Calculadora do produto banda-atraso
Entradas
| Banda | 1 Gbps |
|---|---|
| Tempo de ida e volta (RTT) | 30 ms |
Calculadora do produto banda-atraso
Calcule o produto banda-atraso (BDP) a partir da banda de um link e do seu tempo de ida e volta. O BDP é a quantidade de dados em trânsito em um trajeto e o tamanho de janela TCP recomendado para manter esse trajeto plenamente aproveitado.
Entradas
Características do link
Resultados
Insira um valor para ver os resultados.
Produto banda-atraso
Bits em trânsito
Produto banda-atraso
O produto banda-atraso (BDP) é a quantidade de dados que pode ocupar um trajeto de rede em um instante — os dados "em trânsito" entre um emissor e um receptor. É o número mais útil para ajustar conexões de alta velocidade, porque indica quão grande precisa ser uma janela TCP ou um buffer de socket para manter um link plenamente aproveitado, em vez de ocioso enquanto espera pelas confirmações.
A fórmula
BDPbits=B×T BDPbytes=8B×Tonde é a banda em bits por segundo e é o tempo de ida e volta (RTT), ambas as grandezas com uma base de tempo de um segundo. O produto dá o número de bits no fio; dividir por 8 converte isso em bytes, a unidade em que se configuram as janelas e os buffers do TCP.
Um modelo mental útil é um cano que transporta água. A banda é a área da seção transversal do cano e o RTT é o seu comprimento, então o produto banda-atraso é o volume total do cano. Para manter a água fluindo sem falhas, é preciso ter pelo menos esse volume de água se movendo por ele o tempo todo.
Exemplo resolvido. Um link de 1 Gbps com um tempo de ida e volta de 30 ms:
BDPbits=1000000000×0,030=30000000 bits BDPbytes=830000000=3750000 bytes≈3,75 MBAssim, a qualquer momento há cerca de 3,75 MB de dados em trânsito, e é necessária uma janela TCP de pelo menos esse tamanho para saturar o link. Reduza a banda pela metade, para 100 Mbps, e o BDP cai para 1,25 MB; a mesma vazão agora requer apenas um terço do buffer.
Por que o BDP define o tamanho da janela
O TCP é um protocolo de janela deslizante: um emissor só pode ter pendentes tantos bytes sem confirmação quanto a sua janela permitir. Quando a janela está cheia, o emissor para e espera um tempo de ida e volta completo pelas confirmações antes de poder enviar mais.
Se a janela for menor que o BDP, o emissor a esvazia antes que a primeira confirmação retorne, e o link fica ocioso durante o restante de cada trajeto de ida e volta. A vazão alcançável fica então limitada a:
vaza˜o=RTTjanelaindependentemente da banda bruta que o link tenha. Ajustar a janela de recepção e os buffers de socket para pelo menos um BDP elimina esse gargalo e permite que a conexão aproveite toda a capacidade.
Redes longas e largas
Um trajeto com um produto banda-atraso grande — banda alta e latência alta ao mesmo tempo — é chamado de rede longa e larga (LFN, na sigla em inglês). A fibra transcontinental, os trajetos intercontinentais e os links via satélite são exemplos típicos. São exigentes porque a janela precisa ser grande o bastante para abranger todo o trajeto de ida e volta.
O cabeçalho TCP original reservava apenas 16 bits para o campo de janela, limitando-o a 64 KB. No trajeto de 1 Gbps e 100 ms abaixo, o BDP é de 12,5 MB — quase 200 vezes maior que esse limite. A opção de escalonamento de janela (RFC 7323) multiplica a janela anunciada por uma potência de dois justamente para que as conexões possam crescer em direção ao BDP nesse tipo de trajeto.
| Trajeto | 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 geoestacionário | 50 Mbps | 600 ms | 3,75 MB |
Note que a latência importa tanto quanto a banda: o link via satélite é muito mais lento que os trajetos de fibra e, ainda assim, o seu RTT enorme lhe dá um BDP comparável ao de uma conexão transcontinental.
