Exercios para AV1 - Atividade Estruturada 01

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Faculdade Estácio de Sá	Redes de Computadores - Redes Convergentes	AV1 - Atividade Estruturada 1
	 �
	Redes Convergentes
AV1 - Atividade Estruturada 1
	Aluno:
	
	Data da Entrega
	18 / 09 / 14
	Professor:
	
	Valor 
	
	Valor obtido:
	
Orientações: 
Atividade individual.
Qualquer indício de não autoria das respostas pelos próprios alunos em qualquer das questões ou parte delas, poderá implicar na anulação da atividade para toda a equipe.
Bom Trabalho!
Dê um exemplo de uma aplicação de rede que é sensível ao atraso e tolerante à perda de dados.
R.: 
Aplicações de Multimídia: Áudio e vídeo de fluxos contínuos (Streams) armazenados, fluxo contínuo ao vivo, interativos em tempo real, tipicamente são sensíveis a atrasos, mas são tolerantes a perdas: perdas ocasionais causam somente pequenas perturbações (congelamentos). 
	
Agora dê um exemplo de uma aplicação que não é sensível ao atraso e não é tolerante à perda de dados (as chamadas aplicações elásticas).
R.: 
Exemplos: rádio na web, voz sobre IP e teleconferência (skype), TV sobre IP;
	
Em nossos estudos, com base no livro do autor Kurose, qual aplicação abaixo não é considerada como uma aplicação multimídia:
	P2P
	Rádio Internet
	Youtube
	Videoconferência
Justifique: 
R.:
a. P2P. Com base no autor Kurose não foi considerada porque são aplicações cujos dados são transportados antes e reproduzidos depois, tal como um arquivo MP3, que é descarregado completamente por meio de uma aplicação de compartilhamento de aquivos P2P antes de ser ouvido.
	
Associe cada uma das três características das aplicações de áudio e vídeo de fluxo contínuos armazenados com suas respectivas descrições:
	Mídia Armazenada
	Fluxo Contínuo
	Reprodução Contínua
( C ) Assim que se inicia a reprodução do conteúdo multimídia, ela deve prosseguir de acordo com a temporização original da gravação.
( A ) Possibilita que o usuário faça pausa, volte, avance ou escolha itens no índice de conteúdo da gravação.
( B ) Também conhecida como streaming, essa técnica evita ter de descarregar o arquivo inteiro antes de começar a reproduzi-lo..
	
Associe cada uma das três classes de aplicações multimídia com suas respectivas descrições:
	Áudio e vídeo de fluxo contínuo armazenado
	Áudio e vídeo de fluxo contínuo ao vivo
	Áudio e vídeo interativos em tempo real
( C ) É a classe que menos tolera atrasos.
( C ) O VoIP encontra-se nessa classe.
( B ) Pode usar transmissão broadcast ou fluxo unicast múltiplos separados.
( B ) Possibilita ouvir estações de rádios e ver canais de TV de outros países.
( A ) Possibilita pausa, retrocesso, avanço ou escolha de cenas de seu conteúdo.
( A ) Seu conteúdo pode ser localizado através de máquinas de busca, como o Google.
	
 “Voz e vídeo interativos em tempo real impõem rígidas limitações ao atraso de pacote e à variação de atraso de pacote” (KUROSE).
Explique o significado da expressão “variação de atraso”! 
R.:
Com base no autor Kurose “variação de atraso” significa que os pacotes experimentam atrasos diferentes dentro da mesma corrente de pacotes e, portanto, o atraso e a variação de atraso são mínimos, mas a qualidade da voz e vídeo em tempo real pode se deteriorar até níveis inaceitáveis quando a corrente de pacotes atinge um enlace moderadamente congestionado. 
	
Qual é o termo em inglês associado a essa expressão? 
R.:
Jitter é a variação de atraso fim-a-fim entre cada pedaço do pacote, uns atrasam mais que outros.
	
Para minimizar os efeitos dos atrasos e variações de atrasos de pacotes em aplicações multimídia, qual técnica é mais comumente usada? 
R.: 
Técnicas da camada de aplicação para minimizar (da melhor forma) efeitos de atrasos e perdas: aumento da largura de banda.
	
