Atividade 13: Tábuas de pedra — Protocolos de Comunicação na rede

Apresentação

Computadores se comunicam na internet através de mensagens. Entretanto, a internet não é confiável e, às vezes, essas mensagens se perdem. Existem certos bits de informação que podemos adicionar às mensagens para ter certeza de que elas foram enviadas. Essas informações compõem um protocolo.

Disciplinas e conteúdos relacionados

Habilidades

Nível de Ensino

Material

Cada aluno vai precisar de:

Cada mensageiro vai precisar de:

Protocolos de Comunicação na rede

Introdução

Nesta atividade a turma reflete sobre como diferentes métodos de comunicação funcionam com sucesso. A partir da observação das regras e procedimentos em vigor, os alunos são introduzidos aos protocolos de comunicação. Através de um pequeno teatro, eles devem testar seus próprios protocolos a partir de uma operação em ambiente pouco confiável, semelhante aquele encontrado na troca de pacotes na Internet - especificamente o TCP/IP.

Preparação

  1. Primeiro, reúna os cartões disponíveis nas folhas de atividade. Você vai precisar imprimi-los e cortá-los. Eles formam a base do jogo.

  2. Depois, decida algumas mensagens para os alunos enviarem. É importante que elas não sejam frases em português ou em qualquer outro idioma ou estrutura que possa ter sentido e a mensagem possa ser deduzida (já que as informações que os computadores carregam não têm conteúdo semântico para eles). Por exemplo, algo como “1LHC225HDFRLLS” seria um tipo de mensagem adequada ou até um número de telefone (inclua identificador de país - 55 no caso do Brasil - e DDD para torná-lo mais longo.

  3. Imprima cópias das “tábuas”. Cada uma possui espaço para seis caracteres ou números. Então, uma mensagem não caberá em apenas uma tábua. O ideal é que sejam necessárias cerca de 3 tábuas por mensagem, dependendo do tempo de aula disponível para o jogo.

Nota: São três tipos de cartões de ação: atrasar; não entregar; e entregar. Ajustar a proporção de cada tipo de cartão na pilha de ações determinará a qualidade do seu canal de comunicação. Se a pilha de ações contiver mais cartões de “entregar”, a mensagem será mais confiável. Se contiver mais cartões dos tipos “atrasar” e “não entregar”, representará uma rede menos confiável. Sugerimos começar com 50% de "entregar", 30% de "atrasar" e 20% de "não entregar". Os cartões representam o tráfego em uma rede de computadores ou canal de comunicação qualquer.

Dinâmica

  1. Divida a turma em dois grupos: um maior e outro menor. O grupo maior deve ser subdivivido em pares (que tentarão trocar mensagens) e o grupo menor será o de mensageiros. Por exemplo, em uma turma com 30 alunos, você pode montar 11 pares e 8 mensageiros (é interessante ter menos mensageiros do que pares). É crucial que os pares se sentem separadamente, em lugares que dificultem contato visual e comunicação. Para este jogo, o ideal é que haja 2 salas disponíveis; mas, caso não haja essa disponibilidade, colocar os alunos sentados em lados opostos da sala de costas uns pares os outros deve ser suficiente.

  2. Dê a um aluno de cada par (sugerimos colocar os remetentes todos do mesmo lado da sala) uma mensagem para ser transmitida ao seu respectivo parceiro. Esses alunos devem escrever a sua mensagem fracionando-a em mais de uma tábua e preenchendo em todas elas o remetente e o destinatário.

  3. Embaralhe os cartões de ação e escolha um mensageiro. Ele deve escolher aleatoriamente um dos alunos que possui uma mensagem, pegar uma tábua desse aluno. Em seguida, ele deve pegar um cartão de ação no topo da pilha, virá-lo, lê-lo e usá-lo para decidir o que fazer com a tábua. O significado das ações são os seguintes:

  4. Quando o mensageiro realizar sua ação, deve se posicionar ao lado para que o próximo mensageiro faça a sua. Quando todos os mensageiros tiverem feito uma ação, os que estiverem sem mensagem devem escolher aleatoriamente um novo remetente para pegar uma nova tábua ou pegar uma nova ação;

  5. Esse processo se repete até que todas as tábuas tenham sido transmitidas.

Depois de 5 minutos muito provavelmente cheios de caos e frustração, a turma deve perceber que apenas um pedaço da mensagem e o nome d destinatário não são suficientes para um protocolo.

Pare a aula e discuta: Qual é o primeiro problema que a turma está enfrentando na realização da atividade? Está tudo em ordem? Não seria melhor usar um dos seis espaços de caracteres de cada tábua para inserir um número de tábua? Isso significa que há menos espaço para a informação real; então, o que isso significa em termos de números de tábuas que devemos utilizar?

