Atraso em Comutação de Pacotes - Apostila de Redes de Computadores

Neste tutorial de nossa Apostila de Redes, iremos aprender um importante conceito em redes do tipo Comutação de Pacotes, que são os atrasos.

Veremos os principais tipos de atraso: Fila, Transmissão e Propagação, e como isso afeta as redes de computadores.

Atraso em Redes de Computadores

Quando falamos em uma rede do tipo comutação de pacotes, estamos falando de uma troca de informações entre sistemas finais.

Ou seja, sai um dado de seu computador, percorre fios, anda pela atmosfera e pode passar por diversos roteadores ao redor do mundo, antes de chegar em outro sistema final (uma troca de e-mails, por exemplo).

Basicamente, os atrasos ocorrem em nós da redes, que são sistemas finais ou roteadores.
Quando um nó chega em um roteador, este vai ler seu cabeçalho de informações para saber suas informações (tamanho, pra onde o pacote deve ir, de onde veio etc) para poder escolher o melhor enlace para aquele pacote.

Essa escolha leva um tempo, caso o enlace esteja ocupado, haverá uma espera, também pode acontecer do nós seguinte estar cheio de outros pacotes, e mais atrasos surgirão.

Veremos a seguir, detalhadamente, os principais tipos de atrasos de pacotes.

Tipos de Atraso em Redes de Computadores

Atraso de Fila

Quando um pacote chega em um roteador, ele não é imediatamente enviado para o próximo nó.

Em um dia de muito tráfego, um roteador pode receber, ao mesmo tempo, diversos pacotes.
Haverá atraso, pois o roteador precisa ler as informações de cada pacote e decidir para qual enlace deve enviar o pacote para chegar ao próximo nó.

Se a fila já estiver lotada e estiver ocorrendo a transmissão de algum pacote, teremos um atraso maior ainda.

Atraso de Transmissão

Um pacote é transmitido para o próximo nó, via enlace, somente após chegar no roteador e ter suas informações de cabeçalho processadas.

Essa transmissão não é imediata, e cada roteador tem uma velocidade diferente de transmissão.
Por exemplo, se seu roteador tiver velocidade de 'x' pacotes por segundo, e seu pacote de informações tem  'y' pacotes, haverá um atraso de 'y/x' segundos para a transmissão desses dados.

Assim, o atraso de transmissão é o tempo que o roteador levar para colocar os bits dos pacotes para fora do roteador.

É fácil notar que, quanto maiores forem os pacotes ou menores as velocidades de transmissão, maior será o atraso.

Atraso de Propagação

Ok, o pacote chegou, esperou na fila e já foi transmitido. E agora?

Agora ele será levado de nó para outro, através de um enlace, que pode ser através de ondas eletromagnéticas no ar, ou por meios de fios.
Ou seja, o pacote tem que ser propagado.

Por mais que você envie uma mensagem, via e-mail, Facebook etc, para um amigo do outro lado do mundo, e aparente que esse processo foi instantâneo, absolutamente nada no universo é propagado instantaneamente.

A maior velocidade possível, é a da luz.
Ou seja, para um pacote ir de um nó para outro, leva-se um tempo, é o chamado atraso de propagação.

Curso de Redes de Computadores com Certificado

Entendeu agora por que há atrasos na Internet?
Ficou bem claro os atrasos que ocorrem na fila, na transmissão e propagação dos pacotes?
Sim, não ?

Pois é, mas a maioria das pessoas não sabem disso.
E o pior, a maioria dos profissionais de Redes não tem esses conhecimento.

Mas você sim, afinal, é um aluno do Curso Redes Progressiva.
O primeiro passo, que é estudar, você já deu!

O próximo é obter seu certificado do Curso de Rede, para entrar no Mercado de Trabalho.
Criamos um artigo especial, mostrando como fazer isso!

A Rede de Computadores Ideal e Perfeita

Agora que já temos mais conhecimento de Redes de Computadores, como o que são ISP e Comutação de Circuitos e Pacotes, iremos aprender os principais problemas que os profissionais de redes vem enfrentando, e solucionando, no decorrer dos anos.

A Rede de Computadores Ideal

O que seria, para você, uma Rede ideal, perfeita?
Por exemplo, como a Internet poderia ser a ideal?

Certamente, você iria citar a velocidade. Quanto mais rápida a internet, ou seja, a troca de pacotes, melhor seria a Internet.

Se seus downloads não fossem cancelados, vídeos do Youtube não perdessem a qualidade ou tivesse perda de dados, também seria perfeito.

Outro fator chave seria a segurança. Saber que seus dados saem de seu computador e só chegarão no servidor de seu Internet Banking ou daquelas lojas online onde você usa seu cartão de crédito, sen risco de roubo de dados, certamente iria te deixar mais seguro, não?

