BBR：基于拥塞的高效TCP控制算法解析（2017 ACM论文）

BBR（Bottleneck Bandwidth and Round-trip Propagation Time）是一项由Google在2017年提出并发表在ACM的论文中的拥塞控制算法。在传统TCP拥塞控制中，算法主要依赖于丢包（loss-based）机制，这种设计源于20世纪80、90年代，当时网络环境条件限制，链路带宽和内存容量相对较低，链路质量普遍较差，丢包和延迟被视为网络拥塞的明显信号。 然而，随着时间的推移和技术的进步，网络条件发生了显著变化。链路带宽增长了至少六个数量级，丢包和延迟不再等同于拥塞，这使得基于丢包的传统方法变得不再适用。BBR的创新之处在于，它抛弃了对丢包和延迟的依赖，转而专注于直接测量和利用网络拥塞本身的信息。算法的核心思想是通过分析接收方（如路由器）回应的ACK（确认信息）中的RTT（往返时延）和已发送数据量，来估计实际的传输速率（delivery rate），然后以此调整发送端的发送速率（sending rate），以维持合理的飞行数据量，从而最大化带宽利用率和降低传输延迟。 BBR的设计目标是实现全局的、无须协议或网络结构改变的拥塞控制，使其在现代基础设施中具有高度适应性。Google在2016年将其广域网B4的TCP流量从CUBIC协议切换到BBR后，观察到了显著的性能提升，吞吐量提高了2到25倍。经过进一步优化，这一提升甚至达到了惊人的133倍。Linux系统提供了相应的实现支持，包括`include/uapi/linux/inet_diag.h`和`net/ipv4/tcp_bbr.c`文件。 BBR的成功案例展示了在新时代背景下，对传统通信理论进行革新和适应的重要性，它的出现标志着拥塞控制技术向着更精确、更智能的方向发展。通过理解BBR的设计理念和原理，网络管理员和开发者可以更好地优化网络性能，提高服务质量，尤其是在如今数据中心和互联网广泛应用的环境中。