Aula 6 -Camada de transporte

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE 
CATÓLICA DE MG
Redes de computadores
Camada de transporte
Maio de 2014
Felipe Atourassap (faspmg@gmail.com)
Camada de Transporte
 Camada fim-a-fim
 Permitir a comunicação entre dois sistemas finais 
(máquina de origem e máquina de destino), independente 
do tipo de topologia ou configuração das redes físicas 
existentes entre eles
 Garantir que os dados cheguem sem erros e na sequência 
correta
 Protocolos implementados nas pontas
 Comunicação lógica
 Hosts conectado diretamente
 TCP / UDP (herança)
 Segmentos
2
Comunicação entre processos finais
 A camada de enlace é responsável pela entrega de frames 
entre dois nós vizinhos (conectados por um mesmo link)
 Comunicação nó a nó (node-to-node)
 A camada de rede faz o “melhor” esforço para entregar 
pacotes a dois host (comunicação entre hosts ou host-to-
host)
 O que vem a ser comunicação entre processos finais?
3
Comunicação entre processos finais
 A camada de enlace é responsável pela entrega de 
frames entre dois nós vizinhos (conectados por um 
mesmo link)
 Comunicação nó a nó (node-to-node)
 A camada de rede faz o “melhor” esforço para entregar 
pacotes a dois host (comunicação entre hosts ou host-
to-host)
 O que vem a ser comunicação entre processos finais?
 A comunicação real acontece entre dois processos finais
 Mecanismo de entrega de dados tanto na origem quanto no 
destino
4
Comunicação entre processos finais
 A camada de enlace é responsável pela entrega de frames 
entre dois nós vizinhos (conectados por um mesmo link)
 Comunicação nó a nó (node-to-node)
 A camada de rede faz o “melhor” esforço para entregar 
pacotes a dois host (comunicação entre hosts ou host-to-
host)
 O que vem a ser comunicação entre processos finais?
 A comunicação real acontece entre dois processos finais
 Mecanismo de entrega de dados tanto na origem quanto no 
destino
5
Camada de 
transporte
Mecanismo de endereçamento
 Camada Enlace – endereço MAC
 Camada de Rede – endereço IP
 Camada de Transporte - ?
6
Mecanismo de endereçamento
 Camada Enlace – endereço MAC
 Camada de Rede – endereço IP
 Camada de Transporte – Número de porta
 Serve para distinguir entre vários processos rodando (em 
execução) no nó destino
 Número de porta são número de 16-bits inteiros de zero a 
65.535
 0 entre 1.023 - Portas conhecidas (Atribuídas e 
controladas pela IANA)
 1.024 a 49.151 - Portas registradas (Não são atribuídas 
controladas pela IANA)
 49.152 a 65.535 – Portas dinâmicas (Não são 
controladas nem registrada)
 RFC 1700 ou 3232
7
Endereço de socket
 Comunicação nos processos finais necessita de dois 
endereços:
 Endereço IP
 Endereço de porta
 Essa combinação dar-se o nome de Endereço Socket
8
Atividade
1) Qual a diferença entre comunicação de processos 
finais e comunicação de host-to-hots
2) Como uma porta permanente difere de uma porta 
temporária?
3) O que é um endereço de socket?
4) Quando o handshake triplo é utilizado?
5) Por que uma aplicação usaria UDP se TCP é mais 
completo?
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Confiável vs não confiável
 Os serviços podem ser classificados como:
 Confiáveis e não confiáveis
 Controle de fluxo e controle de erros
 Aplicação exigem confiabilidade
 Algumas aplicações fazem seu próprio controle de erro
 Serviços mais ágeis 
 Por que precisamos do controle de erro na camada de 
Transporte se há verificação de erros na cama de Enalace?
 UDP e TCP juntos atendem toda a demanda da camada de 
aplicação
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User datagrama protocol (UDP)
 Protocolo não confiável e sem conexão
 Não adiciona serviços ao protocolo IP
 Por que um processo precisaria dos protocolo UDP?
