REDES DE COMPUTADORES

Prévia do material em texto

1- Existem dois tipos de redundância no vídeo. Descreva-os e discuta como eles podem 
ser explorados para compressão eficiente. Explique a sua resposta. 
Através da compactação do vídeo, ou seja, através da realização de uma compressão 
podem ser realizadas dois tipos de redundâncias. A redundância espacial possui 
ocorrência em uma imagem. Neste cenário, os espaços em brancos por exemplo, são 
considerados altamente redundantes e pode ser aplicado uma compressão eficiente 
sem prejudicar a qualidade da imagem de maneira considerável. Outro tipo de 
redundância disponível é a redundância temporal. Ela está relacionada com a 
estaticidade da imagem. Se o frame seguinte de um vídeo possui exatamente a mesma 
imagem, esta não precisa então ser novamente codificada. Em vez disso, basta indicar 
que se trata da mesma imagem. 
2- Aplicações de multimídia podem ser classificadas em três categorias. Relacione e 
descreva cada uma dessas categorias. Explique a sua resposta. 
 
As aplicações multimídia podem ser classificadas como áudio e vídeo de fluxo contínuo 
armazenados. Nesta classe de aplicações, o meio implícito é um vídeo já existente, ou 
seja, pré-gravado, disponível em servidores que são baixados pelos os usuários para 
serem visualizados por demanda. Esta categoria possui três características importantes. 
A primeira delas é o fluxo contínuo, quando o cliente baixa o vídeo e este é reproduzido 
após alguns segundos ao mesmo tempo que é recebido, sem mesmo baixar o arquivo 
por completo (streaming). A segunda característica é a interatividade, a possibilidade de 
o usuário controlar a reprodução do vídeo, ou seja, é possível pausar, avançar ou 
retroceder o conteúdo do vídeo. Por último, a reprodução contínua, ou seja, o fato de o 
vídeo ser reproduzido sem travamentos, o vídeo é reproduzido de acordo com a 
temporização original na qual foi gravado. A Voz-sobre-IP (VoIP), a telefona da internet, 
os sistemas interativos por voz e vídeo que permitem aos usuários interagirem entre si, 
é outra categoria na qual as aplicações multimídia podem ser classificadas. Tal 
característica impõe alguns requisitos e podemos citar a temporização, ou seja, a 
sensibilidade ao atraso, e a tolerância à perda de dados. Áudio e vídeo de fluxo contínuo 
ao vivo é a terceira categoria na qual as aplicações multimídia podem ser classificadas. 
Essa transmissão ao vivo são recebidas ao vivo pelos usuários de maneira eficiente 
(através de uma transmissão IP) por meio de aplicações em camadas ou de múltiplos 
fluxos individuais separados. Da mesma maneira que acontece com a multimídia 
armazenada de fluxo contínuo, esta categoria também demanda de uma rede com 
vazão média que seja maior que a taxa de consumo de vídeo. 
 
 
3- Sistemas de vídeo de fluxo contínuo podem ser classificados em três categorias. 
Relacione e descreva de modo resumido cada uma dessas categorias. Explique a sua 
resposta. 
Os sistemas de vídeo de fluxo contínuo podem ser classificados em três categorias: UDP 
de fluxo contínuo, HTTP de fluxo contínuo e HTTP de fluxo contínuo adaptativo, sendo 
este primeiro menos usado. Uma característica presente em ambas categorias é a 
utilização de buffer de aplicação no lado do cliente para reduzir os atrasos, além de 
amenizar problemas relacionados a largura de banda disponível. Com o UDP de fluxo 
contínuo, o vídeo é transmitido pelo servidor a uma taxa correspondente à taxa de 
consumo do cliente, com uma temporização nos trechos do vídeo. Uma característica 
interessante sobre esta categoria é que, ao mesmo tempo que ocorre o fluxo de vídeo 
entre o servidor e cliente, existe uma conexão de controle que permite ao cliente enviar 
alguns comandos de controle de reprodução. Já no HTTP de fluxo contínuo, o vídeo é 
armazenado como um arquivo no servidor, com uma URL específica que o usuário pode 
utilizar para estabelecer a conexão e baixar o arquivo. Uma vez iniciado o download, à 
medida que buffer do cliente exceder o limite preestabelecido, o vídeo é reproduzido. 
Utilizar HTTP sobre TCP, trás como vantagem a possibilidade do vídeo atravessar 
firewalls e NATs de maneira facilitada (se comparado ao UDP). Porém, o fato de todos 
os clientes receberem a mesma codificação, pode ser interpretado como desvantagem. 
Para solucionar isso, o Fluxo Contínuo Adaptativo Dinamicamente sobre o HTTP (DASH) 
foi criado para solucionar tal problema. Nesta categoria de vídeo de fluxo contínuo o 
vídeo é codificado em diversas versões distintas, com uma taxa de bits e diferente níveis 
de qualidade e armazenada em URLs diferente que pode ser requisitada pelo usuário e 
reproduzida a versão mais adequada. 
 