Explique o quê o “serviço do melhor esforço” do protocolo IP não garante para aplicações multimídia! 
R.:
É o transporte de cada datagramas do remetente ao receptor o mais rápido possível na internet, mas não faz nenhuma promessa sequer sobre o atraso de pacote em aplicações multimídia, como TCP e UDP executam sobre IP, nenhum desses protocolos pode dar alguma garantia às aplicações requisitantes.
	
“Como a Internet deveria evoluir para dar melhor suporte à multimídia?” Faça um comparativo entre as duas abordagens abaixo em relação às suas técnicas necessárias e suas vantagens/desvantagens.
	Abordagem
	Técnicas Necessárias
	Vantagens/Desvantagens
	Modificações Fundamentais
(filosofia dos serviços integrados)
	Recursos reservados; Estabelecimento de chamada; Caracterização do tráfego e especificação da QOS desejada; Sinalização para o estabecimento da chamada e Aceitação de chamada por elemento.
	Vantagens: Modificar a Internet de modo que as aplicações possam reservar largura de banda fim-a-fim (IntServ);
Desvantagens: Permitiria somente dois níveis de qualidade de serviço (alto e baixo). 
	Liberal
(filosofia “deixa como está”)
	Serviço de melhor esforço: sem 
garantias sobre atrasos (entrega 
quando der), perdas (entrega se der, senão o pacote é perdido) 
	Vantagens: Sem grandes mudanças; 
Desvantagens: 
Aumento da largura de banda quando necessário 
	
Para transportar um sinal de áudio, são realizadas 8.000 amostras a cada segundo. Cada amostra é arredondada para um nível específico.
Como é chamado este arredondamento? R.: Quantização
Para 65.536 níveis diferentes, quantos bits teria cada amostra? 
R.: 8 bits para 256 valores 
Um acesso de 56kbps suportaria transportar esse sinal de áudio? 
R.: Sim
Qual a velocidade exata em bps necessária para esse sinal?
 R.: 56.100*256*2=28723,2
Há dois tipos de redundância em vídeo, e ambos podem ser explorados para compressão. Explique tal compressão em cada um deles.
	Redundância
	Técnicas de Compressão
	Espacial
	
Redundância dentro de uma dada imagem. Por exemplo, uma imagem cuja maior parte é constituída de espaço em branco pode ser comprimida eficientemente.
	Temporal
	
Redundância reflete a repetição de imagens subseqüentes. Por exemplo, uma imagem e a imagem subseqüente forem exatamente as mesmas, não haverá razão para codificar novamente a imagem subseqüente; será mais eficiente simplesmente indicar, durante a codificação, que a imagem subseqüente é exatamente a mesma
	
Os navegadores WEB não reproduzem áudio/vídeo diretamente, é preciso uma aplicação auxiliar, o Transdutor, também chamado de:
	Tratador
	Tradutor
	Plug in
	Plug and Play
Dê um exemplo dessa aplicação: 
R.:
Ex.: Windows Media Player, Shockwave Flash, RealNeteworks, Quick Time, etc.
	
Para que o áudio/vídeo seja reproduzido da melhor maneira possível, as aplicações auxiliares WEB desempenham diversas funções. Explique para cada função abaixo a razão de sua existência:
Descompressão: Para trafegarem na Internet, elas podem ser comprimidas no servidor antes de serem enviadas.
Eliminação da variação de atraso: Consistem em eliminação de variação de atraso (jitter) entre os pedaços da mídia, assim pode ser reproduzido continuamente (sem congelamentos) armazenado em Bufferização; 
Correção de erros: Partes da mídia sempre são perdidas, mesmo assim o transdutor trata essa perda para o usuário não percebê-la. 
	
Abaixo temos três formas de acessar áudio/vídeo a partir de um Browser Web. Correlacione-as às suas respectivas descrições.
	�
	( C ) Áudio e vídeo podem ser enviados por UDP usando protocolos da camada de rede que podem ser melhor configurados do que o HTTP.
( B ) Mesmo usando metarquivos, sobre o HTTP fica mais difícil usar comandos de pausa/reinício e salto temporal.
( B ) O atraso resultante antes do início da reprodução é tipicamente inaceitável para clipes de áudio/vídeo de tamanho moderado.
( A ) O objeto inteiro deve ser descarregado antes de passar para a aplicação auxiliar.
( A ) O transdutor estabeleceuma conexão TCP diretamente com o servidor HTTP e envia uma mensagem de requisição do arquivo de áudio/vídeo via TCP.
( C ) Os serviços no lado do servidor podem rodar no mesmo sistema operacional ou em sistemas operacionais distintos.
	�
	
	�
	
Qual o melhor protocolo de transporte para áudio/vídeo ao vivo?
	IP
	TCP
	UDP
	HTTP
Justifique: 
R.:
Porque com UDP os servidores podem enviar taxa adequada para o cliente, sem se importar com congestionamento da rede, podendo ter pequeno atraso de reprodução, por outro lado o TCP por ter um devido controle de congestionamento o seu atraso para reprodução é maior.
	