 Mínimo de overhead
 Muito mais rápida
 Uso nas aplicações 
 Multimídia
 Multicasting
 Atualização de rotas (RIP)
 Real-Time Transfer Protocol (RTP)
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Portas conhecidas usadas pelo UDP
12
Porta Protocolo Descrição
7 Echo Eco
9 Dsicard Descarta qualquer datagrama recebido
11 User Usuário ativo
13 Daytime Retorna dia e hora
17 Quote Quem está ativo
19 Chargen Gerador de caracteres
53 DNS Domain Name Service
67 Bootps Servidor de protocolo Bootstrap
68 Bootpc Cliente do protocolo Bootstrap
69 TFTP Trivial File Transfer Protocol
111 RCP Remote Procedure Call
123 NTP Network Time Protocol
161 SNMP Simple Network Management Protocol
162 SNMP Simple Network Management Protocol (trap)
Cabeçalho UDP
 Tamanho fixo de 8 bytes
 Porta origem
 Porta usada pelo processo que estiver rodando no host 
origem
 Numero de porta pode variar de 0 até 65.535
 Porta destino
 Porta usada pelo processo que estiver rodando no host
destino
 Tamanho
 Tamanho total do datagrama UDP
 Checksum
 Usado para verificar erros
13
Transmission Control Protocol (TCP)
14
Porta Protocolo Descrição
7 Echo Eco
9 Dsicard Descarta qualquer datagrama recebido
11 User Usuário ativo
13 Daytime Retorna dia e hora
17 Quote Quem está ativo
19 Chargen Gerador de caracteres
20 FTP (dados) File Transfer Protocol
21 FTP (controle) File Transfer Protocol (controle de conexão)
23 TELNET Conexão ao terminal remoto
25 SMTP Simples Mail Transfer Protocol
53 DNS Domain Name Service
67 BOOTP Bootstrap Protocol
79 Finger Finger
80 HTTP Hypertext Transfer Protocol
111 RCP Remote Procedure Call
Serviços TCP
 Fluxo do serviço de entrega
 Dados entregues como uma cadeia de bytes 
 Buffer de transmissão e recepção
 Produção e consumo de dados na mesma velocidade
 First-in First-out
 Buffer transmissor 
 Espaço vazio, bytes no aguardo de confirmação e bytes a 
serem transmitidos
 Buffer receptor
 Entradas vazias e bytes recebidos aguardando verificação 
15
Formato do cabeçalho TCP
16
Formato do cabeçalho TCP
 Porta de origem
 16 bits
 Número da porta do programa da camada de Aplicação do hots
que estiver transmitindo o segmento 
 Porta de destino
 Número da porta do programa da camada de Aplicação do hots
que estiver recebendo o segmento 
 Número de sequência
 32 bits
 Número atribuído ao 1º byte de dados adicionado ao segmento
 Número de confirmação
 32 bits
 Número de bytes que transmissor espera receber da outra parte
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Formato do cabeçalho TCP
 Tamanho do cabeçalho
 4 bits
 Indica o tamanho de palavras de 4 bytes no cabeçalho
 Reservado
 6 bits reservado para uso futuro
 Controle
 URG – indicador de urgência
 ACK - confirmação
 PSH – força dados
 RST – a conexão deve ser resetada
 SYN – sincroniza número de sequência durante a conexão
 FIN – finaliza a conexão
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Formato do cabeçalho TCP
 Tamanho da janela
 16 bits
 Define o tamanho da janela
 Checksum
 16 bits
 Indicador de urgência
 opções
19
Camada de Aplicação
20
 Razão de ser das redes de computadores
 E-mail 
 Web 
 Mensagem instantânea 
 Login remoto 
 Compartilhamento de arquivos P2P 
 Jogos em rede multiusuários 
 Redes sociais 
 Voz sobre IP 
 Vídeo conferência
 Computação em grade 
Camada de Aplicação
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 Programas
 Executem em sistemas finais (podendo ser diferente)
 Se comuniquem pela rede 
 Software de servidor se comunica com software cliente
 Não é preciso escrever software para dispositivos do 