4- Relacione três desvantagens do UDP de fluxo contínuo. Explique a sua resposta. 
 
O UDP de fluxo contínuo com taxa constante pode travar, deixando de proporcionar 
uma reprodução contínua. Outras desvantagens que podemos citar é o fato do tráfego 
UDP ser bloqueado por muitos firewalls e o fato de exigir um servidor de controle de 
mídia (RTSP). 
 
 
5- Com o HTTP de fluxo contínuo, o buffer de recepção do TCP e o buffer da aplicação 
cliente são a mesma coisa? Se não forem, como eles interagem? Explique a sua 
resposta. 
 
Um vídeo previamente baixado pelo cliente é armazenado no buffer da aplicação. 
Quando o buffer de envio do TCP atinge seu tamanho máximo, o servidor é impedido 
de efetuar o envio dos bytes do arquivo de vídeo para o socket por algum tempo. No 
lado do cliente, a aplicação reproduz os dados do buffer de recepção do TCP e transfere 
os bytes para o buffer da aplicação do cliente. Concomitantemente, de tempo em 
tempo, a aplicação do cliente retém quadros de vídeo do seu buffer, descompacta os 
quadros e os exibe no visor do dispositivo do usuário. 
 
6- Além das considerações relacionadas à rede, como atraso, perda e desempenho da 
largura de banda, existem muitos fatores adicionais que entram no projeto de uma 
estratégia de seleção de cluster. Quais são eles? Explique a sua resposta. 
Além dos fatores apresentados, a carga aplicada aos clusters é outro fator a se 
considerar no projeto de uma estratégia de seleção, pois o direcionamento dos clientes 
não deveriam ocorrer para clusters sobrecarregados. Além disso, a distribuição do ISP, 
mais precisamente os seus custos é outra característica a se considerar. Tal seleção deve 
ocorrer de modo que esses ISPs específicos sejam selecionados para transportar o 
tráfego da rede de distribuição de conteúdo (CDN) para o cliente, considerando 
estruturas de custo distintas nos relacionamentos entre os ISPs e os clusters, de tal 
modo que tais custos sejam os menores possíveis. 
 
 
 
7- Qual é a diferença entre atraso fim a fim e variação de atraso do pacote? Quais são as 
causas da variação de atraso? Quais são as causas da variação de atraso do pacote? 
Explique a sua resposta. 
 
O atraso de fim a fim consiste no acúmulo de atrasos de processamento, de transmissão 
e de criação de filas nos roteadores (jitter). Já a variação de atraso do pacote, pode ser 
interpretado como o tempo existente entre o momento em que um pacote é criado na 
fonte até o instante em que é recebido no destinatário, ou seja, é o tempo necessário 
para um pacote chegar ao seu destino. A variação de atraso ocorrem quando há atrasos 
variáveis na fila na qual os pacotes estão trafegando nos roteadores. Esta variação pode 
ser eliminada com a utilização de marcas de tempo, número de sequência e atraso na 
reprodução. Por outro lado, no atraso de fim a fim, caso o atraso seja superior a um 
limite, tais pacotes podem ser considerados perdidos. 
 
 
8- Como os diferentes fluxos RTP em sessões diferentes são identificados por um 
receptor? Explique a sua resposta. 
 
Os diferentes fluxos RTP em sessões diferentes são identificadas pelo receptor através 
de pacotes RTP numerados em sequência, contendo o tipo de carga útil ou marcas de 
tempo de modo identificadonos pacotes. 
 
9- Como os diferentes fluxos internos à mesma sessão são identificados? Explique a sua 
resposta. 
Através da numeração de diferentes portas é possível identificar os fluxos. 
 
10- Dê um exemplo de disciplina de escalonamento que não é conservadora de trabalho. 
Explique a sua resposta. 
A disciplina de escalonamento FIFO, mais precisamente, a disciplina de enfileiramento 
de conservação de trabalho nunca permite a ociosidade do enlace enquanto houver 
pacotes enfileirados para transmissão. Destarte desta informação, podemos citar como 
exemplo para escalonamento em que não há conservação de trabalho, a multiplexação 
por divisão de tempo, pois neste cenário o tempo é dividido em quadros com duração 
definidas, onde cada quadro é dividido em um número fixo de compartimentos e cada 
slot é reservado para conexão exclusiva. 
 