Bits, bytes e a medição do RTT
A banda é anunciada em bits por segundo, enquanto os buffers são configurados em bytes, então o fator 8 é essencial: expressar o BDP em bits superestimaria o buffer necessário por um fator de oito. Ao escolher os valores, use a banda do gargalo (o link mais lento da rota) e um RTT realista medido com ping ou a partir de uma captura de pacotes. Na maioria dos trajetos de área extensa, o RTT é dominado pelo atraso de propagação — o tempo que a luz leva para percorrer a distância —, que nenhum buffer consegue reduzir.
Uma consequência prática é que dois links com banda idêntica podem precisar de ajustes muito diferentes: aquele com o trajeto de ida e volta mais longo tem o BDP maior e exige a janela maior. É também por isso que um link de banda alta até um servidor distante ainda pode parecer lento se o sistema operacional ou o aplicativo limitarem a janela abaixo do BDP.
Calculadoras relacionadas
Para ver como a perda de pacotes e o RTT juntos limitam a velocidade real de uma conexão, use a calculadora Calculadora de vazão TCP. Para decompor um tempo de ida e volta em seus componentes de propagação, serialização, enfileiramento e processamento, use a calculadora Calculadora de orçamento de latência. Para converter uma taxa entre unidades de bits por segundo e bytes por segundo, consulte a calculadora Conversor de vazão (bps).
Perguntas frequentes (FAQ)
O que é o produto banda-atraso?
O produto banda-atraso (BDP) é a banda de um link multiplicada pelo seu tempo de ida e volta. Equivale à quantidade máxima de dados que podem estar "em trânsito" — enviados, mas ainda sem confirmação — no trajeto a qualquer momento.
Imagine o link como um cano: a banda é o seu diâmetro e o RTT é o seu comprimento, então o BDP é o volume do cano. Para aproveitar toda a capacidade, o emissor precisa poder manter pelo menos um BDP de dados sem confirmação pendentes.
Como o BDP define o tamanho da janela TCP?
O TCP só pode ter pendentes tantos dados quanto a sua janela de envio/recepção permitir. Se a janela for menor que o BDP, o emissor a esvazia e então espera um tempo de ida e volta completo pelas confirmações antes de continuar, deixando o link ocioso.
Ajustar a janela de recepção TCP e os buffers de socket para pelo menos o BDP em bytes permite ao emissor manter o cano cheio. As pilhas modernas usam escalonamento de janela e ajuste automático para fazer a janela crescer em direção ao BDP de forma automática, mas em sistemas limitados ou antigos pode ser necessário elevar os limites dos buffers manualmente.
O que é uma rede longa e larga (LFN)?
Uma rede longa e larga é um trajeto com um produto banda-atraso grande — banda alta combinada com latência alta —, como um link transcontinental ou via satélite. Esses trajetos precisam de janelas grandes para se manterem cheios: um link de 1 Gbps com um RTT de 100 ms tem um BDP de 12,5 MB, muito maior que o máximo de 64 KB do TCP sem escalonamento.
As redes longas e largas são justamente onde mais importam o escalonamento de janela, os buffers grandes e os algoritmos modernos de controle de congestionamento.
Por que a latência, e não só a banda, limita a vazão?
Como o TCP espera pelas confirmações, a vazão fica limitada ao tamanho da janela dividido pelo RTT, independentemente da banda bruta que o link tenha. Dobrar o RTT dobra o BDP e, portanto, dobra a janela necessária para a mesma velocidade. É por isso que um link rápido até um servidor distante pode parecer lento: se a janela não cobre o trajeto de ida e volta, a conexão passa a maior parte do tempo esperando, em vez de enviando.
Próximas sugestões
Calculadora de vazão TCP
Estime a vazão máxima de uma única conexão TCP de longa duração a partir do tamanho de segmento, do tempo de ida e volta e da taxa de perda de pacotes usando a equação de Mathis. Mostra por que caminhos com alta latência e perdas limitam um fluxo muito abaixo da velocidade do enlace.