Exercicis: Com viatja la informació

Què és una adreça IP? Explica-ho amb les teves paraules fent servir el símil de l'adreça postal d'una casa: quin paper juga cadascuna i per què fan falta perquè les dades arribin a la seva destinació.

Quan veus un vídeo en una plataforma en línia hi ha dos actors: el teu mòbil (el client) i l'ordinador de la plataforma (el servidor). Explica què fa cadascun en aquest moment, qui demana i qui respon.

La figura mostra el viatge d'un missatge des del teu mòbil fins a un servidor, amb un núvol intermedi tapat per un signe d'interrogació, com es mostra en l'esquema.

Què representa el núvol marcat amb «?»? Ordena i descriu les etapes del viatge del missatge des del mòbil fins al servidor, i explica per què el missatge viatja dividit en diversos paquets en lloc d'anar sencer.

Indica qui fa de client i qui de servidor en cada situació: (a) demanes la pàgina del temps des del navegador; (b) puges una foto al teu núvol; (c) veus un vídeo en una plataforma. Explica en cada cas qui demana i qui respon.

L'adreça IP 192.168.1.35 té quatre nombres separats per punts. Compara-la amb una adreça postal («Carrer Major, número 12, 3r A») i explica a grans trets quin paper juga cada part perquè les dades trobin l'aparell correcte.

Explica amb les teves paraules què és un servidor i raona per què els servidors de les grans plataformes estan encesos les vint-i-quatre hores en sales amb aire condicionat i suport elèctric.

Quan visites un web apareix el missatge «error 404: pàgina no trobada». Qui envia aquest missatge, el teu navegador o el servidor? Explica què ha passat en el viatge de la teva petició perquè arribi aquesta resposta.

Ordena els passos d'una visita a una pàgina web i explica cadascun: (a) el servidor envia la pàgina; (b) escrius l'adreça al navegador; (c) el navegador mostra la pàgina a la pantalla; (d) la teva petició viatja per internet fins al servidor.

Una foto s'envia trossejada en paquets numerats que poden arribar a la destinació desordenats. Explica com és possible que el receptor reconstrueixi la foto perfectament i què creus que passa si un dels paquets es perd pel camí.

Un vídeo ocupa $700\ \text{MB}$ i la teva connexió descarrega a $50\ \text{MB}$ per segon. Calcula el temps teòric de descàrrega amb la divisió $\frac{700\ \text{MB}}{50\ \text{MB/s}}$ i explica després dues raons per les quals a la pràctica sol trigar més del temps calculat.

Envies un missatge des del teu mòbil al mòbil d'un amic que viu en una altra ciutat. Escriu la cadena completa d'elements pels quals passa el missatge (el teu mòbil, el teu router, internet, el servidor de l'aplicació, el router o l'antena del teu amic, el seu mòbil) i assenyala en quin punt el missatge canvia de xarxa.

La figura mostra tres paquets que surten en ordre d'un mòbil i arriben desordenats al servidor, que els reordena, com es mostra a l'esquema.

Explica com aconsegueix el servidor reconstruir el missatge en l'ordre correcte fixant-te en els números dels paquets, i raona què creus que passa si el paquet 1 triga molt més que els altres a arribar.

Una pel·lícula ocupa $1\,400\ \text{MB}$ i la teva connexió descarrega a $40\ \text{MB}$ per segon. Calcula el temps teòric de descàrrega amb la divisió $\frac{1\,400\ \text{MB}}{40\ \text{MB/s}}$. Després raona si amb una connexió la meitat de ràpida podries veure la pel·lícula en directe sense talls, sabent que el vídeo en línia consumeix uns $20\ \text{MB}$ per segon.

El «ping» mesura el temps que triga un missatge a anar i tornar: un servidor proper marca $0,02\ \text{s}$ i un en un altre continent, $0,25\ \text{s}$. Explica què signifiquen aquestes xifres per a un joc en línia, en el qual cada mil·lèsima compta, i per què triar bé el servidor millora la partida.

Quan trenta alumnes descarreguen el mateix fitxer alhora a l'aula, tot va lent. Explica quin recurs comparteixen tots aquests equips (l'amplada de banda de la connexió del centre) i proposa dues solucions que podria fer servir el professor perquè la descàrrega no col·lapsi la classe.

Un missatge de deu paraules i una foto de $3\ \text{MB}$ viatgen per la mateixa xarxa fins al mateix mòbil. Explica per què la foto triga més encara que segueixi «el mateix camí», i calcula quants paquets de $1\ \text{MB}$ caldrien per enviar-la, comparant-ho amb el missatge de text, que cap en un de sol.

A casa teva tens una consola amb IP privada 192.168.1.15 i un ordinador amb IP 192.168.1.20, tots dos connectats a l'encaminador (router). El teu amic intenta convidar-te a una partida directa introduint des de casa seva la IP «192.168.1.15», però el joc li dóna un error de connexió no trobada.