Os Problemas das Redes de Computadores

Pois é, infelizmente as redes estão de longe de serem ideais, mas estamos chegando perto!

Há diversos fatores que prejudicam nossas redes, como lentidão, perda de dados, possibilidade de uma invasão hacker, injeção de vírus, falhas no hardware, dependência de energia e ambiente ideal (temperaturas e umidade adequados para um servidor), etc etc.

Porém, estamos evoluindo muito no decorrer dos anos.
Nossa Internet está cada vez mais veloz, confiável e com poucas perdas de dados.

Nos próximos tutoriais iremos aprender sobre atraso de pacotes, perda e vazão.
Entenderemos os principais problemas para, em seguida, ver as soluções que os profissionais de rede vêm utilizando no decorrer dos anos.

Quem sabe você, no futuro, ajudará a melhorar a qualidade das redes!
Certamente você seria bem recompen$ado!

Comutação de Circuitos e Comutação de Pacotes

Nesta aula de nosso Curso de Redes de Computadores, iremos estudar duas importantes maneiras de se levar uma informação de um sistema final até outro, que pode ser feito através da comutação de circuitos ou através da comutação de pacotes.

Comutação de Circuitos em Redes de Computadores

Quando dois sistemas finais se conectam via comutação de circuitos, todos os recursos para essa troca de informações são previamente reservados (como enlaces, taxa de transmissão, buffer etc).

Um exemplo clássico de comutação de circuitos, é o caso de um telefonema.
Quando você telefona pra uma pessoa, um canal é reservado somente para você falar com aquela pessoa.

Não importa quanto tempo fiquem nisso, ou mesmo se estão usando a linha.
Os recursos para esse tipo de rede são únicos para cada troca de informações.

Vamos supor que esteja em Fortaleza e queira fazer uma ligação pro Rio de Janeiro.
A rede telefônica vai buscar um enlace livre de Fortaleza até Recife, por exemplo. Reservou.
Em seguida, outro meio de garantir a rede, agora entre Recife e Salvador. Achou, reserva.
E o mesmo para Salvador até o Rio de Janeiro.

Pronto. Três enlaces usados e reservados somente pra sua ligação.
Não há garantia que vá existir enlaces livre, uma vez iniciada a conexão nesse tipo de rede, seu uso é garantido até o término da ligação.

Comutação de Pacotes em Redes de Computadores

Diferente da comutação de circuitos, na comutação de pacotes, quando dois sistemas finais querem se comunicar, nenhum recurso é previamente reservado para que isso seja possível.

Os pacotes saem de um sistema final, chegam em um comutador de pacotes e estes sempre buscam novos enlaces, menos congestionados, para seguirem seu rumo ao sistema final de destino. Não há garantias que vai sempre encontrar um percurso, muito menos um meio reservado antes de iniciar o processo de envio.

Inclusive, se for para um enlace 'congestionado' por outros, esses pacotes terão que esperar em um buffer (buffer de saída, localizado no comutador de pacotes). Vale lembrar que os pacotes só são transmitidos de um enlace quando todos os bits deste pacote já estiverem juntos.

Comutador de Pacotes versus Comutador de Circuitos

Como nosso Curso de Redes tende mais para o lado da informática, estudaremos bem mais detalhadamente a comutação de pacotes. Porém, é importante sabermos sobre a comutação de circuitos.

Quando um sistema final se conecta a outra via comutador de circuitos, vários meios são reservados somente para aquela rede. Porém, dificilmente esse caminho será usado todo o tempo.

Uma ligação telefônica não usa a linha todo o tempo, a troca de informações não é incessante.

Ou seja, há desperdício do uso da rede nos comutadores de circuitos.

Na comutação de pacotes, há bem menos desperdício.

A cada comutador que um pacote chega, ele é enviado para um enlace menos congestionado, sendo um sistema mais eficiente nesse quesito.

Porém, pode acontecer sim de todos os enlaces estarem ocupados, e se os buffers nos comutadores de pacotes também estiverem, haverá perda de pacotes. Essa perda não existe na comutação de circuitos, pois os recursos já são reservados só para aquela ligação entre sistemas finais.

Curso de Redes de Computadores com Certificado

E aí, entendeu direitinho a comutação de circuitos e pacotes?
A diferença de um pro outro, vantagens e desvantagens?

Se sim, parabéns, são conceitos importantíssimos, que infelizmente boa parte dos profissionais de Redes não sabem. Mas como você está estudando pelo Curso de Redes do Projeto Progressivo, certamente se tornará um ótimo profissional.

Porém, para entrar no Mercado de Trabalho nessa área, e em todas as outras, é necessário provar que estudou, obtendo sua certificação. Mas, não se preocupe, vamos te mostrar como conseguir a sua, estudando de casa mesmo: