區域網路（LAN）的運作原理 
  
  （二）區域網路（LAN）的應用

四、實驗 

  （一）實驗目的 

  （二）測試環境與方法概述 

  （三）實驗數據與總結

五、結論

六、研究限制

七、參考資料與來源

一、研究動機與背景

在國中時，我首次接觸到「舊手機工具箱」——一種整合局域網（LAN）應用的平台。 透過將手機連接至同一 Wi-Fi 網路，使用者可以實現檔案傳輸、遠端監控，甚至將手 機作為小型伺服器使用。這種「設備在同一網路下無縫協作」的體驗，引起了我對 LAN 技術應用的濃厚興趣。查閱相關文獻後，我發現現有研究大多集中於 LAN 的 理論模擬，缺乏實務環境下的測量數據。

為填補這一缺口，本研究將透過系統化實驗，收集並分析 LAN 的運作表現，包括延遲、傳輸速率與穩定性等。研究結果不僅可驗證理論，亦有助於提供 LAN 應用設計與優化的參考依據。

二、研究目標

  1. 理解區域網路（LAN）的運作原理與應用。
  2. 透過 Ping 測量，探討區域網路在檔案傳輸延遲上相較廣域網路的優勢。

三、區域網路（LAN）

（一）區域網路（LAN）的運作原理

區域網路（Local Area Network, LAN）是指位於特定小範圍內的網路，例如家庭、辦公室或校園內的網路。LAN 主要功能是讓多台電腦或裝置能夠 互相連接並共享資源，如 檔案、印表機、網際網路連線等。

在典型的 LAN 中，所有設備通常都連接到一個中心裝置 ——路由器。家庭環境多使用單一路由器，而較大的 LAN 可能會搭配網路交換器（Switch），以提升封包傳送效率和網路穩定性。LAN 的設備可以透過乙太網路纜線（Ethernet）或無線 Wi-Fi 連接。

## 乙太網路（Ethernet）：利用實體纜線進行資料傳輸，穩定且速度快。

## Wi-Fi：透過無線電波連接設備，使用方便，適合行動裝置或無線需求高的環境。 what_is_LAN_diagram

LAN 的使用範圍通常有限，因此能提供相對高速的資料傳輸，讓使用者能無縫存取 共享資源。

（二）區域網路（LAN）的應用

區域網路的核心功能是讓多台裝置彼此連接和共享資源。在家裡或辦公室，最直接 的用途就是檔案共享-使用者之間傳輸文件不必透過網際網路，速度更快也更安全， 同時印表機、掃描器等周邊設備也能透過網路共用。

在企業或學校環境中，LAN 的應用更進一步。應用程式可集中安裝在伺服器上，使用者直接從網路執行。內部通訊服務如電子郵件、即時通訊或視訊會議，也仰賴 LAN 讓成員快速協作。

其他領域也能看見LAN的影響，例如：校園內，學生與老師透過網路存取學習平台與研究資料庫；醫療機構則利用LAN連接工作站與醫療系統，讓醫護即時查看病歷與影像等資料。在工廠，自動化設備與監控系統透過LAN實現即時控制；企業內部的伺 服器叢集也藉由LAN共享運算資源，支援大型系統運作。

四、實驗

（一）實驗目的

本實驗旨在比較區域網路（LAN）與廣域網路（WAN）在網路延遲時間上的差異，探討不同網路架構對傳輸效能的影響。

（二）測試環境與方法概述

測試環境：

  1. 手機：Redmi Note 12 Turbo 作業系統：Xiaomi HyperOS 3.0.1.0（中國版 ROM）

  2. 電腦：Swift SF114-32 作業系統：Windows 11

  3. 路由器：TOTO LINK T8

4.廣域網路（WAN）測試節點： "ipv4Prefix": "34.174.0.0/16", "service": "Google Cloud", "scope": "us-south1"

測試方法：

本實驗使用電腦作為測試主機，透過 Ping 指令測量不同網路環境下的延遲時間。 首先，測試對象包含兩種類型：

（一）連接於同一區域網路（LAN）的手機裝置。 （二）位於外部網際網路的網站（WAN）。

測試時，於電腦命令提示字元（CMD）中輸入 Ping 指令，分別對區域網路內 的手機 IP 位址與外部網站網址進行測試。系統會顯示每次封包往返所需時間，包含最小值、最大值與平均值。

