Alltag

Bandbreite-Verzögerungs-Produkt berechnen

Geben Sie Datenrate, Paketumlaufzeit (RTT) und die TCP-Fenstergröße ein. Der Rechner zeigt das Bandbreite-Verzögerungs-Produkt, den möglichen Durchsatz und den nötigen Window-Scale-Faktor.

Leitung und Verbindung
64 KiB entspricht dem Höchstwert ohne Window Scaling.
Bei Ethernet mit IPv4 meist 1460 Byte.
0 eingeben, wenn kein Verlust berücksichtigt werden soll.
Ergebnis

Warum die Laufzeit den Durchsatz begrenzt

Eine schnelle Leitung bedeutet noch nicht, dass eine einzelne Verbindung sie auch auslastet. TCP sendet nur so viele Daten, wie das Empfangsfenster erlaubt, und wartet dann auf Bestätigungen. Diese kommen frühestens nach einer Umlaufzeit, der Round Trip Time (RTT), zurück. Ist das Fenster kleiner als die Datenmenge, die während einer Umlaufzeit unterwegs sein kann, bleibt ein Teil der Bandbreite ungenutzt.

Diese Datenmenge heißt Bandbreite-Verzögerungs-Produkt, englisch Bandwidth-Delay Product (BDP). Sie ist das Produkt aus Datenrate und RTT. Bei 100 Mbit/s und 40 Millisekunden sind das 4 Megabit oder 500.000 Byte. Das TCP-Fenster muss mindestens so groß sein, damit die Leitung voll genutzt wird. Ohne Window Scaling nach RFC 7323 sind höchstens 65.535 Byte möglich.

Der Rechner zeigt den maximalen Durchsatz einer Verbindung bei der eingegebenen Fenstergröße, den Window-Scale-Faktor, der für das volle BDP nötig ist, und mit der Mathis-Formel eine Obergrenze bei Paketverlust.

BDP=Datenrate×RTT; Durchsatz≤FensterRTT; Mathis-Grenze≈MSS⋅1,5VerlustrateRTT\text{BDP} = \text{Datenrate} \times \text{RTT};\ \text{Durchsatz} \le \frac{\text{Fenster}}{\text{RTT}};\ \text{Mathis-Grenze} \approx \frac{\text{MSS} \cdot \sqrt{\frac{1{,}5}{\text{Verlustrate}}}}{\text{RTT}}

Beispiel: 100 Mbit/s und 40 ms RTT ergeben ein BDP von 4 Mbit, also 500.000 Byte oder 488,3 KiB. Mit einem Fenster von 64 KiB schafft eine Verbindung nur 65.536 × 8 ÷ 0,04 s = 13,11 Mbit/s, gut 13 Prozent der Leitung. Nötig wäre ein Window-Scale-Faktor von 3, etwa 343 Segmente zu 1460 Byte sind dann unterwegs. Bei 0,1 Prozent Paketverlust begrenzt die Mathis-Formel klassisches TCP auf etwa 11,31 Mbit/s.

Fenster, Puffer und Paketverlust

Moderne Betriebssysteme passen das Empfangsfenster automatisch an und nutzen Window Scaling. Ein Faktor von 3 bedeutet, dass der Fensterwert im TCP-Header mit 2³ = 8 multipliziert wird; der Höchstwert ist 14, also Fenster bis rund 1 GiB. Probleme entstehen dennoch, wenn Puffergrößen begrenzt sind, Middleboxes Window Scaling entfernen oder Anwendungen eigene, kleine Puffer setzen. Dann hilft das BDP bei der Fehlersuche.

Besonders deutlich wird der Effekt auf langen Strecken. Eine Verbindung von Europa nach Australien hat leicht 300 Millisekunden RTT. Für 1 Gbit/s wären dann 37,5 Megabyte im Flug nötig. Über Satellitenverbindungen mit geostationären Satelliten liegt die RTT bei rund 600 Millisekunden, mit Starlink und anderen Systemen im niedrigen Orbit deutlich darunter.

Die Mathis-Formel von 1997 beschreibt den Durchsatz klassischer, verlustbasierter Staukontrolle wie Reno. Schon wenige verlorene Pakete bremsen dann lange Verbindungen stark. Verfahren wie CUBIC verhalten sich ähnlich, aber nicht identisch, und BBR orientiert sich an Bandbreite und Laufzeit statt an Verlusten. Die Mathis-Angabe ist deshalb eine Abschätzung, keine feste Grenze.

Die RTT messen Sie mit einem Ping zum Zielserver; der Ping-Rechner hilft bei der Einordnung. Wie lange eine Datei bei gegebener Datenrate braucht, zeigt der Download-Zeit-Rechner. Wie viel Leitungsrate nach Headern übrig bleibt, berechnet der MTU-Overhead-Rechner.

Tipps und typische Fehler

Durchsatz prüfen.

  • RTT: Messen.
  • Fenster: Mindestens BDP.
  • Scaling: Aktiv lassen.
  • Verlust: Beseitigen.

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Häufige Fragen

Was ist das Bandbreite-Verzögerungs-Produkt?

Die Datenmenge, die gleichzeitig unterwegs sein muss, um eine Leitung voll auszulasten: Datenrate mal RTT.

Warum ist mein Download langsamer als die Leitung?

Oft begrenzt ein zu kleines TCP-Fenster bei hoher RTT oder Paketverlust den Durchsatz.

Was ist Window Scaling?

Eine TCP-Erweiterung, mit der das Empfangsfenster größer als 64 KiB werden kann.

Wie messe ich die RTT?

Mit einem Ping zum Zielserver, der Mittelwert genügt.

Hilft mehr Bandbreite bei hoher RTT?

Nur, wenn das TCP-Fenster mitwächst.

Auch gesucht als:
  • Bandbreite Verzögerungs Produkt
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