ficha4

Universidade do Minho MEI/MIEI Eng. De Serviços em Rede 2022/2023

Ficha de auto-avaliação Nº4 – Multimedia Networking: Protocolos de Transporte

1. Objetivos

Efetuar a auto-avaliação de conhecimentos através da resolução de questões tipo.

2. Questões

Suporte a Tempo-Real: RTP/RTCP

  1. Na conceção de diversos serviços em rede os protocolos Real-Time Protocol (RTP) e Real-Time Control Protocol (RTCP) têm um papel importante.

    a. Diga qual o propósito destes protocolos e a forma como estão articulados numa mesma sessão.

    • RTP (Real-Time Protocol): Utilizado para a entrega de dados que têm requisitos de tempo real como áudio e vídeo. Permite a entrega sequencial e no tempo certo de multimídia.
    • RTCP (Real-Time Control Protocol): Funciona juntamente com o RTP, fornecendo feedback sobre a qualidade da distribuição dos dados, permitindo monitorizar e controlar a sessão. Juntos, facilitam a sincronização e a identificação dos participantes numa sessão de comunicação multimídia.

    b. Se o protocolo RTP não garante a entrega de dados em tempo-real porque razão é designado de “tempo-real”?

    • O termo "tempo-real" refere-se à intenção de entrega de dados para processamento ou reprodução em um tempo tão próximo quanto possível ao momento em que os dados são capturados. Mesmo sem garantir a entrega, o RTP é otimizado para reduzir atrasos, mantendo a sequência e permitindo a reprodução fluente de conteúdo multimídia.

    c. Descreva resumidamente que tipo de reports o RTCP contempla e a sua finalidade.

    • Reports do RTCP: Incluem relatórios de remetente (sender reports) que fornecem informações sobre a quantidade de dados enviados e a taxa de perda de pacotes, relatórios de recepção (receiver reports) que dão feedback sobre a qualidade da receção, e relatórios de SDES (Source Description) que fornecem informações sobre a identidade dos participantes. A finalidade é melhorar a qualidade da comunicação ajustando parâmetros de transmissão e diagnóstico de problemas.

Novas opções protocolares: SCTP e QUIC

  1. Apesar do TCP ser dos protocolos de transporte mais usado na Internet apresenta características que podem ser um inconveniente para certas aplicações.

    a. Explique a motivação subjacente ao aparecimento de protocolos como o SCTP e o QUIC.

    • SCTP e QUIC foram desenvolvidos para superar limitações do TCP como a sensibilidade a latência, falta de multistreaming, e lentidão no início da conexão. Eles oferecem melhorias como multiplexação de fluxos, entrega fora de ordem, recuperação de erro mais eficiente, e menor latência na inicialização de conexão, tornando-os mais adequados para aplicações que exigem desempenho e confiabilidade melhorados, como comunicações multimídia.

    b. Descreva as características do protocolo SCTP salientando as funcionalidades oferecidas ao nível aplicacional. Dê exemplos de aplicações ou serviços que podem beneficiar do seu uso.

    • Características do SCTP: Inclui multihoming (suporte para múltiplas interfaces de rede), multistreaming (permite múltiplos fluxos independentes de dados dentro de uma única conexão), e entrega de dados fora de ordem. Oferece confiabilidade sem bloqueio no nível de transporte.
    • Aplicações Beneficiadas: VoIP, transmissão de vídeo ao vivo, sistemas de mensagens instantâneas, onde a ordem e a integridade dos dados são críticas.

  2. Faça uma Avaliação comparativa dos protocolos SCTP, TCP e UDP em relação aos seus serviços levando em conta: “Reliable data transfer”; “Unordered data delivery” “Selective acks” “Multistreaming” e “Multihoming. Explique o funcionamento de cada serviço e para cada um dê exemplos de aplicações que baseadas em cada um deles.

    • Reliable Data Transfer:
      • TCP e SCTP oferecem transferência de dados confiável, enquanto UDP não.
      • Aplicações como transferência de arquivo e e-mail beneficiam-se da confiabilidade do TCP/SCTP.
    • Unordered Data Delivery:
      • UDP e SCTP permitem entrega de dados fora de ordem; TCP não.
      • Jogos online e streaming de vídeo podem se beneficiar da entrega de dados fora de ordem para manter a fluidez.
    • Selective Acks:
      • SCTP e TCP (com extensões) suportam ACKs seletivos para uma recuperação de erro mais eficiente.
      • Útil em aplicações que requerem uma recuperação rápida de pacotes perdidos como videoconferência.
    • Multistreaming:
      • SCTP permite múltiplos fluxos dentro de uma conexão; TCP e UDP não.
      • Beneficia aplicações que lidam com múltiplos tipos de dados simultaneamente, como alguns protocolos de comunicação.
    • Multihoming:
      • SCTP suporta multihoming; TCP e UDP não.
      • Aplicações que necessitam de alta disponibilidade e resistência a falhas, como servidores de banco de dados, podem se beneficiar do multihoming.

  3. Faça uma análise comparativa entre os tempos para estabelecimento de conexão entre os protocolos TCP, TCP+TLS e QUIC. Em cada situação descreva como é o processo de estabelecimento de conexão levando em conta o cenário de uma nova conexão.

    • TCP: Requer um handshake de três vias para estabelecer uma conexão, o que pode introduzir latência.
    • TCP+TLS: Além do handshake do TCP, requer um handshake adicional para o TLS, aumentando a latência.
    • QUIC: Combina transporte e negociação de segurança em um único handshake, reduzindo a latência em comparação ao TCP+TLS.
    • Em uma nova conexão, QUIC é mais rápido devido à sua eficiente negociação de parâmetros e suporte embutido para segurança.

  4. No HTTP/3 não utiliza TCP na camada de transporte. Faça uma avaliação comparativa entre HTTP/1.1, HTTP/2 e HTTP/3 levando em conta as diferenças relacionadas à camada de transporte e ainda relacionadas aos aspetos de segurança. Comente as vantagens e desvantagens associadas.

    • HTTP/1.1: Usa TCP. Cada requisição/resposta requer uma conexão TCP separada, causando latência.
    • HTTP/2: Também usa TCP, mas permite múltiplas requisições e respostas em paralelo sobre uma única conexão (multiplexação).
    • HTTP/3: Usa QUIC em vez de TCP, proporcionando uma inicialização de conexão mais rápida, multiplexação e recuperação de erro melhorada. Oferece segurança embutida similar ao TLS.
    • Vantagens de HTTP/3: Menor latência, melhor desempenho em conexões instáveis, segurança integrada.
    • Desvantagens de HTTP/3: Implementação e suporte mais complexos em comparação com as versões anteriores.