预期 TCP 吞吐量与传输瓶颈分析
在网络传输中，单个 TCP 流的实际表现往往无法达到物理链路的理论带宽。网络延迟与带宽计算器通过分析链路速率、往返时间（RTT）以及传输数据大小，计算出单个 TCP 连接在特定网络路径条件下的实际性能上限。
该计算器在您的浏览器本地完成所有计算，您输入的任何数据都不会被上传到外部服务器。
在评估网络路径时，TCP 吞吐量并非仅由单一因素决定，而是受限于以下三个独立上限中的最低者：
- 链路容量：受物理介质和协议开销限制的最高速率。
- 接收窗口：接收端能够缓存的数据量与往返时间共同决定的传输上限。
- 丢包：由于网络拥塞或链路质量导致的数据包丢失，触发 TCP 拥塞控制机制而产生的吞吐量限制。
通过输入具体的网络参数，工具会输出“预期 TCP 吞吐量”，并明确指出当前的性能瓶颈（“受限于 ‹constraint›”）。
输入参数与配置说明
为了准确评估网络路径的传输性能，您需要配置以下输入参数：
- 链路速率：指路径上的最慢一跳，通常是您宽带套餐的签约速率。该数值必须大于零。
- 往返时间 (RTT)：指到远端的 Ping 值，建议使用您预期的负载下最大值。该数值必须大于零。
- 数据大小：需要传输的有效载荷，例如文件、备份或数据集。该数值必须大于零。
- 接收窗口：接收端可缓存的字节数。该数值必须大于零，且不能超过 1,073,725,440 字节。留空则表示无窗口限制。
- MSS (字节)：每个数据包的有效载荷字节数。必须是介于 1 到 65,495 字节之间的整数。留空表示忽略协议开销和丢包。
- 丢包率 (%)：平均数据包丢失概率。必须介于 0% 到 100% 之间，留空或输入 0 表示无丢包限制。
- 显示的小数位数：用于控制输出结果的数值精度。
界面提供了“载入示例”按钮以快速填充测试数据，以及“清空”按钮重置所有输入框。
性能指标与计算结果
计算完成后，工具会在“吞吐量与传输时间”区域展示以下核心指标：
- 总传输时间
- 首字节时间 (1 RTT)
- 数据传输时间
- 带宽时延积 (BDP)
- 填满路径所需的窗口
- 受窗口限制的吞吐量
- 受丢包限制的吞吐量 (Mathis)
- 扣除开销后的链路上限
- 协议效率
您可以使用“复制结果”按钮将这些计算数据一键保存到剪贴板。
动态系统提示与网络协议规则
根据您输入的数值组合，计算器会动态显示以下系统提示，以帮助您诊断潜在的配置问题：
- 当填满路径所需的窗口超过 65,535 字节的未缩放最大值时，提示“填满此路径需要
‹window›的窗口 —— 已超过 65,535 字节的未缩放最大值，因此两端必须协商 TCP 窗口缩放（RFC 7323）。” - 当所需窗口超过 TCP 协议极限时，提示“填满此路径需要
‹window›窗口 —— 已超出 TCP 所能协商的最大窗口（1,073,725,440 字节）。此路径上的单个 TCP 流永远无法超过‹value›。” - 当接收窗口成为主要瓶颈时，提示“将接收窗口提高到
‹window›可以让此传输速率最高达到‹value›。” - 当丢包率过高时，提示“丢包率超过 1% 已超出 Mathis 模型的可靠估算范围 —— 请将此丢包上限视为乐观估计。”
协议开销与单位换算规则
- 以太网开销：本模型基于标准以太网物理层进行计算，每个数据包会引入 78 字节的额外开销（包括 40 字节的 TCP/IP 报头和 38 字节的物理线路开销）。
- 十进制单位：本工具所有单位均采用十进制（如 1 kbit = 1,000 比特，1 MB = 1,000,000 字节）。由于操作系统和文件管理器通常使用基于 1024 的二进制单位（如 MiB），因此在对比文件大小时需注意转换。
- 模型局限性：本工具基于稳态、单 TCP 流模型。实际网络传输中的慢启动、拥塞控制动态调整、接收端响应延迟以及 TLS 握手等因素均不在计算范围内，因此实际传输速度通常会低于计算得出的理论上限。
公式与数值代入步骤
在“公式与数值代入”区域，您可以查看具体的计算推导过程：
- 主公式：
吞吐量 = min(速率 × 效率, 窗口 ÷ RTT, MSS ÷ RTT ÷ √p) · BDP = 速率 × RTT - 协议效率：
协议效率 = MSS ÷ (MSS + 78 B) = ‹mss› ÷ ‹frame› = ‹eff›（40 B 报头 + 38 B 线路开销） - 链路上限：
链路上限 = 速率 × 效率 = ‹rate› × ‹eff› = ‹value› - 带宽时延积：
BDP = 速率 × RTT = ‹rate› × ‹rtt› = ‹bdp› = ‹bytes› - 填满路径所需的窗口：
填满路径所需的窗口 = BDP ÷ 8 = ‹bdp› → ‹window› - 窗口上限：
窗口上限 = 窗口 ÷ RTT = ‹window› ÷ ‹rtt› = ‹value› - 丢包上限 (Mathis)：
丢包上限 (Mathis) = MSS ÷ RTT ÷ √p = ‹mss› ÷ ‹rtt› ÷ √‹p› = ‹value› - 预期吞吐量：
预期吞吐量 = 以下上限中的最低值 = ‹value› → 受限于 ‹constraint› - 传输时间：
传输时间 = RTT + 8 × 大小 ÷ 吞吐量 = ‹rtt› + 8 × ‹size› ÷ ‹throughput› = ‹time›
常见问题解答
为什么我的传输速度比我付费的链路速率还要慢？
单个 TCP 流面临三个独立的上限，且最终受限于其中最低的一个。协议开销会使链路本身的实际带宽减少约 5% —— 标准以太网帧在物理线路传输的 1,538 字节中仅包含 1,460 字节的有效载荷。接收窗口会将吞吐量限制在“窗口 ÷ RTT”以内，因此无论链路有多快，经典的 65,535 字节窗口都会将 50 ms 路径上的吞吐量限制在约 10.5 Mbit/s。而丢包则会将吞吐量限制在 (MSS ÷ RTT) ÷ √丢包率。上方的计算结果会明确指出是哪一个上限限制了您的数据。
什么是带宽时延积？为什么它决定了窗口大小？
BDP（带宽时延积，即链路速率 × 往返时间）是指在任意给定时刻链路上处于传输状态的数据总量。TCP 在未收到确认前最多只能发送一个窗口大小的数据，因此如果窗口小于 BDP，就会导致管道无法被填满：在 100 Mbit/s 速率和 50 ms RTT 的路径上，管道可容纳 625 kB 的数据，而 65,535 字节的窗口仅能填满其十分之一。这就是为什么高速且长距离的路径需要 TCP 窗口缩放（RFC 7323）的原因，它将可协商的最大窗口从 65,535 字节提升到了约 1 GB。
数据包丢失是如何限制 TCP 吞吐量的？
TCP 会将丢包视为网络拥塞，并在每次发生丢包时将发送速率减半，因此在高速路径上，即使是极微小的丢包率也会产生巨大影响。Mathis 模型估算的上限为 (MSS ÷ RTT) ÷ √p —— 在 50 ms 路径、1,460 字节 MSS 且丢包率为 0.01% 的情况下，无论链路速度多快，吞吐量上限都只有约 23 Mbit/s。该模型假设丢包事件是均匀分布且相互独立的；在丢包率低于约 1% 时，它能很好地契合实际情况，而对于突发性丢包，其估算结果则偏向乐观。
这里的兆字节（MB）和我的文件管理器里显示的一样吗？
并非如此。本页面使用的是网络界通用的十进制单位：1 kbit = 1,000 比特，1 MB = 1,000,000 字节。而大多数文件管理器使用的是基于 1024 的单位（通常被误标为 MB）—— 文件管理器中显示的“100 MB”文件通常是 100 MiB ≈ 104.86 十进制 MB，因此传输该文件所需的时间会比十进制计算得出的时间长约 5%。在此处输入 104.86 MB 即可完全对应。