Na sequência, a turma pode notar outros problemas que também deverão ser discutidos. Alguns problemas que podem ser enfrentados, durante essa atividade, são alunos perdendo tábuas, a incerteza sobre a entrega (ou não) de uma tábua e alunos incertos sobre o reenvio (ou não) de uma tábua. Soluções que você pode sugerir para esses casos são: enviar confirmações de recibo e aguardar ter um retorno antes de encaminhar outra mensagem; ou seja, receptor(es) também precisa(m) de tábuas em branco para enviar mensagens, e eles terão que chegar a um acordo sobre o significado das mensagens de 6 caracteres antes de jogar novamente.

Essa atividade é bastante aberta e admite diversas soluções diferentes. Para realizá-la é importante ter isso em mente! A intenção é que os alunos percebam que precisarão inserir informações de caráter organizacional nas tábuas para que a comunicação efetivamente funciona. Porém, isso implica que cada tábuas tem espaço para uma quantidade menor de informações de fato, o que aumenta o número de tábuas necessárias.

Uma vez que a turma tenha desenvolvido um método para transmitir informações (isso é chamado de protocolo), você pode desafiar todos a trocarem, ainda entre pares, uma mesma mensagem (a aglutinação da data e hora pode ser uma boa: 16:08 do dia 31/08/2021 vira simplemente 160831082021) para ver se todas as duplas são bem sucedidas.

Tábuas de pedra

A descrição a seguir pode ser usada como um cenário abstrato que serve de variação para a atividade descrita acima: agora, a comunicação não ocorre apenas entre 2 pessoas, mas pode ocorrer entre várias.

Em uma cidade antiga, há uma série de governantes importantes. Eles decidem como a cidade é administrada e tomam decisões valiosas. Cada um deles vive em diferentes casas, distribuídas ao redor dessa cidade.

Os governantes, geralmente, desejam se comunicar e, por isso, precisam enviar e receber mensagens para a cidade. Cada um deles é identificado pelo número de sua casa e todos têm acesso a um grupo de mensageiros cujo trabalho é entregar mensagens.

O único modo de enviar mensagens é através da escrita em grandes tábuas feitas de pedras retangulares. Os mensageiros se encarregam de levar cada uma delas aos seus destinos. As tábuas de pedra têm um tamanho fixo e acomodam somente 6 bits de informação (caracteres). Nesse cenário, um bit de informação pode ser uma letra ou um número. As mensagens geralmente são divididas entre as várias tábuas e, como essas tábuas são bem pesadas, elas só podem ser carregadas uma por vez.

Os mensageiros nem sempre conseguem entregar a mensagem corretamente, pois são esquecidos e preguiçosos. Eles geralmente param para fazer longos intervalos de descanso durante suas horas de trabalho; às vezes até tentam escapar da cidade.

Os governantes querem encontrar uma maneira de tornar a comunicação confiável e, para isso, decidem desenvolver uma lista de regras para os mensageiros seguir. Através dessas regras, eles podem dizer se suas mensagens foram entregues e se estavam corretas. Por isso, os governantes já decidiram que o destino deve ser escrito na tábua.

Em pares, a sua tarefa é desenvolver as regras que esses governantes aplicarão para alcançarem um canal de comunicação mais efetivo.

Folhas de Atividades e Materiais Adicionais

Você também pode baixar todas as folhas de atividade e materiais adicionais em formato editável aqui.

Do que se trata tudo isso?

Na internet, dados são divididos em pacotes para serem transportados. Entretanto, os canais dentro dos quais esses pacotes viajam nem sempre são confiáveis. Pacotes individuais são, muitas vezes, danificados, perdidos ou desordenados.

Na atividade Tábuas de Pedra, as tábuas são metáforas para os pacotes e os conteúdos que elas carregam representam informações. Pacotes podem conter informações e informações header (de cabeçalho). O tamanho das informações header afeta a quantidade de informações que podem ser transferidas; então, um equilíbrio deve ser atingido tendo em vista que os pacotes são de tamanho finito.

Os alunos descobrirão que precisam trocar alguns de seus dados encaixotados por informações, tais como o número e o total de pacotes, ou se o pacote é um pacote de reconhecimento. Com essas informações ocupando dados encaixotados, mais pacotes serão necessários.

Protocolos de internet, como TCP e UDO, equilibram esses fatores e criam transferências de dados confiáveis e eficientes.

Esta atividade é adaptada do projeto “Computing Science Inside” (csi.dcs.gla.ac.uk).