Cite ao menos uma aplicação que possibilite realizar serviços de telefonia PC-2-PC, PC-2-Telefone e videoconferência com Webcams:
R.:
Skype, Dialpad, Net2Phone, JustVoIP 
Explique o que consiste cada um dos serviços citados:
PC-2-PC: 
R.:
Os usuários utilizam computadores nos dois pontos; Geralmente não há custos por ligação, basta ter Internet. 	
PC-2-Telefone: 
R.:
Um usuário em um computador e outro em um telefone usando o sistema de telefonia fixa ou celular; Tarifação ocorre por chamada (ou sistemas de bônus); Custo é referente a uma ligação local, mesmo que DDD ou DDI; A chamada vai pela Internet até entrar no sistema de telefonia comum que esteja mais perto do destino; 	
Videoconferência com Webcams: 
R.:
Os dois usuários usam computadores com microfone, auto-falantes e webcam. Cada um pode ver e ouvir o outro. 
	
Ordene de 1 a 6 as etapas de funcionamento do Telefone Internet:
( 2 ) Cabeçalho da camada de aplicação é adicionado à porção de áudio.
( 5 ) Encapsulamento dos dados em pacotes IP e envio pela Internet.
( 1 ) Áudio do falante é capturado em períodos em que não há silêncio.
( 6 ) Devido a estouro de buffers de roteadores, pacotes podem ser perdidos.
( 4 ) Segmentos UDP são enviados pela aplicação através de um socket.
( 3 ) Porção de voz mais cabeçalho de aplicação são empacotados em segmento UDP.
	
 O gráfico abaixo representa o fluxo de dados de áudio na sua transmissão, recepção e reprodução em um cliente:
Associe os itens de A até E identificados no gráfico com suas descrições :
( E ) Atraso de reprodução para prevenir períodos de inanição.
( B ) Atraso variável que ocorre na rede, também chamado de jitter.
( C ) Recepção de áudio no cliente.
( D ) Reprodução de áudio a taxa constante no cliente.
( A ) Transmissão de áudio a uma taxa constante.
	
 Abaixo temos dois esquemas de reprodução. Um que espera o tempo p – r e o que espera o tempo p’ - r. Aponte a vantagem de cada um:
	Esque.
	Vantagem
	p – r
	o usuário espera menos tempo para ouvir a voz; 
	p’ - r.
	menor risco de travamento 
	
 Qual técnica permite a adaptação do tempo de reprodução acima?
R.:
Atraso de reprodução adaptativo; Se a rede tem pouca variação de atraso, diminui-se o atraso de reprodução (diminuindo a espera do usuário); Se a rede começa a apresentar maiores atrasos, aumenta-se o atraso de reprodução (diminuindo os travamentos). 
Como tal técnica funciona?
R.:
Estimando-se o atraso da rede de acordo com o detectado; 
•É medido o atraso das últimas rajadas de voz recebidas; 
•Calcula-se a variância dos últimos atrasos; 
•Com o resultado, pode-se prever qual será o próximo atraso; 
•Ajusta-se o atraso de reprodução nos momentos de silêncio; 
•Períodos de silêncio são comprimidos e alongados. 
	
Dados sempre podem ser perdidos durante a transmissão de áudio. Estudamos três mecanismos para recuperação de perda de dados com:
	envio de uma porção redundante codificada após n porções.
	envio de uma corrente de áudio de resolução mais baixa.
	intercalação da seqüência das unidades de dados de áudio.
Associe cada item acima com suas descrições abaixo:
( B ) É o único mecanismo que não aumenta a largura de banda, no entanto exige mais tempo para processamento, aumentando a latência.
( A ) Utiliza uma técnica através da operação lógica XOR (OU Exclusivo).
( A ) Caso dois ou mais pacotes quaisquer do grupo sejam perdidos, o receptor não poderá reconstruir nenhum deles.
( C ) Quanto menor o tamanho do grupo, maior será o aumento relativo da taxa de transmissão da corrente de áudio.
( B ) O remetente constrói o enésimo pacote tomando a enésima porção da corrente nominal e anexando a ela a porção de ordem (n – 1) da corrente redundante.
( C ) O receptor tem que receber somente dois pacotes antes da reprodução, de modo que o aumento no atraso da reprodução é pequeno.
	