núcleo da rede 
 Dispositivos do núcleo da rede não executam aplicações do 
usuário 
 As aplicações nos sistemas finais permitem rápido 
desenvolvimento e propagação 
Arquiteturas de aplicação
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 Cliente-servidor 
 Incluindocentros de dados/cloud computing
 Peer-to-peer (P2P) 
 Amigáveis e seguras
 Híbrida de cliente-servidor e P2P 
Comunicação entre processos
23
 Processo é um “programa” que está rodando dentro de 
um sistema final
 Hospedeiro local
 Se comunicam usando a comunicação entre processos definido 
pelo SO
 Hospedeiros diferentes
 Se comunicam trocando mensagens
 Processo Cliente
 Que inicia a comunicação
 Processo servidor
 Que espera ser contatado
 Aplicações com arquiteturas P2P podem ter processos 
clientes e processos servidores simultaneamente
Serviços de transporte disponíveis para 
aplicações
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 Transferência de dados confiáveis 
 Algumas aplicações podem tolerar alguma perda 
 Outras aplicações exigem transferência de dados 100% 
confiável 
 Temporização 
 Algumas aplicações exigem pouco atraso para serem 
“eficazes” 
 Vazão 
 Algumas aplicações exigem um mínimo de vazão para serem 
“eficazes” 
 Segurança 
 Criptografia e integridade de dados
Serviços de transporte disponíveis
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Aplicação Perda de dados Largura de banda
Sensibilidade
delay
Trans. Arquivos Sem perda Elástica Não
E-mail Sem perda Elástica Não
Doc. Web Sem perda Elástica Não
Telefonia Tolerante à 
perda
Alguns kbps Sim
Áudio/vídeo Tolerante à 
perda
Alguns kbps Sim
Jogos interativos Tolerante à 
perda
Alguns kbps Sim
Msn instantânea Sem perda Elástica Não
Protocolos da Camada de Aplicações
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 Define como os processo de uma aplicação passam 
mensagens entre si
 Os tipos de mensagens trocadas
 A sintaxe das mensagens
 Semântica dos campos
 Significado da informação
 Regras de quando e como enviar / responder mensagens
 Diferenciar aplicação de rede do protocolo da camada 
de aplicação
 Protocolo apenas um pedaço
 Aplicação consiste em vários componentes
 Web = padrões de documentos (HTML) + browsers + Servidor Web + 
protocolo da camada de aplicação (HTTP)
Web e o HTTP
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 Internet
 É uma infraestrutura de rede que conecta inúmeros 
computadores
 W W W ou Web
 É um serviço, uma maneira pela qual o usuário pode 
compartilhar informações com todo o mundo fazendo uso 
da infraestrutura disponibilizada pela Internet
 Origem
 Início em 1989 no CERN
 Colaborar entre centros de estudos para troca de informações
Web e HTTP
28
 Hyper Text Transfer Protocol (HTTP) – RFC 1945 e 2616
 Faz uso do protocolo da camada de rede
 Modelo cliente/servidor
 Cliente: browser que pede, recebe, visualiza objetos Web
 Servidor: servidor WWW envia objetos em resposta a pedidos
 Não mantem nenhuma informação sobre o cliente
 Protocolo sem estado
Web e HTTP
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 Página Web consiste de objetos
 Objeto é arquivo eXtensible Markup Language (HTML), 
imagem, Java applet, arquivo de áudio,…
 A página Web consiste de arquivo-HTML base que inclui
vários objetos referenciados
 Cada objeto é endereçado por uma Uniform Resource 
Locators (URL)
 URL dividido em 3 partes:
 Protocolo (HTTP)
 Nome do host
 Nome do arquivo
Conexões persistentes e não persistentes
30
 Cada conexão/resposta será uma nova conexão TCP ou 
uma mesma conexão?