 
11- O SIP (Session Initiation Protocol) é um dos protocolos mais utilizados para controlar 
as sessões de comunicação para voz, vídeo e outros serviços multimídia. Considerando 
o modelo de referência OSI, o protocolo SIP pertence à qual camada. Explique a sua 
resposta. 
Camada de aplicação, pois o protocolo SIP foi projetado para operar sobre a camada de 
aplicação considerando o modelo de referência OSI, pois possui a função de realizar 
chamadas fazendo uso da rede IP, desconsiderando o tipo de mídia a ser transferida. 
 
12- Aplicações como VoIP são consideradas parte de uma classe maior de aplicações em 
que se podem estabelecer sessões entre dois ou mais usuários para trocar vários 
fluxos de informação multimídia (voz, vídeo, etc.). O IETF (Internet Engineering Task 
Force) elaborou um protocolo para permitir a criação e o gerenciamento dessas 
seções. 
Esse protocolo permite efetuar toda a sinalização necessária para estabelecer, por 
exemplo, as codificações utilizadas pelas diferentes mídias e a localização dos usuários 
pertencentes a uma sessão. Diante da citação, qual protocolo é citado? Explique a sua 
resposta. 
 
Para tal situação, o protocolo SIP é compatível com as características apresentadas. Este 
Protocolo de Inicialização de Sessão fornece mecanismos para estabelecer chamadas 
entre dois usuários através de uma rede IP, permitindo avisar ao destinatário da ligação 
que o remetente deseja iniciar uma chamada, assim como encerrá-la. Este protocolo 
provê também mecanismos que possibilitam ao remetente determinar o endereço IP 
do destinatário. Outra possiblidade propiciada pelo SIP está a possibilidade de gerenciar 
as chamadas, possibilitando adicionar novos fluxos de mídia, alterar codificação, 
convidar outros participantes ou ainda transferir ligações. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
13- Explique com suas palavras a figura abaixo. 
 
 
 
A imagem acima representa a ilustração dos procedimentos realizados por um vídeo de 
fluxo contínuo. Na primeira etapa temos o vídeo armazenado que é transferido para o 
buffer e enviado para o cliente que o reproduz. Porém, é possível detectar um atraso 
constante na rede que realiza a transferência do vídeo, assim o vídeo não é enviado por 
completo antes de iniciar sua reprodução, ou seja, o cliente é capaz de reproduzir o 
início do vídeo sem mesmo ter recebido seu fim. 
 
14- Explique com suas palavras a figura abaixo. 
 
 
 
Neste cenário está presente a representação da transmissão de um vídeo contínuo, 
porém com enfoque à quantidade de blocos de vídeo no decorrer do tempo. Em 
primeiro momento, a transferência é realizada com taxa constante, com tempo de 
atraso variável. Quando o cliente inicia a reprodução, ele recebe os blocos do vídeo com 
tempos de atraso diferentes, tendo que aguardar o recebimento do pacote para 
continuar a reprodução de maneira constante. Assim, ocorre uma variação na taxa para 
se adaptar ao congestionamento e ao fluxo da transmissão. Em relação ao uso dos 
protocolos de transporte, isso irá depender do objetivo da aplicação. Se for necessário 
uma garantia em relação a qualidade de serviço, deve-se utilizar o UDP. Se o objetivo 
for promover uma maior velocidade, utiliza-se TCP. 
 
 
 
 
15- Explique com suas palavras a figura abaixo. 
 
 
O atraso na reprodução fixa é representada acima, na qual é reduzida ao realizar o 
processo de entrega. A figura está presente a relação entre a perda e comportamento 
dos pacotes ao longo do intervalo de tempo. Os pacotes não são recebidos de maneira 
regular, devido ao atraso da rede. A primeira variação de atraso poderá acontecer num 
tempo entre a diferença provida pelo tempo de entrega (p) e a reprodução (r) que 
pode se cumprir e o pacote excedente a esse intervalo será, portanto, perdido. Após a 
geração e entrega dos pacotes, um método para diminuir o atraso na reprodução 
poderá ser implementado, tomando por base o tempo da diferença entre a entrega e a 
reprodução (p-r), de modo a diminuir as perdas dos pacotes, realizando para isso o 
cálculo de uma média (reta em azul). Já na reprodução, é possível recuperar os pacotes 
que porventura foram perdidos, bem como identificar o trecho onde a perda ocorreu. 
Assim, a perda de pacotes é reduzida e a taxa é mantida fixa.