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Googles TCP-Flusskontrolle BBR bremst fremde Downloads aus

Die herkömmliche TCP-Flusskontrolle ist mit modernen Internet-Leitungen überfordert, Downloads sind oft langsamer als möglich. Google will nun mit eigener Flusskontrolle helfen – aber Messungen zeigen: In dieser Form bremst BBR andere Surfer aus.

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Im Kreuzfeuer: Googles TCP-Flusskontrolle BBR

Internet-Server passen ihre Sendegeschwindigkeit mittels der TCP-Flusskontrolle an die aktuelle Kapazität der Strecke zum Sender an. Google arbeitet an einer eigenen Flusskontrolle, die zwar allein prima funktioniert, aber andere Übertragungen drastisch ausbremst.

(Bild: Geoff Huston, APNIC)

Seit es das Internet gibt, tüfteln Forscher an immer besseren Varianten der TCP-Flusskontrolle, denn die Leitungen werden immer schneller und erfordern immer neue Anpassungen. Aus dem Haus Google kommt mit Bottleneck, Bandwidth and Round Trip Time (BBR) ein neues Konzept. Doch wie Tests auf dem jüngsten RIPE-Treffen in Marseille zeigen, erhöht BBR den Durchsatz auf Kosten von anderen Internet-Nutzern..

Google setzt BBR seit dem vergangenen Sommer ein. Die Implementierung läuft bisher laut Untersuchungen des Karlsruher Institute of Technology (KIT) auf allen Servern bei Google.com und YouTube.

Generell weiß ein Sender, also etwa ein Web-Server, nur wenig über die Strecke zum Empfänger – er kennt weder die Anzahl der Router noch deren maximale Datenrate und schon gar nicht ihre gegenwärtige Auslastung. Diese Details muss eine TCP-Kontrolle aber nicht wissen: Es genügt, die Latenz zu ermitteln und während der Übertragung so lange zu beschleunigen, bis ein Paket des Streams verloren geht. Dann drosselt der Sender und beschleunigt wieder allmählich. Gerade das Drosseln und behutsame Beschleunigen sind wichtig dafür, dass die Kapazität einer Leitung unter allen aktuellen Nutzern wenigstens halbwegs gerecht verteilt wird. Denn wenn ein Router erstmal überlastet ist, sind seine Eingangspuffer voll und es hilft unmittelbar, wenn alle Server, die Daten gerade über diesen Router verschicken, vorübergehend langsamer senden. Er leert dann seine vollgelaufenen Puffer, sodass in der Folge weniger Pakete verloren gehen. Das kommt dann allen Teilnehmern zu gute, man teilt sich die Ressource brüderlich.

BBR feuert jedoch auch dann noch eine Weile in Hochgeschwindigkeit weiter, wenn Pakete verloren gehen. So reizt es schnelle Leitungen besser aus als herkömmliche TCP-Flusskontrollen. Geoff Huston, Chef-Wissenschaftler des Asia-Pacific Network Information Centre (APNIC) analysiert BBR schon eine Weile und stellte auf dem RIPE-Treffen die Ergebnisse seiner Messungen vor. Demnach macht BBR parallel auf derselben Strecke laufende Streams platt, indem es die Bandbreite komplett an sich reißt. Huston hat BBR mit der auf Linux verbreiteten TCP-Flusskontrolle "Cubic" verglichen und sprach von einem "brutalen Zusammenstoß" ungleicher Konkurrenten. BBR habe Cubic im Test völlig ausgebootet und die Bandbreite an sich gezogen. BBR habe ihm stabile 400 MBit/s auf einer Strecke von Australien nach Deutschland beschert, berichtet Huston.

Für den Australier ist die Googlesche Flusskontrolle zwar eine "vielleicht notwendige Antwort auf dem Weg zu Terabit-Geschwindigkeiten im Internet", aber es stellt das Verkehrsmanagement von Netzbetreibern in Frage. Auch funktioniere BBR bisher nur deshalb für einzelne Server gut, weil es noch in Entwicklung befindlich ist und deshalb noch sehr selten genutzt wird. Messungen zeigen aber: Müssen mehrere Server mit BBR um die Bandbreite konkurrieren, behindern sie sich gegenseitig mehr als Server, die eine herkömmliche, kooperative TCP-Flusskontrolle nutzen.

Was passiert, wenn BBR gegen BBR antritt, hat sich das KIT genauer angeschaut. Weil BBR ein expliziter Fairness-Mechanismus fehlt, geht es auch beim Rennen zwischen BBR-Nutzern unfair zu. "Wir haben Situationen gemessen, in denen ein BBR-Flow 10 Prozent, ein anderer aber 90 Prozent der Bandbreite nutzte“, sagt Roland Bless vom Institut für Telematik am KIT.

Bless nennt deshalb den Einsatz der BBR-Technik "verfrüht". "Die Auswirkungen des BBR-Verfahrens sind noch nicht ausreichend untersucht, insbesondere nicht von unabhängiger Seite", erläuterte Bless. Auch das KIT warnt allerdings vor einem Bully-Effekt. Zwar könnten Nutzer von Google-Diensten durch BBR in manchen Situationen profitieren. Gleichzeitig würden jedoch andere zu stark benachteiligt. Heikel aus Bless' Sicht ist, dass Google das Verfahren einfach bei jedem seiner Sender anwende. "Das führt im Fall mehrerer Sender unweigerlich in eine Überlastsituation."

Das sich bislang noch niemand im Netz beschwert hat rührt nach seiner Ansicht daher, dass beim bisherigen Einsatz die Anwendungen – der Youtube-Stream oder die Google-Suche – die Senderate von sich aus limitieren. "Die negativen Effekte auf andere Datenströme sind dadurch vermutlich derzeit gar nicht beobachtbar", erklärte Bless.

Huston ist nun besonders gespannt, wie sich BBR weiter entwickeln wird. Google arbeitet an einer neuen Version. Bless sieht die Ankündigung für BBR2 hingegen skeptisch. Zwar hat Google versprochen, den BBR2 Zügel anzulegen. Doch der Karlsruher Experte bezweifelt, dass es eine gute Idee sei, "an einem Mechanismus herumzuschrauben, dessen Modellannahmen schon grundlegend falsch sind". (dz)

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