帶寬

此帶寬非彼帶寬，作為信電系出身的我，之前常用的帶寬表示無線信號對應的頻帶寬度，而在網(wǎng)絡傳輸?shù)臄?shù)字信號中，帶寬是指單位時間內鏈路能夠通過的數(shù)據(jù)量。即發(fā)端到收端單位時間內能夠交付的最大數(shù)據(jù)量（最大吞吐量）。

對于一個固定的發(fā)送端和接收端而言（暫時不考慮中間路由器交換機等設備的中轉，當做一個非共享介質的單個數(shù)據(jù)鏈路傳輸），Bw主要受限于客觀物理因素，即具體傳輸鏈路能夠實現(xiàn)的最大傳輸速率，這一最大傳輸速率又受限于發(fā)送端和接收端的最大交付/接受能力。舉個例子，假設發(fā)端能夠將數(shù)字信號轉換為模擬信號交付到數(shù)據(jù)鏈路中的最快速度為vsend，單位是Bytes/s，收端能夠從數(shù)據(jù)鏈路中將模擬信號轉換為數(shù)字信號反饋給上層的速率為vrecv，如果vsend≥vrecv，那么收端的接收速率為vrecv，因為有處理不完的數(shù)據(jù)源源不斷到達，收端可以以最大的速率處理并向上交付數(shù)據(jù)，反之，如果vsend<vrecv，那么收端的接收速率為vsend，因為收端的處理能力超過的數(shù)據(jù)到達的速度，發(fā)端發(fā)送的速度決定了整個鏈路的傳輸上限。因此可以認為：

Bw=min(vsend,vrecv)

在將兩個固定IP之間的傳輸路徑中所有中轉節(jié)點考慮進來后，帶寬即變?yōu)榱税l(fā)端、收端以及路徑中所有節(jié)點加在一起，交付速率最慢的一個，就像一根長長的水管，有的地方粗，有的地方細，水管流出的最大速率受限于最細的那個地方。所以當你開通了千兆帶寬又訪問網(wǎng)頁很慢的時候，先別著急噴垃圾電信（手動狗頭）。

上面的場景只考慮了一個發(fā)送端-接收端的場景，實際上很多網(wǎng)絡鏈路中都是有多個用戶在同時傳輸?shù)?。以家庭最常見的WiFi場景為例，當你家人開始刷抖音的時候，你的游戲很可能就會出現(xiàn)卡頓了，假設你獨享WiFi的帶寬為Bwalong，在另一個使用相同傳輸策略的終端接入后，你就很難有Bwalong甚至Bwalong/2的傳輸體驗了，WiFi的監(jiān)聽退避機制以及擁塞控制的策略能夠盡量避免鏈路的丟包和擁塞，但也會導致你損失一部分傳輸體驗。這時，能讓你穩(wěn)定以接近Bwalong/2的速率進行傳輸已經(jīng)成為了傳輸流控策略的優(yōu)化目標。

帶寬和延時、丟包的關系

開頭提到“帶寬好的鏈路在同樣的數(shù)據(jù)源與流控策略的前提下，相對RTT也丟包率也會更好”，結合上一篇中RTT和丟包率的定義，就可以知道在帶寬較低的鏈路中，如果發(fā)送策略過于激進，或者是有其他的用戶加入傳輸，導致數(shù)據(jù)進入鏈路的速度大于帶寬，那么數(shù)據(jù)就會在鏈路中發(fā)生堆積（在收端或者中間節(jié)點的緩存隊列中），那么這里的排隊時延就會逐漸增高，即鏈路的時延/RTT會發(fā)生增長。當堆積進一步加重，緩存已經(jīng)堆滿時候，鏈路就發(fā)生了擁塞，新到達的數(shù)據(jù)會發(fā)生丟失，即產(chǎn)生擁塞丟包。上述的場景常常發(fā)生在網(wǎng)絡帶寬較差或不穩(wěn)定的用戶身上，而對于那些網(wǎng)絡帶寬較大的用戶，即使發(fā)生了用戶數(shù)目波動或者數(shù)據(jù)源發(fā)送激進，也很難超過剩余的帶寬大小，用戶依然能夠以低延時零丟包體驗網(wǎng)絡服務。

帶寬的估算方法

這個坑留在后面CC的時候再填，在實際應用場景中，最簡單的方法就是對一段時間（記為t）內被ACK的所有數(shù)據(jù)包大小進行求和（記為D），D/t就是這段時間采樣得到的接收速率，或者是數(shù)據(jù)成功交付的速率，隨著時間的推移持續(xù)對該值進行采樣，采樣得到的最大值就是最靠近帶寬的值。（比較簡單、實用但不準確的方法）

小結以及一些值得注意的點

本文對網(wǎng)絡傳輸中的帶寬進行了解讀，結合延時與丟包，網(wǎng)絡畫像的基本要素已經(jīng)相對齊全了，即將踏上進階之路。

一些值得注意的點

1. 帶寬并不是發(fā)送速率的上限，發(fā)送速率是可以超過帶寬的，而長期超過帶寬的代價就是上文的擁塞；

2. 數(shù)據(jù)成功交付的速率的上限是帶寬；

3. 想到了再回來補充...