 Não persistente = faz uso de uma nova conexão
 HTTP 1.0 
 Inteiramente em texto HTML
 Persistente = faz uso da mesma conexão
 HTTP 1.1
Conexões persistentes e não persistentes
31
 HTTP com conexões não persistentes
 O processo cliente HTTP inicia uma conexão TCP para o 
servidor
 O cliente HTTP envia uma mensagem de requisição HTTP 
ao servidor
 O processo servidor HTTP recebe a mensagem de 
requisição. Encapsula o objeto e envia uma resposta HTTP
 “De carona” o processo servidor HTTP ordena ao TCP que feche a 
conexão
 Desvantagens
 Nova conexão devem ser estabelecidas
Formato da mensagem HTTP
32
 Host: especifica o hospedeiro no qual o objeto reside
 Connection: close
 Não quer usar conexão persistente
 User-agent: especifica um agente de usuário
 Accept-language: especifica a linguagem que o usuário deseja 
receber
Formato da mensagem de resposta HTTP
33 Curso: Sistemas de informação
Disciplina: Redes de computadores II
Professor: Felipe Atourassap
Matéria: Camada de aplicação
 Date: indica hora e data da resposta HTTP
 Server: Servidor web que a mensagem foi gerada
 Last-modified: data e hora que o objeto foi alterado
 Content-length: bytes do objeto
 Content-type: Indica o tipo do objeto
 Códigos de estados
 200 – requisição bem sucedida
 301 – Objeto requisitado foi removido
 400 – requisição não pode ser entendida
 404 – documento não existe
 505 – versão do protocolo não suportada pelo servidor
Formato da mensagem de resposta HTTP
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Interação usuário servido
35
 HTTP não mantem estado da conexão
 Mas caso seja necessário ao servidor manter o estado da 
conexão como fará?
 Registro
 E-commerce
 Sites personalizados
 Uso do endereço IP de origem (usuário)
 IPs dinâmicos
 Uso de NAT
 Netscape criou a técnica muito criticada chamada de 
Cookies – RFC 2109 
Interação usuário servido
36
Interação usuário servido
37
 Cookies e privacidade:
 Cookies permitem que sites saibam muito sobre você
 Você pode fornecer nome e e-mail para os sites
 Mecanismos de busca usam redirecionamento e cookies 
para saberem mais sobre você
 Companhias de propaganda obtêm informações por meio
dos sites
 Recomendações
Caches Web
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 Atende as requisições HTTP em nome de um servidor Web
 Acesso a Web feito por meio de um proxy
 Todos os clientes enviam suas requisições ao proxy
 Procedimento de solicitação a um servidor cache
 Browser estabelece conexão TCP com servidor Web
 Envia uma requisição HTTP
 Cache Web verifica se tem a cópia
 Envia o objeto ao browser como
resposta a requisição HTTP
 Se não possuir o objeto em sua
base abre conexão TCP com o 
servidor original
 Qdo recebe o objeto, o Cache Web
guarda uma copia e envia outra ao browser solicitante 
Caches Web
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 Cache Web pode ser cliente eservidor
 Vantagens do uso:
 Reduzir o tempo resposta a um
cliente
 Reduzir o tráfego à Internet
 Get condicional
 Usa o método GET
 Possuir linha de cabeçalho
 if-modified-since
Transferência de arquivo: FTP
40
 Transferência de arquivos de e para o computador
remoto
 Modelo cliente servidor
 Cliente: lado que inicia a transferência (seja de ou para o 
lado remoto)
 Servidor: hospedeiro remoto
 FTP: RFC 959
Transferência de arquivo: FTP
41
 Exemplos de comandos:
 Envie um texto ASCII sobre canal de controle
 USER username
 PASS password
 LIST retorna listagem do arquivo no diretório atual
 RETR filename recupera (obtém) o arquivo
 STOR filename armazena o arquivo no hospedeiro remoto
 Exemplos de códigos de retorno
 Código de status e frase (como no HTTP)
 331 Username OK, password required
 125 data connection already open; transfer starting
