Problemas 1. Imagine que você tenha treinado Bernie, seu cachorro São Bernardo, para carregar uma caixa de três fitas cheio, considere isso uma emergência.) Cada uma dessas fitas contém 7 gigabytes. O cachorro pode viajar a seu lado, onde quer que você esteja, a 18 km/h. Para que intervalo de distâncias Bernie terá uma taxa de dados mais alta que uma linha de transmissão cuja taxa de da dos (excluindo o overhead) é de 150 Mbps? R-O cão pode transportar 21 gigabytes, ou 168 gigabits. A velocidade de 18 km/h é igual a 0,005 km/s. O tempo para percorrer a distância x km é x /0,005 /0,005 = 200 x segundos, o que significa uma taxa de dados de 168/200 x Gbps ou 840/ x x Mbps. Para x <5,6 <5,6 km, o cão tem uma taxa mais alta que a linha de comunicação.
2. Uma alternativa para uma LAN é simplesmente instalar um grande
sistema de tempo compartilhado (timesharing) com terminais para todos os usuários. Apresente duas vantagens de um sistema cliente/servidor que utilize uma LAN. R-O modelo de LAN pode ser ampliado de forma incremental. Se a LAN é apenas um longo cabo, ela não pode ser desativada por uma falha isolada (se os servidores forem replicados). Provavelmente ela terá um custo mais baixo. Esse modelo oferece maior capacidade de computação e melhores interfaces interativas.
3. O desempenho de um sistema cliente/servidor é influenciado por dois
fatores de rede: a largura de banda da rede (quantos bits/s ela pode transportar) e a latência (quantos Segundos o primeiro bit leva para ir do cliente até o servidor). Dê um exemplo de uma rede que exibe alta largura de banda e alta latência. Depois, dê um exemplo de uma rede com baixa largura de banda e baixa latência. R- Um link de fibra transcontinental pode ter muitos gigabits/s de largura de banda, mas a latência também será alta devido à velocidade de propagação da luz por milhares de quilômetros. quilômetros. Em contraste, um modem de 56 kbps que chamar um computador no mesmo edifício terá baixa largura de banda e baixa latência.
4. Além da largura de banda e da latência, que outro parâmetro é necessário para permitir uma boa caracterização da qual idade de serviço oferecida por uma rede empregada para Tráfego de voz digitalizada? R- É necessário um tempo de entrega uniforme para voz, e assim a quantidade de flutuação na rede é importante. Isso poderia ser expresso como o desvio padrão do tempo de entrega. A existência de um pequeno retardo mas com grande variabilidade na realidade é pior que um retardo um pouco mais longo com baixa variabilidade.
5. Um fator que influencia no retardo de um sistema de comutação de
pacotes store-andforward é o tempo necessário para armazenar e encaminhar um pacote por um switch. Se o tempo de comutação é 10 s, é provável que esse seja um fator importante na resposta deum sistema cliente/servidor quando o cliente está em Nova York e o servidor está na Califórnia? Suponha que a velocidade de propagação em cobre e fibra seja igual a 2/3 da velocidade da luz no vácuo. R- Não. A velocidade de propagação é 200.000 km/s ou 200 metros/ms. Em
10 ms, o sinal percorre 2 km. Desse modo, cada switch adiciona o equivalente a 2 km de cabo extra. Se o cliente e o servidor estiverem separados por 5000 km, o percurso de até mesmo 50 switches só adicionará 100 km ao caminho total, o que corresponde a apenas 2%. Portanto, o retardo de comutação não é um fator importante sob essas circunstâncias. 6. Um sistema cliente/servidor usa uma rede de satélite, com o satélite a uma altura de 40.000 km. Qual é a melhor retardo em resposta a uma solicitação? R- A solicitação tem de subir e descer, e a resposta também tem de subir e descer. O comprimento total do caminho percorrido é portanto 160.000 km. A velocidade da luz no ar e no vácuo é 300.000 km/s, e assim o retardo de propagação sozinho é 160.000/300.000 s ou cerca de 533 ms.
