Redes de Comunicação de Dados | Unicast, Multicast e Broadcast

Neste artigo, relativamente pequeno, vamos revelar de uma forma bastante resumida e exemplificar os Conceitos de Comunicação em Redes Comutadas, apresentando as principais diferenças na Transmissão entre Unicast, Multicast e Broadcast.

Este artigo, finaliza a série “Redes de Comunicação de Dados“. Portanto, é recomendado que tenha lidos os artigos sobre “Principais Conceitos” e “Comutação“, para que possa aproveitar melhor o conteúdo repassado nesta matéria.

Para acadêmicos de Redes de Computadores e outros Cursos de Tecnologia da Informação, estes termos podem ser corriqueiros, porém ainda há muitos que se confundem e são essenciais, principalmente para quem trabalha com Redes de Computadores e Telecomunicações.

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Encaminhamento (Roteamento)

Em Redes de Computadores, o encaminhamento (ou roteamento) (português brasileiro) de pacotes (em inglês: routing) designa o processo de reencaminhamento de pacotes, que se baseia no endereço IP e máscara de rede dos mesmos. O roteamento é uma atividade da terceira camada do modelo OSI.

O roteamento é a principal forma utilizada na Internet para a entrega de pacotes de dados entre hosts (equipamentos de rede de uma forma geral, incluindo computadores, roteadores, etc.). Este processo visa encaminhar pacotes de uma rede para outra. Quando o pacote deve passar de uma sub-rede para outra, o responsável por esse repasse é conhecido como roteador, que pode ser tanto um software quanto um hardware.

O encaminhamento dos pacotes ocorre segundo o modelo conhecido como hop-by-hop (salto-por-salto). O roteador recebe o pacote e verifica qual é o destino através do cabeçalho IP e calcula o próximo salto. Este processo se repete até que o pacote seja entregue ao destinatário.

Quando nos referimos a Comunicação de uma Rede do tipo “Comutada”, esta pode ser realizada basicamente de três formas de transmissão: Unicast, Multicast e Broadcast.

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Anycast

O avanço cada vez maior no desenvolvimento contínuo da tecnologia da Internet levou à criação de metodologias que pareciam inimagináveis durante os primeiros dias da comunicação online. Um desses métodos importantes é o “Anycast,” que pode aumentar a velocidade e a confiabilidade da transmissão de dados. Esta é uma forma de encaminhamento onde os dados são distribuídos “ao destino mais próximo” ou “melhores” definidos pelo routing da rede. (Psychz Networks, 2015).

Anycast é um sistema que utiliza endereços de rede e métodos de roteamento, a fim de enviar os dados para o nó mais próximo disponível dentro de um grupo de receptores que estão usando o mesmo endereço IP. Em termos práticos, o uso de Anycast reduz a latência (aumentando assim a velocidade de entrega) e ajuda um provedor para equilibrar as cargas de servidor, ao fornecer “apoio” em caso de falha do servidor dentro do grupo que compartilha o endereço IP. Por esta razão, o Anycast é usado geralmente como uma maneira de fornecer disponibilidade elevada e balanceamento de carga para serviços sem estado, como o acesso a dados replicados.

Principais benefícios do Anycast

Os três principais benefícios do uso de roteamento Anycast são a velocidade, balanceamento de carga e redundância. Dois outros benefícios que são quase tão importante são: melhor escalabilidade e melhor resposta a ataques DoS e DDoS.

Anycast é capaz de ajudar a responder a ataques de rede. Os ataques DoS ou DDoS pode facilmente sobrecarregar um Servidor Unicast. Porém, quando o tráfego é espalhar-se através de uma rede Anycast, cada servidor absorve uma parte do ataque diminuindo a possibilidade de toda a rede “caia”. Isto é particularmente essencial para a maioria dos ataques DoS, que geralmente se concentram no nó mais próximo para as “máquinas zumbis”.