為了增加實驗數據的差異性與比較效果，本實驗選擇位於美國的 Google 伺服器 (IP:34.174.0.0)作為外部測試目標，使測試封包需經由跨國網際網路傳輸。由於傳輸 距離較長、經過節點較多，理論上延遲時間會明顯高於區域網路環境。

（三）實驗數據與總結

實驗數據

網絡類型 第1次 第2次 第3次 第4次 第5次 第6次
區域網路（ 192.168.0.8) 83 58 61 6 3 3
廣域網路 (34.174.0.0) 264 261 171 275 283 188
網絡類型 第7次 第8次 第9次 第10次 第11次 第12次
區域網路（ 192.168.0.8) 71 6 9 15 9 6
廣域網路 (34.174.0.0) 195 203 212 203 210 172
網絡類型 第13次 第14次 第15次 第16次 第17次 第18次
區域網路（ 192.168.0.8) 78 12 6 141 47 15
廣域網路 (34.174.0.0) 223 174 171 174 249 256
網絡類型 第19次 第20次 最小值 最大值 平均值
區域網路（ 192.168.0.8) 93 81 3 141 40
廣域網路 (34.174.0.0) 263 172 172 283 215

#以上單位均為ms

Aspose Words c0001e47-98b0-4d25-9c36-f39b7574b48c 003

#以上單位均為ms

總結

本實驗透過 20 次 Ping 測試，比較區域網路（LAN）與廣域網路（WAN）的延遲差異。 根據實驗數據統計，區域網路的平均延遲約為 40.2 ms，而外部網路（美國 Google 伺 服器）的平均延遲約為 215.9 ms，後者約為前者的 5 倍以上，顯示兩種網路環境在傳輸效率上具有明顯差異。

從數據分布觀察可知，區域網路的延遲雖然大多落在較低範圍，但仍出現數次明顯偏高的數值（如 141 ms），推測可能與無線網路干擾、設備負載或瞬間封包擁塞有關。然而，即使出現波動，其整體平均值仍顯著低於廣域網路。

相較之下，廣域網路延遲整體偏高，且數值分布較為集中，主要原因為資料需經由多個路由節點並跨越較長距離傳輸。由此可知，傳輸距離與網路架構複雜度，對延遲時間具有顯著影響。

綜合實驗結果可驗證區域網路在回應速度上確實優於廣域網路。

五、結論

本研究透過 Ping 測試，比較區域網路（LAN）與廣域網路（WAN）的延遲差異，並探討 LAN 的運作原理與應用。

根據 20 次測試結果，區域網路的平均延遲約為 40 ms，而外部網路的平均延遲約為 216 ms，約為區域網路的 5 倍以上。由此可見，區域網路在回應速度上確實優於廣域網路。

從實驗結果可以發現，LAN 的延遲整體較低，但仍偶爾出現較高數值 ，可能與無線 網路干擾或裝置狀態有關；而 WAN 的延遲則整體較高，主要原因為資料需經過較長 距離與多個網路節點傳輸。因此，網路的傳輸距離與架構會直接影響延遲。 本研究 成功驗證區域網路在延遲表現上具有優勢，也更理解不同網路環境對資料傳輸速度 的影響，達成研究目標。

六、研究限制

本研究雖已透過實際測試比較區域網路（LAN）與廣域網路（WAN）的延遲差異，但仍 存在部分限制。首先，本實驗僅在單一時間進行測試，未考慮不同時段網路流量變化 對結果的影響。其次，本次測試使用無線網路（WiFi）環境，可能受到訊號干擾或裝 置狀態影響，使部分數據出現波動。此外，外部網路僅選擇單一位於美國的伺服器作 為測試對象，未涵蓋其他國家或不同類型網站，因此結果仍有侷限性。

未來若能增加測試次數、不同時間段測量，或比較有線與無線網路環境，將能使研究 結果更加完整與準確。

七、參考資料與來源

參考與連結 https://github.com/Timimt/LAN-vs-WAN-Latency-Analysis
Repository CS Notes Personal CS learning content repository ↗
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