Когда-то давно я работал в компании, которая делала железки для спутниковой связи.
Не те, что вы вешаете на дачу для ТВ, а серьёзные штуки - морские терминалы VSAT, Inmarsat-модемы для судов, станции для нефтянки в тайге.
Короче, интернет там, где провода не дотягиваются.
И вот первое, что узнаёшь в этой индустрии:
всё, что ты знал о сетях - забудь. 🙃
⚠️ Важно: всё, что ниже - про геостационарные спутники (GEO).
Это классический VSAT, Inmarsat, морская и промышленная связь.
Starlink, OneWeb и прочие LEO-созвездия - совсем другая история.
Там спутники летают на 550 км вместо 36 000, RTT составляет 20-40 мс, и проблемы с TCP практически отсутствуют.
Но это технология 2020-х, а я работал в эпоху, когда GEO был единственным вариантом.
Геостационарный спутник висит на высоте ~36 000 км.
Сигнал от твоего модема до спутника и обратно - это примерно 72 000 км.
Дальше сигнал летит на наземную станцию (HUB), там обрабатывается, и только потом идёт в интернет.
А ответ - всё в обратном порядке.
🛰 СПУТНИК
(36 000 км)
/ \
/ \
① ↗️ / \ ↘️ ②
/ ~36 000 км \
/ в каждую \
/ сторону \
/ \
┌──────────────┐ ┌──────────────┐
│ ТВОЙ МОДЕМ │ │ HUB │
│ (корабль, │ │ (наземная │
│ платформа) │ │ станция) │
└──────────────┘ └──────┬───────┘
│
│ ③ оптика
▼
┌──────────────┐
│ ИНТЕРНЕТ │
└──────────────┘
Суммарное расстояние: ~144 000 км (минимум, на экваторе).
Скорость света в вакууме: 299 792 км/с.
RTT = 144000 / 299792 ≈ 480 мс (только свет!)
Добавь обработку на спутнике, на HUB'е, в модеме - получаешь 600-800 мс RTT.
И это не баг. Это физика. Скорость света не обманешь.
Классический звонок от клиента:
- Алло, вы нам поставили модем на 10 мегабит, а у нас файлы качаются со скоростью 500 килобит!
- А какой размер файла?
- 100 мегабайт!
- А пинг какой?
- 700 миллисекунд...
- (вздох) Сейчас объясню.
И начинается лекция по TCP, которую никто не хотел слышать.
Но вам я расскажу.
Bandwidth-Delay Product: труба, которую надо заполнить
TCP работает так: отправил данные > ждёшь ACK > отправляешь ещё.
Сколько данных можно "запихнуть" в сеть до получения первого ACK, ограничено TCP Window.
А сколько данных должно лететь одновременно, чтобы канал был загружен?
Это называется BDP (Bandwidth-Delay Product):
BDP = Bandwidth × RTT
Считаем для нашего случая (все каналы 10 Мбит/с):
LAN (RTT 1 мс):
BDP = 10 000 бит ≈ 1.25 КБ
WAN (RTT 50 мс):
BDP = 500 000 бит ≈ 62.5 КБ
Спутник (RTT 700 мс):
BDP = 7 000 000 бит ≈ 875 КБ
Видишь разницу?
Чтобы полностью загрузить 10 Мбит спутниковый канал, надо держать почти мегабайт данных "в полёте" одновременно.
А дефолтное TCP окно в старой винде - 64 КБ. 😭
Математика боли
Максимальный throughput TCP (без потерь) приблизительно равен:
Throughput ≈ Window Size / RTT
Подставляем:
Window = 64 КБ = 524 288 бит
RTT = 0.7 с
Throughput = 524288 / 0.7 ≈ 749 000 бит/с ≈ 730 Кбит/с
730 Кбит/с на 10 Мбит канале.
Семь процентов утилизации.
Клиент платит за 10 мегабит, а получает 730 килобит.
И это не наш модем плохой. Это TCP.
Хотя клиент думает обратно. 😀
А давайте потюним TCP!
Конечно, никто ж до этого не догадался же, ага.
Ладно, мы ж не дураки. Знаем про sysctl, знаем про window scaling.
На Linux:
sysctl -w net.core.rmem_max=16777216
sysctl -w net.core.wmem_max=16777216
sysctl -w net.ipv4.tcp_rmem="4096 87380 16777216"
sysctl -w net.ipv4.tcp_wmem="4096 65536 16777216"
sysctl -w net.ipv4.tcp_window_scaling=1