Como viaja a informação

Quando você vê um vídeo em uma plataforma online, existem dois participantes: o seu celular (o cliente) e o computador da plataforma (o servidor). Explique o que cada um faz nesse momento, quem pede e quem responde.

Indique quem atua como cliente e quem atua como servidor em cada situação: (a) pede a previsão do tempo a partir do navegador; (b) carrega uma foto para a sua nuvem; (c) assiste a um vídeo em uma plataforma. Explique em cada caso quem solicita e quem responde.

Explique com suas palavras o que é um servidor e justifique por que os servidores das grandes plataformas permanecem ligados vinte e quatro horas por dia em salas com ar-condicionado e alimentação elétrica de reserva.

O que é um endereço IP? Explique-o com as suas próprias palavras, recorrendo à comparação com o endereço postal de uma casa: que papel desempenha cada um e por que razão são necessários para que os dados cheguem ao seu destino.

O endereço IP 192.168.1.35 tem quatro números separados por pontos. Compare-o com um endereço postal («Rua Direita, número 12, apto. 3») e explique em traços gerais que papel cada parte desempenha para que os dados encontrem o aparelho correto.

Na sua casa você tem um console com IP privado 192.168.1.15 e um computador com IP 192.168.1.20, ambos conectados ao roteador. O seu amigo tenta convidar você para uma partida direta digitando, a partir da casa dele, o IP «192.168.1.15», mas o jogo mostra um erro de conexão não encontrada.

1. a) Explique ao seu amigo por que esse endereço jamais permitirá que ele chegue ao seu console a partir de fora da sua casa.
2. b) Se, a partir do computador e do console, vocês entrarem ao mesmo tempo na página web «cualesmiip.com», verão o mesmo endereço ou endereços diferentes? Justifique a sua resposta explicando a função de intermediário que o roteador desempenha.

A figura mostra a viagem de uma mensagem desde o seu celular até um servidor, com uma nuvem intermediária tapada por um ponto de interrogação, como se mostra no esquema.

O que representa a nuvem assinalada com «?»? Ordene e descreva as etapas da viagem da mensagem desde o celular até o servidor, e explique por que a mensagem viaja dividida em vários pacotes em vez de seguir inteira.

Uma fotografia é enviada dividida em pacotes numerados que podem chegar ao destino fora de ordem. Explique como é possível o receptor reconstruir a fotografia perfeitamente e o que você acha que acontece se um dos pacotes se perder pelo caminho.

A figura mostra três pacotes que saem em ordem de um celular e chegam desordenados ao servidor, que os reordena, como mostra o esquema.

Explique como o servidor consegue reconstruir a mensagem na ordem correta observando os números dos pacotes, e deduza o que você acha que acontece se o pacote 1 demorar muito mais do que os outros para chegar.

Uma mensagem de dez palavras e uma fotografia de $3\ \text{MB}$ viajam pela mesma rede até o mesmo celular. Explique por que a fotografia demora mais, embora siga "o mesmo caminho", e calcule quantos pacotes de $1\ \text{MB}$ seriam necessários para enviá-la, comparando com a mensagem de texto, que cabe em um único pacote.

Na sala de Tecnologia vocês estão transmitindo um jogo ao vivo por vídeo e, ao mesmo tempo, baixando uma atualização de software de 1,5 GB. A rede da escola sofre interferências momentâneas e perde 2 % dos pacotes de dados transmitidos.

1. a) Preveja o que acontecerá em cada caso se o aplicativo decidir continuar sem solicitar novamente os pacotes perdidos: afetará da mesma forma o vídeo e o arquivo de instalação? Justifique o efeito em cada um.
2. b) Justifique por que o serviço de vídeo prefere perder pacotes definitivamente em vez de pedir o reenvio deles, enquanto no download do arquivo isso seria inaceitável.

Você envia a um colega duas mensagens de voz consecutivas por meio de um aplicativo de mensagens: a primeira diz «Vemo-nos na biblioteca» e a segunda «Às cinco». No entanto, o aplicativo do seu colega recebe os dados da segunda mensagem antes dos da primeira.

1. a) Explique o que aconteceu nos roteadores e cabos intermediários da internet para que a segunda mensagem ultrapassasse a primeira durante a viagem.
2. b) Desenhe uma solução técnica: que dado imprescindível o emissor deve incluir no cabeçalho de cada pacote para que o celular receptor os organize e reproduza sempre na ordem em que foram gravados?

Um vídeo ocupa $700\ \text{MB}$ e a sua conexão baixa a $50\ \text{MB}$ por segundo. Calcule o tempo teórico de transferência com a divisão $\frac{700\ \text{MB}}{50\ \text{MB/s}}$ e explique depois duas razões pelas quais, na prática, costuma demorar mais do que o tempo calculado.

