O documento descreve conceitos fundamentais de atraso em redes de pacotes, incluindo atraso de processamento, fila, transmissão e propagação. Também discute arquiteturas de aplicações de rede, como cliente-servidor e peer-to-peer, e os protocolos de transporte TCP e UDP da Internet, que fornecem serviços como transferência confiável e não confiável de dados.

1. T202 - A/C
Redes de Computadores
02 – Aplicação e Transporte
Prof. Edson J. C. Gimenez
soned@inatel.br
2022/Sem2

2. 2
Referências:
1. Kurose & Ross. Redes de Computadores e a Internet: uma
abordagem top-down. Capítulos 1 e 2.

3. Visão geral de atraso em redes de pacotes
 Um pacote começa sua
transmissão em um sistema
final (origem), passa por
uma série de roteadores, e
termina sua jornada em
outro sistema final (destino).
 Quando um pacote viaja de
um nó ao nó, sofre, ao longo
desse caminho, diversos
tipos de atraso em cada nó,
entre eles:
 Atraso de processamento
 Atraso de fila
 Atraso de transmissão
 Atraso de propagação
3
Kurose & Ross

4. Visão geral de atraso em redes de pacotes
 Atraso de processamento
 Diz respeito ao tempo exigido para examinar o cabeçalho do pacote e
determinar para onde direcioná-lo, podendo também incluir outros
fatores, como o tempo necessário para verificar os erros em bits
existentes no pacote, que ocorreram durante a transmissão deste, do
nó anterior ao roteador.
 Atrasos de processamento em roteadores de alta velocidade em geral
são da ordem de microssegundos, ou menos.
 Atraso de fila
 Atraso ocorrido enquanto um pacote espera (na fila) para ser
transmitido no enlace.
 Este atraso dependerá da quantidade de outros pacotes que chegarem
antes e que já estiverem na fila esperando pela transmissão no
enlace.
 Na prática, atrasos de fila podem ser da ordem de micro a
milissegundos.
4

5. Visão geral de atraso em redes de pacotes
 Atraso de transmissão
 É o atraso exigido para que o pacote seja totalmente transmitido
(colocado) pela placa de saída do roteador no enlace de dados.
 Sendo o tamanho do pacote L bits e a velocidade de transmissão do
enlace R bits/s, este atraso será dado por L / R segundos.
 Na prática, atrasos de transmissão costumam ser da ordem de micro a
milissegundos.
=
 Atraso de propagação
 O tempo necessário para que um bit possa se propagar desde o
inicio do enlace ate o seu final.
 É uma função da velocidade de propagação do enlace, na faixa
de 2x108 m/s a 3x108 m/s, e da distância desse enlace.
=
5

6. Visão geral de atraso em redes de pacotes 6
Kurose & Ross

7. Visão geral de atraso em redes de pacotes
Exemplo 1: Uma estação A está transmitindo quadros para uma estação B
através de um enlace ponto a ponto com taxa de 1 Mbps. Sabendo-se que o
enlace possui comprimento de 5 km, com velocidade de propagação de
300.000 km/s, que os quadros enviados pela estação A (para B) possuem
1000 bytes de comprimento, que as confirmações (respostas) enviadas por B
(para A) possuem 10 bytes de comprimento, responda as questões a seguir,
considerando que serão transmitidos 5 quadros de A para B:
a) Qual é o valor do atraso de propagação relativo ao enlace A – B?
b) Qual é o valor do atraso de transmissão de um quadro de A para B?
c) Qual é o valor do atraso de transmissão de uma confirmação de B para A?
7

8. Visão geral de atraso em redes de pacotes
Exemplo 1 – Solução:
Taxa de tx no enlace: R = 1 Mbps
Comprimento do enlace: Lenlace = 5 km
Vel. Propagação do enlace: Vprop = 300000 km/s
Comprimento do quadro A: Lquadro_A = 1000 bytes = 8000 bits
Comprimento do quadro B: Lquadro_B = 10 bytes = 80 bits
a) = =
/
≈ 16,67 '(
b) )* =
+
,
=
- ./
0 1 .
= 8,00 4(
c) )5 =
+
,
=
- ./
0 1 .
= 80,00 '(
8

9. Arquiteturas de aplicações de rede
 A arquitetura de rede é fixa e provê um conjunto específico de
serviços.
 A arquitetura da aplicação é projetada pelo programador e
determina como a aplicação é organizada nos vários sistemas finais.
 Pode-se classificar as arquiteturas de aplicação em:
 Arquiteturas cliente-servidor
 Arquiteturas peer-to-peer (P2P)
9

10.  Em uma arquitetura cliente-servidor há um hospedeiro sempre em
funcionamento, denominado servidor, que atende a requisições de
muitos outros hospedeiros, denominados clientes.
 Características:
 Os clientes não se comunicam diretamente entre si
 Os servidores devem ser conhecidos; devem possuir um endereço
fixo, de conhecimento público
 Dependendo do serviço, vários servidores podem ser utilizados
 Na arquitetura P2P utiliza-se a comunicação direta entre duplas de
hospedeiros conectados alternadamente, denominados pares.
 Uma das características mais fortes da arquitetura P2P é sua auto-
escalabilidade.
Arquiteturas de aplicações de rede 10