1. a) Explica al teu amic per què aquesta adreça no li permetrà mai arribar a la teva consola des de fora del teu habitatge.
2. b) Si des de l'ordinador i des de la consola entreu alhora a la pàgina web «cualesmiip.com», veureu la mateixa adreça o adreces diferents? Justifica la teva resposta explicant la funció d'intermediari que fa l'encaminador.

A l'aula de Tecnologia esteu retransmetent un partit en directe per vídeo i, al mateix temps, descarregant una actualització de programari d'1,5 GB. La xarxa del centre pateix interferències momentànies i es perd un 2 % dels paquets de dades transmesos.

1. a) Prediu què passarà en cada cas si l'aplicació decideix continuar sense reclamar els paquets perduts: afectarà igual el vídeo que l'arxiu d'instal·lació? Justifica l'efecte en cadascun.
2. b) Justifica per què el servei de vídeo prefereix perdre paquets definitivament abans que demanar-ne el reenviament, mentre que en la descàrrega de l'arxiu això seria inacceptable.

Envies a un company dues notes de veu consecutives per una aplicació de missatgeria: la primera diu «Ens veiem a la biblioteca» i la segona «A les cinc». Tanmateix, l'aplicació del teu company rep abans les dades de la segona nota que les de la primera.

1. a) Explica què ha passat als encaminadors i cables intermedis d'internet perquè el segon missatge avanci el primer durant el viatge.
2. b) Dissenya una solució tècnica: quina dada imprescindible ha d'incloure l'emissor a la capçalera de cada paquet perquè el mòbil receptor els organitzi i reprodueixi sempre en l'ordre en què es van enregistrar?

Observa el següent esquema de connexions entre encaminadors d'internet per enviar un arxiu des del teu institut (A) fins a un servidor (F):

A ── B ── D ── F

│ │ │ │

└─── C ── E ───┘

1. a) Durant la transferència, una avaria talla la línia entre B i D. Justifica si el teu enviament es cancel·larà del tot o si es podrà completar, indicant la ruta alternativa que seguiran els paquets.
2. b) Un company afirma: «Seria més ràpid i segur tirar un únic cable directe d'A fins a F sense passar per altres nodes intermedis». Rebat la seva afirmació aportant dos inconvenients tècnics de dissenyar la xarxa d'aquesta manera.

Durant una videotrucada amb un centre escolar al Japó, la velocitat de descàrrega de la vostra connexió cau bruscament de 100 Mbps a 0,5 Mbps. En aquell instant esteu fent servir alhora el xat de text i la càmera en directe.

1. a) Prediu el comportament de tots dos serveis: quin dels dos continuarà funcionant amb normalitat i quin fallarà? Justifica la teva predicció comparant el volum de dades que requereix cadascun.
2. b) Per evitar que la trucada es talli, l'aplicació abaixa automàticament la resolució del vídeo a 240p. Justifica com aquesta mesura permet que la comunicació continuï de manera fluida malgrat la lentitud de la xarxa.

Un museu de ciència organitza una retransmissió astronòmica mundial amb el seu servidor principal a Madrid. A l'hora de l'esdeveniment, 300.000 usuaris d'Amèrica, Àsia i Europa es connecten alhora i la pàgina web deixa de respondre per saturació.

1. a) Proposa una solució tècnica basada a distribuir rèpliques del web (servidors mirall) en diferents continents i justifica per què un usuari de Tòquio veurà la pàgina molt més ràpid amb aquest sistema.
2. b) Prediu què passarà amb els usuaris francesos si el servidor rèplica de París pateix un tall elèctric total. Es quedaran sense accés al web? Justifica com ha de reaccionar la xarxa davant d'aquesta fallada.

Una botiga en línia anuncia entrades amb descompte a partir de les 10:00. A les 10:01, el servidor rep 95.000 peticions per segon; la pàgina deixa de carregar i mostra un error de connexió a la majoria dels usuaris.

1. a) Explica què ha passat amb el servidor i què significa que s'hagi produït un «coll d'ampolla» en aquest cas.
2. b) Dissenya dues mesures tècniques complementàries que la botiga hauria d'aplicar per a la pròxima venda (una orientada a reforçar la capacitat de servidors i una altra a organitzar l'accés dels compradors sense col·lapsar el sistema).

Fareu un experiment a classe per comprovar empíricament com influeix la saturació de la xarxa Wi-Fi en el temps de descàrrega de dades.

1. a) Dissenya l'experiment definint: la variable que modificareu deliberadament (variable independent), la variable que mesurareu (variable dependent) i dues condicions que heu de mantenir estrictament constants en totes les proves perquè les dades siguin fiables.
2. b) Si amb 1 ordinador connectat un fitxer de 250 MB triga 5 segons a descarregar-se, prediu raonadament què passarà amb el temps de descàrrega si els 25 alumnes de la classe descarreguen aquest mateix fitxer exactament alhora. Justifica la teva resposta explicant com reparteix el punt d'accés la seva capacitat.