7. No futuro, quando todo mundo tiver um terminal doméstico conectado a
uma rede de computadores, será possível realizar plebiscitos instantâneos sobre questões importantes. É provável que a política atual seja eliminada, permitindo que as pessoas expressem seus desejos de uma maneira mais direta. Os aspectos positivos dessa democracia direta são óbvios; analise alguns dos aspectos negativos. R- É óbvio que não existe apenas uma resposta correta nesse caso, mas os pontos a seguir parecem relevantes. O sistema atual tem muita inércia (cheques e saldos) incorporada a ele. Essa inércia pode servir para impedir que os sistemas legal, econômico e social sejam virados de cabeça para baixo toda vez que um partido diferente chegar ao poder. Além disso, muitas pessoas guardam opiniões fortes sobre questões sociais controvertidas, sem realmente conhecerem os fatos relevantes para o assunto. Permitir que opiniões mal debatidas sejam transformadas em lei pode ser algo indesejável. Os efeitos potenciais de campanhas de publicidade realizadas por grupos de interesses especiais de um tipo ou de outro também têm de ser considerados. Outra questão importante é a segurança. Muitas pessoas poderiam se preocupar com o fato de algum garoto de 14 anos invadir o sistema e falsificar os resultados.
8. Um conjunto de cinco roteadores deve ser conectado a uma sub-rede
ponto a ponto. Entre cada par de roteadores, os projetistas podem colocar uma linha de alta velocidade, uma linha de média velocidade, uma linha de baixa velocidade ou nenhuma linha. Se forem necessários 100 ms do tempo do computador para gerar e inspecionar cada topologia, quanto tempo será necessário para inspecionar todas elas? R-Chame os roteadores de A, B, C , D e E . Existem dez linhas potenciais: AB, AC ,AD, AE , BC , BD, BE ,CD, CE eDE . Cada uma dessas linhas tem quatro possibilidades (três velocidades ou nenhuma linha). E assim, o número total de topologias é 4 10=1.048.576. A 100 ms cada, será necessário o tempo de 104.857,6 segundos, ou pouco mais de 29 horas para inspecionar todas elas.
9. Um grupo de 2 n - 1 roteadores está interconectado em uma árvore
binária centralizada, com um roteador em cada nó da árvore. O roteador i se comunica com o roteador j enviando uma mensagem à raiz da árvore. Em seguida, a raiz envia a mensagem de volta para j. Derive uma expressão aproximada para o número médio de hops (pulos) por mensagem para um grande valor de n, partindo do princípio de que todos os pares de roteadores são igualmente prováveis. R- O caminho médio de roteador para roteador é duas vezes o caminho médio de roteador para a raiz. Numere os níveis da árvore com a raiz tendo o
número 1 e o nível mais profundo como n. O caminho desde a raiz até o nível n exige n – 1 hops (saltos), e 0,50 dos roteadores está nesse nível. O caminho desde a raiz até o nível n –1 tem 0,25 dos roteadores e um comprimento igual a n –2 hops. Consequentemente, o comprimento do caminho médio, l , é dado por:
Essa expressão se reduz a l =n – 2. Portanto, o caminho médio de roteador a roteador é 2n – 4. 10. Uma desvantagem de uma sub-rede de difusão é a capacidade desperdiçada quando há vários hosts tentando acessar o canal ao mesmo tempo. Como um exemplo simples, suponha que o tempo esteja dividido em slots discretos, com cada um dos n hosts tentando usar o canal com probabilidade p durante cada slot. Que fração dos slots é desperdiçada em consequência das colisões? R- Faça a distinção entre n+2 eventos. Os eventos de 1 a n consistem na tentativa bem-sucedida do host correspondente de usar o canal, isto é, sem uma colisão. A probabilidade de cada um desses eventos é p(1 – p)n-1. O evento n+1éumcanal inativo, com probabilidade (1 – p)n. O evento n+ 2 é uma colisão. Tendo em vista que esses n + 2 eventos são exaustivos, a soma de suas probabilidades tem de ser a unidade. A probabilidade de uma colisão, que é igual à fração de slots desperdiçados, é então simplesmente: 1 – np(1 – p)n-1 – (1 – p)n. 11. Quais são as duas razões para a utilização de protocolos dispostos em camadas? R- Entre outras razões para a utilização de protocolos em camadas, seu emprego conduz à quebra do problema de projeto em fragmentos menores e mais manejáveis; além disso, a divisão em camadas significa que os protocolos podem ser alterados sem afetar protocolos de níveis mais altos ou mais baixos.