Com o desafio de transmitir fluxo de grandes arquivos (como vídeo) de um único servidor de origem em tempo real, foram criadas as Redes de Distribuição de Conteúdo (CDN´S – Content Distribution Networks). Faça um desenho exemplificando e explique o funcionamento de tais redes.
	Desenho
	Funcionamento
	
	Replicar o conteúdo em centenas de servidores através da Internet 
conteúdo carregado antecipadamente nos servidores CDN 
Colocando o conteúdo “perto” do usuário evita impedimentos (perda, atraso) com o envio do conteúdo sobre caminhos longos. 
servidor CDN tipicamente posicionado na borda da rede 
Usuário de uma CDN (ex, Akamai) é o provedor de conteúdo (ex. CNN) 
A CDN replica o conteúdo do usuário em servidores CDN. Quando o provedor atualiza o conteúdo, a CDN atualiza os servidores 
	
Pesquise a RFC 3550 no site do www.ietf.org e apresente ao menos um parágrafo que descreve seu cabeçalho.
R.:
Protocolo de transporte em tempo real RFC 3550 RTP
O cabeçalho RTP tem o seguinte formato:
    0 1 2 3
    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
   + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - +
   | V = 2 | P | X | CC | M | PT | número de seqüência |
   + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - +
   | Timestamp |
   + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - +
   | Fonte de sincronização (SSRC) Identificador |
   + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = +
   | contribuindo fonte (CSRC) identificadores |
   | .... |
   + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - +
   Os doze primeiros octetos estão presentes em cada pacote RTP, enquanto o
   lista de identificadores CSRC está presente apenas quando inserido por um mixer.
   
 Os campos têm o seguinte significado:
   versão (V): 2 bits
      Este campo identifica a versão do RTP. A versão definida pela
      esta especificação é dois (2). (O valor 1 é utilizado pelo primeiro
      draft version of RTP and the value 0 is used by the protocol
      initially implemented in the "vat" audio tool.)
	
Cite as três principais informações que o cabeçalho do RTP contém.
R.:
Tipo da carga útil (7 bits): Usado para indicar o tipo de codificação que está sendo usada.
Número de Seqüência (16 bits): O número de seqüência é incrementado de um para cada pacote RTP enviado; 
Campo de marca de tempo (32 bits): Reflete o instante de amostragem do primeiro byte no pacote de dados RTP. 
	
Se não houvesse o campo “marca de tempo” no cabeçalho RTP, qual problema poderia ocorrer?
R.:
Não será possível para o receptor usar a marcas de tempo para eliminar a variação de atraso dos pacotes introduzida na rede, e fornecer recepção sincronizada no receptor, por ser o marca de tempo à derivação de um relógio de amostragem no remetente.
	
Desenhe a pilha de protocolos TCP/IP com o RTP presente nela.
R.:Analise se é verdadeiro (V) ou falso (F):
( V ) O cabeçalho UDP contém a marcação da codificação usada pelo RTP.
( F ) Uma vez iniciada a transmissão, o tipo de codificação é mantida sempre igual.
( F ) O RTP provê a marcação no cabeçalho IP do tipo de dados, permitindo o QoS.
( F ) O RTP otimiza a transmissão no enalce Ethernet usando o CDMA/CD.
	
Ao capturar um pacote RTP com o tipo de carga 33, pode-se concluir que qual tipo de dados está sendo trafegado?
R.:
Número do tipo de carga útil 33 – Formato de Vídeo MPEG2
	
O campo número de sequência é importante para quê? Quantos números diferentes ele permite ter?
R.:
Importante porque ele pode ser usado pelo receptor para detectar perda de pacotes e restaurar a seqüência de pacotes.
	
Qual a utilidade do campo SSRC no RTP?
R.:
Um SSRC distinto no Campo de identificador de sincronização da fonte (32 bits) identifica a fonte de um fluxo RTP.
	
Sobre o RTCP marque V para verdadeiro e F para falso.
( V ) Os pacotes de relatório do receptor provêm um mapeamento entre o SSRC e o nome do usuário hospedeiro.
( F ) Cada fluxo RTP usa uma conexão RTCP diferente para sincronizar diferentes fluxos de mídia dentro de uma sessão RTP.
( F ) Se um transmissor envia um vídeo, o RTCP se limita a 5% da largura de banda da sessão. Sendo que esses 5% são divididos em 75% p/ o transmissor e 25% p/ receptores.
	
Faça uma analogia entre RTP + RTCP e um telespectador que usa uma TV + controle remoto para assistir um conteúdo audiovisual.
R.:
O RTP seria à TV como receptor e o RTCP seria o transmissora que esta emitindo o sinal como servidor de multimídia.
	
O cabeçalho RTP possui quatro principais campos:
	Tipo de carga útil
	Número de seqüência
	Campo de marca de tempo
	SSRC – Campo de identificador de sincronização da fonte
Associe cada item acima com suas descrições abaixo:
( B ) Armazena um número atribuído aleatoriamente pelo transmissor quando uma nova corrente é criada numa sessão RTP.
( C ) Pode ser usado pelo receptor para detectar perda de pacotes e restaurar a ordem dos pacotes, podendo, então, tentar ocultar os dados perdidos.
( A ) Se o remetente decidir modificar a codificação no meio de uma sessão, ele poderá informar a mudança ao receptor por meio desse campo.
( D ) Usado para eliminar a variação de atraso dos pacotes introduzida pela rede e fornecer recepção sincronizada no receptor.
Sobre o exemplo de uso do SIP abaixo. Responda:
Alice sabia o IP de Bob?Neste exemplo foi admitido que Alice conhece o endereço IP do PC de Bob.
Por quê o nº 5060 aparece duas vezes na imagem? É o número default da porta do SIP, e abre a conexão e codificação das mensagens para Alice receber áudio.
Por quê os nºs 38060 e 48753 aparecem duas vezes na imagem? Porque foi indicado de que ela quer receber os pacotes RTP na porta 38060 e após receber a mensagem de Alice, Bob envia uma resposta. O 48753 após codificação, empacotar áudio e enciar pacote para porta 38060 no IP de Alice ele também codificado e empacotado para porta 48753 no endereço IP de Bob.
Que técnicas de codificação de aúdio são usadas?
 R.: Protocolo de Tempo Real (RTP), Áudio e vídeo de fluxo contínuo ao vivo e 
 Multimídia Interativa: Telefone por Internet
	
Como os diferentes fluxos RTP em sessões diferentes são identificados por um receptor? Como os diferentes fluxos internos à mesma sessão são identificados? Como são distinguidos os pacotes RTP e RTPC (como parte da mesma sessão)?
R.:
São identificados através de pacotes RTP com identificação do tipo de carga, numeração da seqüência de pacotes, marca de tempo.
Os fluxos internos são identificados cada pacote de relatório do remetente contém para o pacote gerado mais recentemente no fluxo RTP associado, a marca de tempo do pacote RTP e instante num relógio de tempo real em que o pacote foi criado. 
Os receptores podem usar esta associação para sincronizar a reprodução de áudio e de vídeo. 
	
Três tipos de pacotes RTCP foram descritos na Seção 7.4. (Consulte o Capítulo 7). Faça um pequeno resumo da informação contida em cada um destes tipos de pacotes.
R.:
Pacotes de descrição da fonte: Endereço de e-mail do remetente, nome do remetente, o SSRC do fluxo RTP associado.
Pacotes de relatório do receptor: fração de pacotes perdidos, último número de sequência, jitter entre chegadas.
Pacotes de Relatório do remetente: SSRC do fluxo RTP, marca de tempo, número de pacotes e número de bytes enviados.
	
Na comunicação abaixo, os passos 1 a 8 servem essencialmente para quê?
R.:
(1) Jim envia mensagem INVITE para o proxy SIP da UMass. 
(2) Proxy encaminha o pedido para o servidor de registro da UPenn. 
(3) O Servidor da UPenn retorna resposta de redirecionamento, indicando que deve tentar keith@eurecom.fr. 
(4) O proxy da UMass envia INVITE para o registro da eurocom. 
(5) Registro da eurecom encaminha o INVITE para 197.87.54.21, que está rodando o cliente SIP de Keith. 
(6-8) Retorno da resposta SIP. 
(9) Mídia enviada diretamente entre clientes.