Comutação de Pacotes: Atrasos e Perdas de Pacotes

Em geral, os comutadores, que são os responsáveis por encaminhar os pacotes, estão ligados a vários enlaces. Para cada um desses enlaces, o roteador mantém um buffer de saída (uma fila de saída), que serve para armazenar os pacotes que estão para serem enviados pelo roteador por aquele enlace. O papel dos buffers é muito importante nos roteadores, pois, se os pacotes que estão chegando para serem transmitidos encontrarem o enlace ocupado, eles serão armazenados nesses buffers de saída.

Perceba que isso acrescenta mais um atraso além do já conhecido para armazenar e reenviar os pacotes. Esses atrasos variam de acordo com o nível de ocupação da rede. Como o espaço dos buffers é finito, é possível e até comum que um pacote que está chegando o encontre completamente lotado de outros pacotes que chegaram antes e estão esperando para serem encaminhados. Nesse caso, ocorrerá uma perda de pacote – o pacote que está chegando ou algum dos que estão esperando na fila é descartado.

Técnicas de Detecção de Erros

Quando enviamos bits por meio de um enlace, é possível que ocorram erros de transmissão que alterem o valor de um, ou mais desses bits, fazendo com que a mensagem representada por esses bits seja recebida de forma incorreta. Como não se pode evitar que os erros ocorram, é preciso que a rede forneça mecanismos para detectar quando eles acontecem.

As informações são transmitidas pelas placas de rede em grupos de bits, denominados de quadro (ou Frame). Se a informação que se deseja transmitir não cabe dentro de um quadro, ela é dividida em várias partes, de modo que cada parte possa ser transmitida dentro de um quadro. Cada quadro é composto tanto pela informação propriamente dita, como por campos de controle, como os endereços de origem e destino.

Para detectar se houve erro em algum bit de um quadro durante a transmissão, são inseridos bits adicionais em cada quadro transmitido, que formam um novo campo de controle no quadro. A quantidade de bits depende do algoritmo que será utilizado. Diferentes algoritmos conseguem detectar erros em um número diferente de bits do quadro.

Como regra geral, quanto maior o número de erros que consegue detectar, maior o número de bits inseridos. Esses bits adicionais são retirados no receptor logo após a verificação de erros, de modo que não interferem na mensagem transmitida. Podemos observar que a detecção de erros possui um custo, tanto de processamento nos equipamentos quanto de consumo de banda de rede. Assim sendo, deve-se procurar reduzir o número de bits inseridos e a complexidade da operação a ser realizada com eles. Por isso, embora seja possível realizar a correção dos bits com erro em um quadro, como o custo dessa tarefa é bem maior que apenas detectar o erro, normalmente, é realizada apenas a detecção.

Nesse método, quando um quadro com erro é identificado pelo receptor, o transmissor envia o quadro novamente. A probabilidade de ocorrer um erro na transmissão depende do tipo de enlace utilizado, mas, de modo geral, é bem pequena. Portanto, vale mais a pena retransmitir os quadros que apresentam erros, do que inserir mecanismos para correção, que gastam mais banda de rede e processamento para todos os quadros transmitidos, uma vez que a maioria deles não vai apresentar erros. Esses algoritmos de detecção de erros geram os bits a serem inseridos no quadro, realizando algum cálculo sobre todos os seus bits. O resultado do cálculo é inserido como um campo adicional no quadro a ser transmitido.

O receptor do quadro realiza o mesmo cálculo no quadro (sem considerar os bits que foram inseridos) e compara o resultado obtido com os bits inseridos pelo transmissor. Se todos os bits forem iguais, o quadro foi transmitido corretamente, se forem diferentes, é porque houve erro na transmissão. Veja que o cálculo realizado é padronizado para uma dada tecnologia de rede, ou seja, todas as placas de rede de uma dada tecnologia realizam o mesmo cálculo.