Calculadora del producto ancho de banda-retardo
Datos de entrada
| Ancho de banda | 1 Gbps |
|---|---|
| Tiempo de ida y vuelta (RTT) | 30 ms |
Calculadora del producto ancho de banda-retardo
Calcula el producto ancho de banda-retardo (BDP) a partir del ancho de banda de un enlace y su tiempo de ida y vuelta. El BDP es la cantidad de datos en tránsito en un trayecto y el tamaño de ventana TCP recomendado para mantener ese trayecto plenamente aprovechado.
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Producto ancho de banda-retardo
Bits en tránsito
Producto ancho de banda-retardo
El producto ancho de banda-retardo (BDP) es la cantidad de datos que pueden ocupar un trayecto de red en un instante: los datos «en tránsito» entre un emisor y un receptor. Es el número más útil para ajustar conexiones de alta velocidad, porque indica cuán grande debe ser una ventana TCP o un búfer de socket para mantener un enlace plenamente aprovechado en lugar de inactivo mientras espera los acuses de recibo.
La fórmula
BDPbits=B×T BDPbytes=8B×Tdonde es el ancho de banda en bits por segundo y es el tiempo de ida y vuelta (RTT), ambas magnitudes con una base de tiempo de un segundo. El producto da el número de bits en el cable; dividir entre 8 lo convierte a bytes, la unidad en la que se configuran las ventanas y los búferes de TCP.
Un modelo mental útil es una tubería que transporta agua. El ancho de banda es la sección transversal de la tubería y el RTT es su longitud, así que el producto ancho de banda-retardo es el volumen total de la tubería. Para que el agua fluya sin huecos, debes tener al menos ese volumen de agua moviéndose por ella en todo momento.
Ejemplo resuelto. Un enlace de 1 Gbps con un tiempo de ida y vuelta de 30 ms:
BDPbits=1000000000×0,030=30000000 bits BDPbytes=830000000=3750000 bytes≈3,75 MBAsí que en cualquier momento hay en tránsito unos 3,75 MB de datos, y se necesita una ventana TCP de al menos ese tamaño para saturar el enlace. Reduce el ancho de banda a la mitad, a 100 Mbps, y el BDP baja a 1,25 MB; el mismo rendimiento ahora requiere solo un tercio de búfer.
Por qué el BDP fija el tamaño de la ventana
TCP es un protocolo de ventana deslizante: un emisor solo puede tener pendientes tantos bytes sin reconocer como permita su ventana. Una vez que la ventana está llena, el emisor se detiene y espera un tiempo de ida y vuelta completo a que vuelvan los acuses de recibo antes de poder enviar más.
Si la ventana es menor que el BDP, el emisor la vacía antes de que vuelva el primer acuse de recibo, y el enlace queda inactivo durante el resto de cada viaje de ida y vuelta. El rendimiento alcanzable queda entonces limitado a:
rendimiento=RTTventanaindependientemente del ancho de banda bruto que tenga el enlace. Ajustar la ventana de recepción y los búferes de socket a al menos un BDP elimina este cuello de botella y permite a la conexión aprovechar toda la capacidad.
Redes largas y anchas
Un trayecto con un producto ancho de banda-retardo grande —ancho de banda alto y latencia alta a la vez— se llama red larga y ancha (LFN, por sus siglas en inglés). La fibra transcontinental, los trayectos intercontinentales y los enlaces por satélite son ejemplos típicos. Son exigentes porque la ventana debe ser lo bastante grande para abarcar todo el viaje de ida y vuelta.
La cabecera TCP original reservaba solo 16 bits para el campo de ventana, lo que la limitaba a 64 KB. En el trayecto de 1 Gbps y 100 ms de abajo, el BDP es de 12,5 MB, casi 200 veces mayor que ese límite. La opción de escalado de ventana (RFC 7323) multiplica la ventana anunciada por una potencia de dos precisamente para que las conexiones puedan crecer hacia el BDP en este tipo de trayectos.
| Trayecto | Ancho de banda | RTT | BDP |
|---|---|---|---|
| LAN | 1 Gbps | 1 ms | 125 KB |
| Internet regional | 100 Mbps | 30 ms | 375 KB |
| Transcontinental | 1 Gbps | 60 ms | 7,5 MB |
| Intercontinental | 1 Gbps | 100 ms | 12,5 MB |
| Satélite geoestacionario | 50 Mbps | 600 ms | 3,75 MB |
Fíjate en que la latencia importa tanto como el ancho de banda: el enlace por satélite es mucho más lento que los trayectos de fibra y, sin embargo, su enorme RTT le da un BDP comparable al de una conexión transcontinental.