12. O presidente da Specialty Paint Corp. resolve trabalhar com uma
cervejaria local com a finalidade de produzir um a lata de cerveja invisível (como uma medida higiênica). O presidente pede que o departamento jurídico analise a questão e este, por sua vez, entra em contato com o departamento de engenharia. Como resultado, o engenheiro-chefe entra em contato com o funcionário de cargo equivalente na outra empresa para discutir os aspectos técnicos do projeto. Em seguida, os engenheiros enviam um relatório a seus respectivos departamentos jurídicos, que então discutem por telefone os aspectos legais. Por fim, os presidentes das duas empresas discutem as questões financeiras do negócio. Esse é um exemplo de protocolo em várias camadas no sentido utilizado pelo modelo OSI? R- Não. No modelo de protocolos da ISO, a comunicação física só tem lugar na camada mais baixa, não em todas as camadas.
13. Qual é a principal diferença entre a comunicação sem conexão e a comunicação orientada a conexões? R- A comunicação orientada a conexões tem três fases. Na fase de estabelecimento, é feita uma solicitação para configurar uma conexão. Somente após essa fase ter sido concluída com sucesso, a fase de
transferência de dados pode ser iniciada e os dados podem ser transportados. Em seguida, vem a fase de liberação. A comunicação sem conexões não tem essas fases. Ela simplesmente envia os dados.
14. Duas redes podem oferecer um serviço orientado a conexões bastante confiável. Uma delas oferece um fluxo de bytes confiável e a outra um fluxo de mensagens confiável. Elas são idênticas? Se forem, por que se faz essa distinção? Se não, dê um exemplo de como elas diferem. R- Os fluxos de mensagens e bytes são diferentes. Em um fluxo de mensagens, a rede mantém o controle dos limites das mensagens. Em um fluxo de bytes, isso não acontece. Por exemplo, suponha que um processo grave 1.024 bytes para uma conexão, e que um pouco mais tarde grave outros 1.024 bytes. Em seguida, o receptor faz a leitura de 2.048 bytes. Com um fluxo de mensagens, o receptor obterá duas mensagens de 1.024 bytes cada. No caso de um fluxo de bytes, os limites de mensagens não são levados em consideração, e assim o receptor irá receber os 2.048 bytes como uma única unidade. O fato de terem existido originalmente duas mensagens distintas é perdido.
15. O que significa "negociação" em uma discussão sobre protocolos de rede? Dê um exemplo. R- A negociação significa fazer ambos os lados concordarem sobre alguns parâmetros ou valores a serem usados durante a comunicação. O tamanho máximo do pacote é um exemplo, mas existem muitos outros.
16. Na Figura 1.19, é mostrado um serviço. Há outros serviços implícitos nessa figura? Nesse caso, onde? Se não, por que não? R- O serviço mostrado é o serviço oferecido pela camada k à camada k + 1. Outro serviço que deve estar presente se encontra abaixo da camada k, ou seja, o serviço oferecido à camada k pela camada subjacente k – 1.
