Calcolatore del prodotto banda-ritardo
Dati di input
| Banda | 1 Gbps |
|---|---|
| Tempo di andata e ritorno (RTT) | 30 ms |
Calcolatore del prodotto banda-ritardo
Calcola il prodotto banda-ritardo (BDP) a partire dalla banda di un collegamento e dal suo tempo di andata e ritorno. Il BDP è la quantità di dati in transito su un percorso e la dimensione della finestra TCP consigliata per sfruttare pienamente quel percorso.
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Prodotto banda-ritardo
Bit in transito
Prodotto banda-ritardo
Il prodotto banda-ritardo (BDP) è la quantità di dati che può occupare un percorso di rete in un dato istante — i dati «in transito» tra un mittente e un destinatario. È il numero più utile per ottimizzare le connessioni ad alta velocità, perché indica quanto grande debba essere una finestra TCP o un buffer di socket per sfruttare pienamente un collegamento invece di lasciarlo inattivo mentre attende le conferme.
La formula
BDPbit=B×T BDPbyte=8B×Tdove è la banda in bit al secondo e è il tempo di andata e ritorno (RTT), entrambi su una base temporale di un secondo. Il prodotto dà il numero di bit sul filo; dividerlo per 8 lo converte in byte, l'unità in cui sono configurati finestre e buffer TCP.
Un modello mentale utile è un tubo che trasporta acqua. La banda è la sezione trasversale del tubo e l'RTT la sua lunghezza, quindi il prodotto banda-ritardo è il volume totale del tubo. Per far scorrere l'acqua senza interruzioni, devi avere sempre almeno quel volume d'acqua in movimento.
Esempio svolto. Un collegamento da 1 Gbit/s con un tempo di andata e ritorno di 30 ms:
BDPbit=1000000000×0,030=30000000 bit BDPbyte=830000000=3750000 byte≈3,75 MBQuindi circa 3,75 MB di dati sono in transito in ogni momento, ed è necessaria una finestra TCP di almeno quella dimensione per saturare il collegamento. Dimezza la banda a 100 Mbit/s e il BDP scende a 1,25 MB; lo stesso throughput richiede ora solo un terzo del buffer.
Perché il BDP fissa la dimensione della finestra
TCP è un protocollo a finestra scorrevole: un mittente può avere in sospeso solo tanti byte non confermati quanti ne consente la sua finestra. Una volta che la finestra è piena, il mittente si ferma e attende un intero giro di andata e ritorno perché tornino le conferme prima di poter inviare altro.
Se la finestra è più piccola del BDP, il mittente la svuota prima che torni la prima conferma, e il collegamento resta inattivo per il resto di ogni andata e ritorno. Il throughput raggiungibile è allora limitato a:
throughput=RTTfinestraindipendentemente da quanta banda grezza abbia il collegamento. Impostare la finestra di ricezione e i buffer di socket ad almeno un BDP elimina questo collo di bottiglia e permette alla connessione di usare l'intera capacità.
Reti lunghe e larghe
Un percorso con un grande prodotto banda-ritardo — banda elevata e latenza elevata insieme — è chiamato rete lunga e larga (LFN). Fibra transcontinentale, percorsi intercontinentali e collegamenti satellitari ne sono esempi tipici. Sono esigenti perché la finestra deve essere abbastanza grande da coprire l'intero andata e ritorno.
L'intestazione TCP originale riservava solo 16 bit al campo della finestra, limitandola a 64 KB. Sul percorso da 1 Gbit/s e 100 ms qui sotto, il BDP è di 12,5 MB — quasi 200 volte più grande di quel limite. L'opzione di scaling della finestra (RFC 7323) moltiplica la finestra annunciata per una potenza di due proprio perché le connessioni possano crescere verso il BDP su tali percorsi.
| Percorso | Banda | RTT | BDP |
|---|---|---|---|
| LAN | 1 Gbit/s | 1 ms | 125 KB |
| Internet regionale | 100 Mbit/s | 30 ms | 375 KB |
| Transcontinentale | 1 Gbit/s | 60 ms | 7,5 MB |
| Intercontinentale | 1 Gbit/s | 100 ms | 12,5 MB |
| Satellite geostazionario | 50 Mbit/s | 600 ms | 3,75 MB |
Nota che la latenza conta quanto la banda: il collegamento satellitare è molto più lento dei percorsi in fibra, eppure il suo enorme RTT gli conferisce un BDP paragonabile a quello di una connessione transcontinentale.
