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Produto Bandwidth-Delay
O Produto Bandwidth-Delay é um termo utilizado para se obter o número de bytes necessários para se preencher um "caminho" TCP, ou seja, é igual ao número máximo de bits simultâneos em transito entre o transmissor e o destinatário em um determinado meio.
A capacidade deste tubo lógico, considerando um meio sem perda, pode ser calculado através da seguinte fórmula:
Capacidade (em bits) = Bandwidth do caminho (em bits por segundo) * round-trip time (RTT) (em segundos)
ou
Capacidade (em bytes) = Bandwidth do caminho (em bytes por segundo) * round-trip time (RTT) (em segundos)
Este tubo lógico pode ter as seguintes caracteristicas : FAT (Bandwidth Alto), THIN (Bandwidth Baixo), SHORT (RTT Baixo) e LONG (RTT Alto). Caminhos que são identificados por serem FAT e LONG apresentam os maiores BDP e são denominadas redes LFNs (LONG FAT NETWORKs). Exemplos de caminhos de transmissão com alto BDP são aqueles que utilizam satélites ou enlaces WANs que incluem links de fibra óptica intercontinentais.
A importância de obter o valor do BDP é verificar se este é maior do que a capacidade dos buffers de ambos os tranmissores e destinatários. Caso o BDP for maior, os computadores que estiverem utilizando este caminho não serão capazes de "preencher" totalmente o meio, fazendo com que a transmissão não seja a mais eficaz possível. Vale a pena mencionar que a maioria dos computadores hoje ainda possuem uma pequena quantidade de memória (usualmente 64 KB) para cada conexão TCP.
Vamos considerar como exemplo a troca de dados entre um servidor no Data Center e um usuário localizado neste mesmo Data Center. O RTT esperado é bem pequeno, algo em torno de 2 milisegundos ou .002 seconds. Para um enlace Gigabit (1000Mbps) com este RTT segue o BDP calculado (em bytes)
BDP = 1000 Mb/s * .002 segundos
BDP = 1000 Mb/s (1 byte/8 bits) * .002 segundos
BDP = 125,000,000 bytes * .002 segundos
BDP = 250,000 Bytes
Quando o BDP é menor do que o tamanho da janela TCP, o bandwidth do caminho é o fator limitante no throughput. Para um enlace Gigabit Ethernet com RTT de 2 milisegundos, o BDP de 250.000 Bytes é geramente maior do que o tamanho janela TCP default em várias implementações TCP, sendo assim o bandwdith do meio não será o fator limitante. Quando o tamanho da janela TCP é menor do que o buffering necessário para manter o tubo lógico utilizado, os mecanimos de operação do TCP irão afetar o throughput máximo. Neste caso, o sistema transmissor envia um pacote TCP completo de dados, espera uma confirmação do destinatário e então envia novamente. Portanto, o throughput máximo que pode ser obtido entre a origem e o destino é o tamanho da janela TCP divida pelo tempo que é gasto para o recebimento do ACK (isto é, o RTT) Com isso podemos obter a seguinte fórmula:
Throughput Máximo = Tamanho Dados TCP Enviados / RTT
Throughput Máximo em bps = [Bytes * 8 (bits/byte) ] / RTT
Aplicando esta fórmula considerando que uma aplicação envia 64000 Bytes em vários segmentos TCP com o RTT de 0.002 segundos temos
Throughput Máximo em bps 64,000 * 8 / .002 =256.000.000 bps ou 256 Mbps
Conclusão: Com um RTT de 2ms utilizando um buffer de 64000 Bytes, a maior taxa alcançada é de 256Mbps
Referências