17. Em algumas redes, a camada de enlace de dados trata os erros de
transmissão solicitando a retransmissão dos quadros danificados. Se a probabilidade de um quadro estar danificado é p, qual é o número médio de transmissões necessárias para enviar um quadro? Suponha que as confirmações nunca sejam perdidas. R- A probabilidade, Pk, de um quadro exigir exatamente k transmissões é a probabilidade das primeiras k – 1 tentativas falharem, pk -1, vezes a probabilidade da k -ésima transmissão ser bem-sucedida, (1 – p). O número médio de transmissões é então:
18. Determine qual das camadas do modelo OSI trata de cada uma das tarefas a seguir: a. Dividir o fluxo de bits transmitidos em quadros. b. Definir a rota que será utilizada na sub-rede. R-(a) Camada de enlace de dados. (b) Camada de rede.
19. Se a unidade permutada no nível de enlace de dados for chamada quadro
e a unidade permutada no nível de rede for chamada pacote, os quadros irão encapsular pacotes ou os pacotes irão encapsular os quadros? Explique sua resposta.
R- Quadros encapsulam pacotes. Quando um pacote chega à camada de enlace de dados, todo o conjunto, cabeçalho, dados e tudo mais, é usado como campo de dados de um quadro. O pacote inteiro é inserido em um envelope (o quadro), por assim dizer (supondo-se que ele caiba no quadro).
20. Um sistema tem uma hierarquia de protocolos com n camadas. As
aplicações geram mensagens com M bytes de comprimento. Em cada uma das camadas, é acrescentado um cabeçalho com h bytes. Que fração da largura de banda da rede é preenchida pelos cabeçalhos? R- Com n camadas e h bytes adicionados por camada, o número total de bytes de cabeçalho por mensagem é hn, e assim o espaço desperdiçado em cabeçalhos é hn. O tamanho total da mensagem é M +nh; portanto, a fração da largura de banda desperdiçada em cabeçalhos é hn/(M + hn).
21. Cite dois aspectos em que o modelo de referência OSI e o modelo de
referência TCP/IP são iguais. Agora, cite dois aspectos em que eles são diferentes. R- Ambos os modelos são baseados em protocolos colocados em camadas. Ambos têm camadas de rede, transporte e aplicação. Nos dois modelos, o serviço de transporte pode fornecer um fluxo de bytes fim a fim confiável. Por outro lado, eles diferem em diversos aspectos. O número de camadas é diferente, o TCP/IP não tem camadas de sessão ou de apresentação, o OSI não admite interligação de redes, e o OSI tem serviço orientado a conexões e sem conexões na camada de rede.
22. Qual é a principal diferença entre o TCP e o UDP?
R- OTCP é orientado a conexões, enquanto o UDP é um serviço sem conexões.
23. A sub-rede da Figura 1.25 (b) foi projetada para resistir a uma guerra
nuclear. Quantas bombas seriam necessárias para particionar os nós em dois conjuntos desconectados? Suponha que qualquer bomba destrua um nó e todos os links conectados a ele. R- Os dois nós do canto superior direito podem ser desconectados do restante por três bombas que derrubam os três nós aos quais eles estão conectados. O sistema pode resistir à perda de dois nós quaisquer.
24. A cada 18 meses, a Internet praticamente dobra de tamanho. Embora
ninguém possa dizer com certeza, estima-se que havia 100 milhões de hosts em 2001. Use esses dados para calcular o número previsto de hosts da Internet em 2010. Você acredita nisso? Explique por que ou por que não. R- A duplicação a cada 18 meses significa um ganho de quatro vezes em 3 anos. Em9 anos, o ganho é então 4 3, ou 64, levando a 6,4 bilhões de hosts. Minha opinião pessoal é que esse número é muito conservador, pois provavelmente nessa época todo televisor do mundo e talvez bilhões de outros aparelhos eletrodomésticos estarão em LANs domésticas conectadas à Internet. O usuário médio no mundo desenvolvido talvez tenha então dezenas de hosts da Internet.
