Exercícios: Como viaja a informação

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 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.

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?

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.

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.

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).

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.