（本篇文章主要是給自己以后看，協(xié)助記憶，不會過于在意菜鳥讀者是否能夠完全讀懂）

TCP BBR的ACM論文中，開篇就引入了圖1，以此來說明BBR算法的切入點：

• 為何當前基于丟包探測的TCP擁塞控制算法還有優(yōu)化空間？
• BBR算法的優(yōu)化極限在哪兒？

圖1

為了理解這張圖花了我整整一個晚上的時間，它使我重新審視了所有基礎概念，而我以下的討論對于TCP定義的RTT、帶寬、Inflight data都作了簡化，從而使討論更易于滿足物理直覺，但又不影響最終結論。

為了便于討論，先引入形式符號。當我們使用TCP從A端到B端傳輸數(shù)據(jù)時，A與B間的網絡鏈路是復雜的并且是動態(tài)變化的，但我們可以把A到B的網絡想象成一段黑盒鏈路，這條鏈路有以下物理屬性：

• RTprop：光信號從A端到B端的最小時延（其實是2倍時延，因為是一個來回，但不影響討論），這取決于物理距離
• BtlBw：在A到B的鏈路中，它的帶寬取決于最慢的那段鏈路的帶寬，稱為瓶頸帶寬，可以想象為光纖的粗細
• BtlBufSize：在A到B的鏈路中，每個路由器都有自己的緩存，這些緩存的容量之和，稱為瓶頸緩存大小
• BDP：整條物理鏈路（不含路由器緩存）所能儲藏的比特數(shù)據(jù)之和，BDP = BtlBw * RTprop

僅有物理屬性還不夠，在實際應用中我們最關心的是TCP鏈接的兩個真實屬性：

• T（時延）：數(shù)據(jù)從A到B的實際時延，對應于圖中的round-trip time（其實是單程的trip time，2倍即為RTT，不影響討論）
• R（帶寬）：數(shù)據(jù)的實際傳輸帶寬，對應于圖中的delivery rate（并非嚴格對應，與T一樣做了等效簡化）

我再啰嗦一句：TCP BBR協(xié)議定義的帶寬（delivery rate）與我們的直覺不一樣，它的定義是：

帶寬 = 數(shù)據(jù)量/從發(fā)送出去至收到ACK的時長

而我們的直覺是：數(shù)據(jù)穿過網線的速度

為了利于的直覺想象，本文使用T來代替RTT，使用R來代替delivery rate，下文的所有概念也一樣作為簡化，請注意！

此外，為了定量分析T與R，再引入一個概念：

• D：已經從A發(fā)出但未被B收到的數(shù)據(jù)（對應于inflight data，我故意修改了它的原始定義——A已經發(fā)出但未收到B返回的ACK的數(shù)據(jù)——是為了直覺想象，不影響結論）

有了以上定義，很自然就有了以下3個式子：

• T >= RTprop，即實際時延總是大于等于最小時延
• R <= BtlBw，即實際帶寬總是小于等于瓶頸帶寬
• R = D/T

由以上3式可得：

1. T/S >= 1/BtlBw
2. R/S <= 1/RTprop

1,2兩式就是圖中兩個斜率（slope）的由來。

有了上面的討論，就可以較為輕松地理解上半圖與下半圖的物理意義了：

上半圖

• 當鏈路上正在傳輸?shù)谋忍財?shù)據(jù)未超過整條鏈路的物理容量（BDP）之前，傳輸時延的極限就是RTprop，對應上半圖中藍色的橫線
• 當數(shù)據(jù)塞滿了整條鏈路的物理容量后，路由器開始啟用緩存來存儲比特數(shù)據(jù)，這相當于拉長了整個鏈路，造成傳輸時延開始變大，偏離了物理極限RTprop，于是有了slope = 1/BtlBw那條綠色斜線
• 當路由器的緩存填滿后（BDP+BtlBufSize），整條鏈路開始丟數(shù)據(jù)，1/BtlBw斜線消失，對應于上半圖中紅點虛線

下半圖

• 當鏈路上正在傳輸?shù)谋忍財?shù)據(jù)未超過整條鏈路的物理容量（BDP）之前，在B端觀察到的數(shù)據(jù)帶寬是逐漸往上漲的，這個帶寬的上漲速率由5式確定，即slope = 1/RTprop，對應下半圖中藍色斜線
• 當數(shù)據(jù)塞滿了整條鏈路的物理容量后，路由器開始啟用緩存來存儲比特數(shù)據(jù)，但不影響B(tài)端觀察到的帶寬，這個帶寬的極限就是BtlBw，對應于圖中那條綠色的BtlBw橫線
• 當路由器的緩存填滿后（BDP+BtlBufSize），整條鏈路開始丟數(shù)據(jù)，但B端觀察到的帶寬極限還是BtlBw，對應于下半圖中紅點虛線

由此就可以解答這兩個問題了：

• 為何當前基于丟包探測的TCP擁塞控制算法還有優(yōu)化空間？

因為基于丟包探測的算法總會使inflight的數(shù)據(jù)量達到BDP+BtlBufSize這個狀態(tài)，在現(xiàn)代的路由器中由于緩存很大，相當于把物理鏈路人為的拉長了，使數(shù)據(jù)傳輸?shù)难訒r變大，即RTT變大。

• BBR算法的優(yōu)化極限在哪兒？

BBR算法不再基于丟包探測，而是努力去估算BDP和RTprop，從而使RTT向它的物理極限RTprop靠近，從而減少傳輸時延，達到提速TCP的目的。

那么BBR與丟包探測算法的共同點在哪里？——它們都試圖使鏈路的帶寬趨于它的物理極限：BtlBw。