25. Quando um arquivo é transferido entre dois computadores, são possíveis duas estratégias de confirmação. Na primeira, o arquivo é dividido em pacotes, que são confirmados individualmente pelo receptor, mas a transferência do arquivo como um todo não é confirmada. Na segunda, os
pacotes não são confirmados individualmente mas, ao chegar a seu destino, o arquivo inteiro é confirmado. Analise essas duas abordagens. R- Se a rede tende a perder pacotes, é melhor confirmar cada um separadamente, de modo que os pacotes perdidos possam ser retransmitidos. Por outro lado, se a rede é altamente confiável, o envio de uma única confirmação no fim da transferência inteira poupa largura de banda no caso normal (mas exige que o arquivo inteiro seja retransmitido até mesmo se um único pacote se perder).
26. Por que o ATM usa células pequenas de tamanho fixo?
R- Células pequenas de tamanho fixo podem ser roteadas por switches com rapidez e completamente em hardware. Células de tamanho fixo e pequeno também tornam mais fácil a criação de hardware capaz de tratar muitas células em paralelo. Além disso, elas não bloqueiam as linhas de transmissão por um tempo muito longo, facilitando o oferecimento de garantias de qualidade de serviço.
27. Qual era o comprimento de um bit em metros no padrão 802.3 original?
Utilize uma velocidade de transmissão de 10 Mbps e suponha que a velocidade de propagação no cabo coaxial seja igual a 2/3 da velocidade da luz no vácuo. R- A velocidade da luz no cabo coaxial é cerca de 200.000 km/s, que corresponde a 200 metros/ms. A 10Mbps, é necessário 0,1 ms para transmitir um bit. Portanto, o bit dura 0,1 ms e, durante esse tempo, ele se propaga por 20 metros. Desse modo, um bit tem 20 metros de comprimento.
28. Uma imagem tem 1024 768 pixels com 3 byte s/pixel. Suponha que a
imagem seja descompactada. Quanto tempo é necessário para transmitila por um canal de modem de 56 kbps? E por um modem a cabo de 1 Mbps? E por uma Ethernet de 10 Mbps? E pela Ethernet de 100 Mbps? R- A imagem tem 1.024×768×3 bytes ou 2.359.296 bytes. Isso corresponde a 18.874.368 bits. A 56.000 bits/s, ela demora cerca de 337,042 segundos. A 1.000.000 bits/s, ela leva cerca de 18,874 s. A 10.000.000 bits/s, ela demora aproximadamente 1,887 segundos. A 100.000.000 bits/s, ela demora cerca de 0,189 segundo.
29. A Ethernet e as redes sem fios apresentam algumas semelhanças e
algumas diferenças. Uma propriedade da Ethernet é a de que apenas um quadro pode ser transmitido de cada vez em uma rede Ethernet. A rede 802.11 compartilha essa propriedade com a Ethernet? Analise sua resposta. R- Pense no problema do terminal oculto. Imagine uma rede sem fios de cinco estações, de A até E , tal que cada estação esteja no alcance apenas de seus vizinhos imediatos. Então, A pode se comunicar com B ao mesmo tempo que D está se comunicando com E . Redes sem fios têm paralelismo potencial e, nesse aspecto, são diferentes da Ethernet.
30. As redes sem fios são fáceis de instalar, o que as torna econômicas, pois
em geral os custos de instalação são muito maiores que os custos do equipamento. Apesar disso, elas também têm algumas desvantagens. Cite duas delas. R- Uma desvantagem é a segurança. Todo entregador que por acaso esteja no edifício pode ouvir a rede. Outra desvantagem é a confiabilidade. As redes
sem fios cometem muitos erros. Um terceiro problema potencial é o tempo de duração da bateria, pois a maioria dos dispositivos sem fios tende a ser móvel.