Um filme ocupa $1\,400\ \text{MB}$ e a sua conexão baixa a $40\ \text{MB}$ por segundo. Calcule o tempo teórico de transferência com a divisão $\frac{1\,400\ \text{MB}}{40\ \text{MB/s}}$. Depois deduza se, com uma conexão com metade da velocidade, você poderia assistir ao filme ao vivo sem interrupções, sabendo que o vídeo online consome cerca de $20\ \text{MB}$ por segundo.

O «ping» mede o tempo que uma mensagem demora para ir e voltar: um servidor próximo registra $0,02\ \text{s}$ e um em outro continente, $0,25\ \text{s}$. Explique o que significam esses valores para um jogo online, no qual cada milésimo conta, e por que escolher bem o servidor melhora a partida.

Quando trinta alunos baixam o mesmo arquivo ao mesmo tempo na sala de aula, tudo fica lento. Explique que recurso todos esses computadores compartilham (a largura de banda da conexão da escola) e proponha duas soluções que o professor poderia utilizar para que a transferência não bloqueie a aula.

Durante uma videochamada com uma escola no Japão, a velocidade de download da conexão de vocês cai bruscamente de 100 Mbps para 0,5 Mbps. Nesse instante, vocês estão usando simultaneamente o chat de texto e a câmera ao vivo.

1. a) Preveja o comportamento de ambos os serviços: qual dos dois continuará funcionando normalmente e qual falhará? Justifique sua previsão comparando o volume de dados que cada um exige.
2. b) Para evitar que a chamada caia, o aplicativo reduz automaticamente a resolução do vídeo para 240p. Justifique como essa medida permite que a comunicação continue de forma fluida apesar da lentidão da rede.

Vocês vão realizar um experimento na aula para verificar empiricamente como a saturação da rede Wi-Fi influencia o tempo de download de dados.

1. a) Elabore o experimento definindo: a variável que você vai modificar deliberadamente (variável independente), a variável que você vai medir (variável dependente) e duas condições que você deve manter rigorosamente constantes em todos os testes para que os dados sejam confiáveis.
2. b) Se, com 1 computador conectado, um arquivo de 250 MB demora 5 segundos para ser baixado, preveja de forma fundamentada o que acontecerá com o tempo de download se os 25 alunos da turma baixarem esse mesmo arquivo exatamente ao mesmo tempo. Justifique a sua resposta explicando como o ponto de acesso distribui a sua capacidade.

Ao visitar uma página web surge a mensagem «erro 404: página não encontrada». Quem envia essa mensagem, o seu navegador ou o servidor? Explique o que aconteceu no percurso do seu pedido para que chegue essa resposta.

Ordene as etapas de uma visita a uma página web e explique cada uma: (a) o servidor envia a página; (b) você escreve o endereço no navegador; (c) o navegador mostra a página na tela; (d) o seu pedido viaja pela Internet até o servidor.

Você envia uma mensagem do seu celular para o celular de um amigo que mora em outra cidade. Escreva a cadeia completa de elementos pelos quais passa a mensagem (o seu celular, o seu roteador, a Internet, o servidor do aplicativo, o roteador ou a antena do seu amigo, o celular dele) e assinale em que ponto a mensagem muda de rede.

Observe o seguinte esquema de ligações entre roteadores de internet para enviar um arquivo da sua escola (A) até um servidor (F):

A ── B ── D ── F

│ │ │ │

└─── C ── E ───┘

1. a) Durante a transferência, uma avaria corta a linha entre B e D. Justifique se o seu envio será cancelado por completo ou se poderá ser concluído, indicando o caminho alternativo que os pacotes seguirão.
2. b) Um colega afirma: «Seria mais rápido e seguro passar um único cabo direto de A até F sem passar por outros nós intermediários». Rebata a afirmação dele apresentando dois inconvenientes técnicos de projetar a rede dessa forma.

Um museu de ciência organiza uma transmissão astronômica mundial com o seu servidor principal em São Paulo. Na hora do evento, 300.000 usuários da América, Ásia e Europa se conectam ao mesmo tempo e a página web deixa de responder por saturação.

1. a) Proponha uma solução técnica baseada na distribuição de réplicas da web (servidores espelho) em diferentes continentes e justifique por que um usuário de Tóquio verá a página muito mais rápido com esse sistema.
2. b) Preveja o que acontecerá com os usuários franceses se o servidor réplica de Paris sofrer um corte elétrico total. Eles ficarão sem acesso à web? Justifique como a rede deve reagir a essa falha.

Uma loja on-line anuncia ingressos com desconto a partir das 10:00. Às 10:01, o servidor recebe 95.000 pedidos por segundo; a página deixa de carregar e mostra um erro de conexão à maioria dos usuários.

1. a) Explique o que aconteceu com o servidor e o que significa ter ocorrido um «gargalo» neste caso.
2. b) Elabore duas medidas técnicas complementares que a loja deveria aplicar para a próxima venda (uma voltada para reforçar a capacidade dos servidores e outra para organizar o acesso dos compradores sem colapsar o sistema).