 425 Can’t open data connection
 452 Error writing file
Correio eletrônico
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 Três componentes principais: 
 Agentes de usuário
 Servidores de correio
 Simple mail transfer protocol: SMTP
Correio eletrônico
43
 Agente de usuário
 Composição, edição, leitura de mensagens de correio
 Ex.: Eudora, Outlook, elm, Netscape Messenger
 Servidores de correio
 Núcleo da infraestrutura do email
 Caixa postal
 Fila de mensagens
 Protocolo SMTP 
 Permite aos servidores de correio trocarem mensagens entre 
si Cliente: “servidor” de correio que envia
 Servidor: “servidor” de correio que recebe
Correio eletrônico
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 Funções básicas
 Composição
 Criar mensagens e respostas
 Transferência
 Deslocamento da mensagem entre o remetente e o destinatário
 Geração de relatórios
 Informar ao remetente o que aconteceu com a mensagem
 Exibição das mensagens
 Disposição
 O que o destinatário faz com a mensagem após recebê-la
Correio eletrônico
45
 Comparação entre carta e email
Correio eletrônico
46
 Formato da mensagem RFC 822
Simple Mail Transfer Protocol (SMTP)
47
 Protocolo padrão de envio de email
 Faz uso do TCP
 Porta 25 ou 465 para conexão criptografada via SSL
 Transferência direta
 Três fases de transferência
 Handshaking (apresentação)
 Transferência de mensagens
 Fechamento
Simple Mail Transfer Protocol (SMTP)
48
 1) Alice usa o agente de usuário para compor a mensagem e “para” 
bob@someschool.edu
 2) O agente de usuário dela envia a mensagem para o seu servidor
de correio; a mensagem é colocada na fila de mensagens
 3) O lado cliente do SMTP abre uma conexão TCP com o servidor de 
correio do Bob
 4) O cliente SMTP envia a mensagem de Alice pela conexão TCP
 5) O servidor de correio de Bob coloca a mensagem na caixa de 
correio de Bob
 6) Bob invoca seu agente de usuário para ler a mensagem
Curso: Sistemas de informação
Disciplina: Redes de computadores II
Professor: Felipe Atourassap
Matéria: Camada de aplicação
Comparação entre SMTP e HTTP
49
 Ambos transferem arquivos para um hospedeiro
 HTTP – servidor web para servidor web
 SMTP – servidor de email para servidor de email
 Fazem uso de conexão persistente
 Diferenças
 HTTP – Protocolo de recuperação de informação
 SMTP – Protocolo de envio de informação
Protocolos de acesso ao correio
50
 SMTP: entrega e armazena no servidor do destino
 Protocolo de acesso: recupera mensagens do servidor
 Autorização e download 
 Manipulação de mensagens armazenadas no servidor
 POP3: Post Office Protocol [RFC 1939]
 IMAP: Internet Mail Access Protocol [RFC 1730 ou 3501]
 HTTP
Post Office Protocol (POP)
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 Uso de uma conexão TCP
 Porta 110
 Três fases
 Autorização
 Nome de usuário e senha
 Transação
 Recupera a mensagem (apaga, remove)
 Atualização
 Realiza a tareda da fase de transação
S: +OK POP3 server ready 
C: user alice
S: +OK 
C: pass hungry 
S: +OK user successfully 
logged on
Fase de Autorização
Internet Mail Access Protocol (IMAP)
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 Problema de mobilidade do POP3
 Somente uma pasta
 IMAP 
 Porta 143
 Várias pastas
 Mais recursos, porém mais complexo
 Mensagens disponíveis a vários dispositivos
 Mantém todas as mensagens em um lugar: o servidor
Domain Name System (DNS)
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 Seres humanos podem ser identificados por várias
maneiras
 Nome de batistmo, CPF, RG, etc…
 Os computadores são iguais
 Nome do host, end. Binário
 Alteração do IP
 As redes só reconhecem enredeços numéricos
 Necessidade de conversão as strings ASCII em endereços
numéricos