Principais desvantagens do Anycast

Infelizmente o Anycast não vem sem falhas.

A grande preocupação é que a redundância fornecida nem sempre é impecável. Um servidor, enquanto informa ao usuário que está “disponível”, pode ainda assim vir a falhar, deixando o acesso a rede indisponível para aqueles que estão geograficamente mais próximos do problema.

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Unicast

Comunicação na qual um quadro é enviado de um host e endereçado a um destino específico.

QUADRO: É um pacote de dados (é a informação transmitida entre as máquinas). Ex.: Um ping que é realizado no terminal de comando, enviará uma quantidade “X” de pacotes de dados (quadros) para o endereço especificado.

Na transmissão Unicast, há apenas um remetente e um receptor. Esta é a forma predominante de transmissão em redes locais e na Internet, onde ocorrer a transmissão ponto-a-ponto. Entre os exemplos de protocolos que usam transmissões Unicast estão HTTP, SMTP, FTP e Telnet.

O Unicast é o sistema de roteamento mais comum usado na internet, com cada nó atribuído à um endereço IP exclusivo. Os roteadores identificam a origem e destino dos dados e determinam o caminho mais curto (ou o mais viável) para o envio dos pacotes de dados. Os dados são entregues entre roteadores até que ele chegue ao seu destino final.

Quando Maria fala com João (e só João escuta), isso a unicast.

Assim quando você transfere um arquivo, baixa um e-mail ou acessa uma página web, são pacotes do tipo unicast que fluem entre seu computador e o servidor.

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Multicast

Comunicação na qual um quadro é enviado para um grupo específico de dispositivos ou clientes.

Os clientes da transmissão multicast devem ser membros de um grupo multicast lógico para receber as informações. Um exemplo de transmissão multicast é a transmissão de vídeo e de voz associada a uma reunião de negócios colaborativa, com base em rede.

Ao invés de ser enviado para um único destino (endereço IP específico), o tráfego de multicast, permite o envio de informações para um determinado grupo de clientes, cada um com um endereço IP diferente, ao mesmo tempo.  O Multicast não é normalmente usado pelos roteadores de Internet, é comum sua utilização em ambientes de redes corporativas, afim de entregar o tráfego sem o uso de uma enorme quantidade de largura de banda.

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Broadcast

Comunicação na qual um quadro é enviado de um endereço para todos os outros endereços.

Nesse caso, há apenas um remetente, mas as informações são enviadas para todos os receptores conectados. A transmissão de broadcast é essencial durante o envio da mesma mensagem para todos os dispositivos na rede local. Um exemplo de transmissão de broadcast é a consulta de resolução de endereços que o Protocolo de Resolução de Endereços (ARP, Address Resolution Protocol) envia para todos os computadores em uma rede local.

 

Um equipamento muito comum em domínio de broadcast é o HUB, que está cada vez mais em desuso, pois ao trabalhar em broadcast, enviando uma mensagem para todos conectados, gera um grande tráfego na rede, reduzindo o desempenho e aumentando as colisões de pacotes.

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Simplificando e Comparando

• Unicast: Transmissão feita por um emissor, destinada a apenas um receptor na rede;
• Multicast: Transmissão feita de um emissor para vários receptores na rede (não necessariamente todos);
• Anycast: Transmissão feita de um emissor para o endereço mais próximo de um grupo de receptores na rede;
• Broadcast (difusão): É a transmissão feita de um emissor para todos os receptores da rede.

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Fonte

Livros

• CCNA Exploration 4.0: Comutação e Rede Local – Configuração e Conceitos Básicos de Switch.
• STALLINGS, William. Redes e Sistemas de Comunicação de Dados: teoria e aplicações corporativas. 5. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2005.

Internet

• No Mundo das Redes: Keilly Priscila
• Psychz Network
• Rede Nacional de Ensino e Pesquisa (RNP)
• Blog do Leonardo A. Amorim