11. Arquiteturas de aplicações de rede 11
Kurose & Ross

12.  Uma aplicação de rede consiste em pares de processos que enviam
mensagens uns para os outros por meio de uma rede.
 Um processo envia mensagens para a rede e recebe mensagens
dela através de uma interface de software denominada socket.
 Socket é a interface entre a camada de aplicação e a camada de
transporte dentro de um hospedeiro
 É também denominado interface de programação da aplicação
(application programming interface — API) entre a aplicação e a rede,
visto que é a interface de programação pela qual as aplicações de rede
são criadas
 Para identificar o processo receptor, duas informações devem ser
especificadas:
 o endereço do hospedeiro – um endereço IP;
 um identificador, que especifica o processo receptor no hospedeiro
de destino – um identificar de porta (número de porta).
Comunicação entre processos 12

13. Protocolo de aplicação, sockets e protocolo de transporte.
Comunicação entre processos 13
Kurose & Ross

14.  Transferência confiável de dados
 Deve garantir que os dados enviados por um processo origem sejam
transmitidos correta e completamente para o processo destino.
 Quando um protocolo de transporte oferece esse serviço, o processo
remetente passa seus dados para um socket e confia que eles serão
entregues corretamente ao processo destinatário.
 Pode não ser necessário para aplicações tolerantes à perda, tais como
aplicações multimídia.
 Vazão
 É a taxa pela qual o processo remetente pode enviar bits ao processo
destinatário, podendo oscilar com o tempo.
 Aplicações sensíveis à largura de banda necessitam de uma vazão
mínima garantida, tais como algumas aplicações multimídia.
 Aplicações elásticas são aquelas que podem usar qualquer quantidade
mínima ou máxima disponível, tais como correio eletrônico,
transferência de arquivos e transferências Web.
Serviços de transporte disponíveis para aplicações14

15.  Temporização
 Um protocolo da camada de transporte pode também oferecer
garantias de temporização.
 Aplicações interativas em tempo real, como a telefonia por Internet,
ambientes virtuais, teleconferência e jogos multijogadores, exigem
restrições de temporização no envio de dados para garantir eficácia.
 Para aplicações que não são em tempo real, é sempre preferível um
atraso menor a um maior, mas não há nenhuma limitação estrita aos
atrasos fim a fim.
 Segurança
 Um protocolo de transporte pode, além do sigilo, fornecer outros
serviços de segurança aos dados trocados entre os processos origem
e destino, incluindo integridade dos dados e autenticação do ponto
terminal.
Serviços de transporte disponíveis para aplicações15

16.  A Internet (pilha TCP/IP) disponibiliza dois protocolos de transporte
para aplicações: o TCP (Transmission Control Protocol) e o UDP
(User Data Protocol).
Serviços de transporte providos pela Internet 16

17. Serviços do TCP
 O modelo de serviço TCP inclui um serviço orientado para
conexão e um serviço confiável de transferência de dados.
 Serviço orientado para conexão: o TCP faz com que o cliente e o
servidor troquem informações de controle de camada de transporte
antes que as mensagens de camada de aplicação comecem a
fluir.
 Serviço confiável de transporte: os processos comunicantes contam
com o TCP para a entrega de todos os dados enviados sem erro e na
ordem correta ao processo destino
 O TCP inclui ainda um mecanismo de controle de
congestionamento, que limita a capacidade de transmissão de um
processo (cliente ou servidor) quando a rede esta congestionada
entre remetente e destinatário.
Serviços de transporte providos pela Internet 17

18. Serviços do UDP
 O UDP é um protocolo de transporte não orientado para conexão
 Nenhuma troca de informações ocorre antes que os dois processos
comecem a se comunicar (troca de dados).
 É um protocolo simplificado, leve, com um modelo de serviço
minimalista.
 O UDP provê um serviço não confiável de transferência de dados
 Quando um processo envia uma mensagem para um socket UDP,
o protocolo não oferece garantias de que a mensagem chegará
ao processo receptor.
 Além disso, mensagens que chegam de fato ao processo
receptor podem chegar fora de ordem.
 O UDP não inclui nenhum mecanismo de controle de
congestionamento.
Serviços de transporte providos pela Internet 18

19. Serviços não oferecidos pelos protocolos de transporte
 Tanto o TCP quanto o UDP não oferecem garantias de vazão e de
temporização, que podem ser necessário para algumas aplicações.
 Neste caso, as aplicações devem, já em seu desenvolvimento, serem
projetadas para lidar com suas necessidades.
 Exemplos de aplicações populares da Internet, seus protocolos de
camada de aplicação e seus protocolos de transporte subjacentes:
Serviços de transporte providos pela Internet 19
Kurose & Ross

20. 20
Lista de exercícios 02