 ARPANET – arquivo txt com endereços IP
 DNS 
 RFC 1034 e 1035
Domain Name System (DNS)
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 DNS é:
 Um banco de dados distribuído implementado em uma
hierarquia de servidores
 Um protocolo da camada de aplicação que permite aos
hospedeiros consutarem o BD distribuído
 Internet é dividida em mais de 200 dominíos superior
 Com, edu, gov, int, mil, net e org (originais)
 Biz, info, name, pro, aero, coop e museum (concedidos
posteriormente)
Domain Name System (DNS)
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 DNS utilizado por outras aplicações
 HTTP, SMTP, etc
 Máquina executa o lado cliente da aplicação
 Extrai a URL e passa para o cliente DNS
 O cliente DNS envia a consulta ao servidor DNS
 Recebe o endereço IP correspondente
 Distribuição de carga
Funcionamento DNS
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 Arranjo simples para o DNS
 Um único servidor de nomes contendo todos os
mapeamentos
 Ponto único de falha
 Manutenção
 Volume de tráfego
 Banco de dados centralizado distante
 Faz uso de BD distribuído
 Não há server que mapeia todos os hosts da Internet
 Servidores de nomes raiz
 Servidores de Top-Level-Domain (TLD) domínio de alto nível
 Servidores com autoridade
DNS Raiz
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 Conglomerado de servidores
 Servidores de nomes raiz:
 Buscam servidores de nomes autorizados se o mapeamento
do nome não for conhecido
 Conseguem o mapeamento
 Retornam o mapeamento para o servidor de nomes local
TLD e autorizados
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 Servidores top-level domain (TLD)
 Responsáveis pelos domínios com, org, net, edu etc e todos
os domínios top-level nacionais uk, fr, ca, jp.
 Servidores DNS autorizados
 Servidores DNS de organizações
 Podem ser mantidos por uma organização ou provedor de 
serviços
Exemplo de DNS
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Registro DNS
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 Campos dos registro de recursos (RFC 1035)
 TTL: tempo de vida do recuros
 Type: nome (name) e valor (value) dependerão do tipo
 A
 Name = host e Value = IP
 (relay1.bar.foo.com, 145.37.93.126)
 NS
 Name = domínio e Value = DNS com autoridade
 (foo.com dns.foo.com)
 CNAME
 Value = nome canônico do host
 (www.abc.com.br srv01.abc.com.br)
 MX 
 Value = nome canônico do servidor
 Name
 Value
Aplicações Peer-to-Peer (P2P)
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 Dependência minina de servidores
 Pares que se comunicam diretamente entre si
 Não são propriedades de um provedor
Cliente-servidor VS P2P
62
BitTorrent
63 Curso: Sistemas de informação
Disciplina: Redes de computadores II
Professor: Felipe Atourassap
Matéria: Camada de aplicação
Rastreador
Troca 
de 
blocos
Host A
BitTorrent
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 Rastreador verifica pares que participam do torrent
 Torrent: grupo de pares trocando pedaços de um arquivo
 Pares vizinhos
 Arquivo dividido em pedaços de 256 KB
 Solicitação da lista de blocos de cada vizinho
 Técnica chamada rarest first
 Determinar quais vizinhos atender
 Os que fornecem dados com a maior taxa
 Reavalia a cada 10s
 A cada 30s seleciona outro par aleatoriamente, começa a 
enviar pedaços
Multimídia
65
 É um sistema que combina som, imagens estáticas, 
animação, vídeo e textos, com funções educativas, 
entre outras
 Compactação de áudio
 Codificação de forma de onde
 Sinal é transformado matematicamente
 Codificação perceptiva
 Explora falhas da audição humana
PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE 
CATÓLICA DE MG
Redes de computadores
Camada de transporte
Maio de 2014
Felipe Atourassap (faspmg@gmail.com)