Bit, byte e la misura dell'RTT
La banda è pubblicizzata in bit al secondo mentre i buffer sono configurati in byte, quindi il fattore 8 è essenziale — esprimere il BDP in bit sovrastimerebbe il buffer necessario di otto volte. Nello scegliere i valori, usa la banda del collo di bottiglia (il collegamento più lento del tragitto) e un RTT realistico misurato con ping o da una cattura di pacchetti. Sulla maggior parte dei percorsi geografici l'RTT è dominato dal ritardo di propagazione — il tempo che la luce impiega ad attraversare la distanza — che nessun buffer può ridurre.
Una conseguenza pratica è che due collegamenti di banda identica possono richiedere regolazioni molto diverse: quello con l'andata e ritorno più lungo ha il BDP più grande ed esige la finestra più grande. È anche il motivo per cui un collegamento ad alta banda verso un server lontano può comunque sembrare lento se il sistema operativo o l'applicazione limita la finestra al di sotto del BDP.
Calcolatori correlati
Per vedere come la perdita di pacchetti e l'RTT insieme limitano la velocità reale di una connessione, usa il calcolatore Calcolatore del throughput TCP. Per scomporre un tempo di andata e ritorno nelle sue componenti di propagazione, serializzazione, accodamento ed elaborazione, usa il calcolatore Calcolatore del budget di latenza. Per convertire un tasso tra unità di bit al secondo e byte al secondo, vedi il calcolatore Convertitore di throughput (bit/s).
Domande frequenti (FAQ)
Che cos'è il prodotto banda-ritardo?
Il prodotto banda-ritardo (BDP) è la banda di un collegamento moltiplicata per il suo tempo di andata e ritorno. Equivale alla quantità massima di dati che possono essere «in transito» — inviati ma non ancora confermati — sul percorso in un dato istante.
Immagina il collegamento come un tubo: la banda è il suo diametro e l'RTT la sua lunghezza, quindi il BDP è il volume del tubo. Per sfruttare l'intera capacità, il mittente deve poter avere almeno un BDP di dati non confermati in sospeso.
Come il BDP determina la dimensione della finestra TCP?
TCP può avere in sospeso solo tanti dati quanti ne consente la sua finestra di invio e ricezione. Se la finestra è più piccola del BDP, il mittente la svuota e poi attende un intero giro di andata e ritorno per ricevere le conferme prima di continuare, lasciando il collegamento inattivo.
Impostare la finestra di ricezione TCP e i buffer di socket ad almeno il BDP in byte consente al mittente di tenere il tubo pieno. Le pile moderne usano lo scaling della finestra e l'auto-regolazione per far crescere automaticamente la finestra verso il BDP, ma su sistemi limitati o datati può essere necessario alzare a mano i limiti dei buffer.
Che cos'è una rete lunga e larga (LFN)?
Una rete lunga e larga è un percorso con un grande prodotto banda-ritardo — banda elevata combinata a latenza elevata, come un collegamento transcontinentale o satellitare. Questi percorsi hanno bisogno di finestre grandi per restare pieni: un collegamento da 1 Gbit/s con un RTT di 100 ms ha un BDP di 12,5 MB, ben più grande del massimo di 64 KB del TCP senza scaling.
Le reti lunghe e larghe sono esattamente il contesto in cui lo scaling della finestra, i buffer grandi e i moderni algoritmi di controllo della congestione contano di più.
Perché la latenza, e non solo la banda, limita il throughput?
Poiché TCP attende le conferme, il throughput è limitato alla dimensione della finestra divisa per l'RTT, indipendentemente da quanta banda grezza abbia il collegamento. Raddoppiare l'RTT raddoppia il BDP e quindi raddoppia la finestra necessaria per la stessa velocità.
È per questo che un collegamento veloce verso un server lontano può sembrare lento: se la finestra non copre l'andata e ritorno, la connessione passa la maggior parte del tempo ad attendere anziché a inviare.
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Stima il throughput massimo di una singola connessione TCP di lunga durata a partire dalla dimensione del segmento, dal tempo di andata e ritorno e dal tasso di perdita di pacchetti, usando l'equazione di Mathis. Mostra perché un percorso ad alta latenza e con perdite limita un flusso ben al di sotto della velocità del collegamento.
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