31. Liste duas vantagens e duas desvantagens da existência de padrões internacionais para protocolos de redes. R- Uma vantagem é que, se todos usarem o padrão, cada um poderá se comunicar com todos os outros. Outra vantagem é que o uso disseminado de qualquer padrão proporcionará economias de escala, como ocorre com os chips VLSI. Uma desvantagem é o fato de os compromissos políticos necessários para se alcançar a padronização frequentemente levarem a padrões pobres. Outra desvantagem é que, depois que um padrão é amplamente adotado, torna-se muito difícil alterá-lo, mesmo que sejam descobertas novas técnicas ou melhores métodos. Além disso, na época em que ele for aceito, talvez esteja obsoleto.
32. Quando um sistema tem uma parte permanente e uma parte removível
(como uma unidade de CD-ROM e o CD-ROM), é importante que o sistema seja padronizado, de modo que empresas diferentes possam produzir as partes permanentes e as removíveis, para que elas sejam compatíveis entre si. Cite três 144exemplos fora da indústria de informática em que esses padrões internacionais estão presentes. Agora, cite três áreas fora da indústria de Informática em que eles não estão presentes. R-É claro que existem muitos exemplos. Alguns sistemas para os quais existe padronização internacional incluem os aparelhos reprodutores de CDs e seus discos, os reprodutores de fita do tipo walkman e as fitas cassetes de áudio, as câmeras e os filmes de 35 mm, e ainda os caixas eletrônicos e os cartões de bancos. As áreas em que tal padronização internacional é carente aparelhos de videocassete e fitas de vídeo (NTSC VHS nos Estados Unidos, PAL VHS em partes da Europa, SECAM VHS em outros países), telefones portáteis, luminárias e lâmpadas (voltagens diferentes em países diferentes), tomadas elétricas e plugues de aparelhos eletrodomésticos (cada país tem padrões diferentes), fotocopiadoras e papel (8,5 × 11 polegadas nos Estados Unidos, A4 em todos os outros países), porcas e parafusos (medidas inglesas versus métricas) etc.
33. Faça uma lista de atividades que você pratica todo dia em que são
utilizadas redes de computadores. Como sua vida seria alterada se essas redes de repente fossem desativadas?
34. Descubra quais são as redes usadas em sua escola ou em seu local de
trabalho. Descreva os tipos de redes, as topologias e os métodos de comutação utilizados.
35. O programa ping lhe permite enviar um pacote de teste a um dado local e
verificar quanto tempo ele demora para ir e voltar. Tente usar o ping para ver quanto tempo ele demora para trafegar do local em que você está até vários locais conhecidos. A partir desses dados, represente o tempo de trânsito de mão única pela Internet como uma função da distância. É melhor usar universidades, pois a localização de seus servidores é conhecida com grande precisão. Por exemplo, berkeley.edu está em Berkeley, Califórnia, mit.edu está em Cambridge, Massachusetts, vu.nl está em Amsterdã, Holanda, www.usyd.edu.au está em Sydney, Austrália e www.uct.ac.za está em Cidade do Capa, África do Sul.
36. Vá até o Web site da IETF, www.ietf.org, ver o que eles estão fazendo.
Escolha um projeto de que você goste e escreva um relatório de meia página sobre o problema e a solução proposta.
37. A padronização é muito importante no mundo das redes. A ITU e a ISO
são as principais organizações oficiais de padronização. Vá até seus Web sites, www.itu.org e www.iso.org, respectivamente, e conheça seu trabalho de padronização. Escreva um breve relatório sobre os tipos de itens que foram padronizados.
38. A Internet é composta por um grande número de redes. Sua organização
determina a topologia da Internet. Uma quantidade considerável de informações sobre a topologia da Internet está disponível on-line. Use um mecanismo de procura para descobrir mais sobre a topologia da Internet e escreva um breve relatório resumindo suas descobertas.