Bits, bytes y la medición del RTT
El ancho de banda se anuncia en bits por segundo mientras que los búferes se configuran en bytes, así que el factor 8 es esencial: expresar el BDP en bits sobrestimaría el búfer necesario por un factor de ocho. Al elegir valores, usa el ancho de banda del cuello de botella (el enlace más lento de la ruta) y un RTT realista medido con ping o a partir de una captura de paquetes. En la mayoría de los trayectos de área extensa, el RTT lo domina el retardo de propagación —el tiempo que tarda la luz en recorrer la distancia—, que ningún búfer puede reducir.
Una consecuencia práctica es que dos enlaces con idéntico ancho de banda pueden necesitar ajustes muy distintos: el que tiene el viaje de ida y vuelta más largo tiene el BDP mayor y exige la ventana mayor. Por eso también un enlace de alto ancho de banda hacia un servidor lejano puede seguir pareciendo lento si el sistema operativo o la aplicación limitan la ventana por debajo del BDP.
Calculadoras relacionadas
Para ver cómo la pérdida de paquetes y el RTT juntos limitan la velocidad real de una conexión, usa la calculadora Calculadora de rendimiento TCP. Para descomponer un tiempo de ida y vuelta en sus componentes de propagación, serialización, encolado y procesamiento, usa la calculadora Calculadora de presupuesto de latencia. Para convertir una velocidad entre unidades de bits por segundo y bytes por segundo, consulta la calculadora Conversor de rendimiento (bps).
Preguntas frecuentes (FAQ)
¿Qué es el producto ancho de banda-retardo?
El producto ancho de banda-retardo (BDP) es el ancho de banda de un enlace multiplicado por su tiempo de ida y vuelta. Equivale a la cantidad máxima de datos que pueden estar «en tránsito» —enviados pero aún sin reconocer— en el trayecto en cualquier momento.
Imagina el enlace como una tubería: el ancho de banda es su diámetro y el RTT es su longitud, así que el BDP es el volumen de la tubería. Para aprovechar toda la capacidad, el emisor debe poder tener pendiente al menos un BDP de datos sin reconocer.
¿Cómo fija el BDP el tamaño de la ventana TCP?
TCP solo puede tener pendientes tantos datos como permita su ventana de envío y recepción. Si la ventana es menor que el BDP, el emisor la vacía y luego espera un tiempo de ida y vuelta completo a los acuses de recibo antes de continuar, dejando el enlace inactivo.
Ajustar la ventana de recepción TCP y los búferes de socket a al menos el BDP en bytes permite al emisor mantener la tubería llena. Las pilas modernas usan escalado de ventana y ajuste automático para hacer crecer la ventana hacia el BDP de forma automática, pero en sistemas limitados o antiguos puede que tengas que subir los límites de los búferes a mano.
¿Qué es una red larga y ancha (LFN)?
Una red larga y ancha es un trayecto con un producto ancho de banda-retardo grande —ancho de banda alto combinado con latencia alta—, como un enlace transcontinental o por satélite. Estos trayectos necesitan ventanas grandes para mantenerse llenos: un enlace de 1 Gbps con un RTT de 100 ms tiene un BDP de 12,5 MB, mucho mayor que el máximo de 64 KB de TCP sin escalado.
Las redes largas y anchas son justo donde más importan el escalado de ventana, los búferes grandes y los algoritmos modernos de control de congestión.
¿Por qué la latencia, y no solo el ancho de banda, limita el rendimiento?
Como TCP espera los acuses de recibo, el rendimiento está limitado al tamaño de ventana dividido entre el RTT, independientemente del ancho de banda bruto que tenga el enlace. Duplicar el RTT duplica el BDP y, por tanto, duplica la ventana que necesitas para la misma velocidad.
Por eso un enlace rápido hacia un servidor lejano puede parecer lento: si la ventana no cubre el viaje de ida y vuelta, la conexión pasa la mayor parte del tiempo esperando en lugar de enviar.
Recomendaciones
Calculadora de rendimiento TCP
Estima el rendimiento máximo de una única conexión TCP de larga duración a partir de su tamaño de segmento, el tiempo de ida y vuelta y la tasa de pérdida de paquetes mediante la ecuación de Mathis. Muestra por qué un trayecto con mucha latencia y pérdidas limita un flujo muy por debajo de la velocidad del enlace.