Curiosidades

Como o Skype funciona?

Quando um 9 anos de idade, eu fui apresentado a video-video em tempo real, fiquei desconcertado com a rapidez com que eu consegui comunicar com meu pai três países por essa tela retangular no meu quarto. Como se meu quarto e a janela do escritório fossem concatenados através de um buraco de minhoca! Chamamos isso de “Skype-ing”. Não familiarizado com outras alternativas, devido à sua onipresença, acreditei que a comunicação se chamava “Skype”. 

A forma do seu logotipo parecido com animais de balão em uma nuvem sem pigmentos flutuando em um céu claro. 

Logotipo do Skype

(Foto Crédito: Microsoft Corporation / Wikimedia Commons)

Para entender como esse gargalhado funciona, primeiro teremos que aprimorar alguns conceitos básicos.

O básico

Protocolo de internet e troca de pacotes

Tenho certeza de que, agora, você sabe que o Skype só pode operar pela Internet. A Internet é o sistema de correspondência mais eficiente já elaborado. Ele perpetua a transferência de informações enviando-a em envelopes pequenos, conhecidos como pacotes. Eles se alinham em trens de forma linear ou seguem rotas mais rápidas e diretas em aviões digitais. Eles entregam essas mensagens nas estações de trem e aeroportos.

Essas “estações” são nossos computadores modernos, enquanto os modos de transporte se assemelham à mídia através da qual essa informação viaja. A rota ferroviária – fibra óptica e linhas telefônicas, enquanto a rota de voo – links por satélite.

No entanto, os pacotes não carregam informações como normalmente esperaria. Por exemplo, como uma entrega padrão da Amazon, os livros não são entregues inteiros, mas são divididos em pedaços múltiplos. Os envelopes são então abastecidos com esses pedaços de páginas e enviados através de um meio. Os pacotes viajam de forma independente e voltam a montar na cópia original no seu destino. Isso é conhecido como comutação de pacotes.

A segregação de informações e a jornada dos pacotes consequentes são regidas por um conjunto de regras ou protocolos conhecidos como Protocolo de Internet (IP Protocol). Estas são regras ou métodos acordados que cada computador que participa na comunicação deve cumprir.

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Servidores, Clientes, P2P e VoIP.

Outro conjunto de protocolos são os protocolos Servidor-cliente e Peer-to-Peer (P2P), que estabelecem a relação entre dois ou mais dispositivos participantes.

O protocolo servidor-cliente, com base em quem inicia a conexão e quem responde a ela, determina quem é o cliente e quem é o servidor, respectivamente. O servidor é uma cisterna que contém a informação, como qualquer site que um cliente deseja acessar. A limitação deste modelo é que o fluxo de informações raramente é bidirecional. Isso é injusto para o servidor, que talvez não seja necessariamente um site, mas possivelmente outro usuário. Nesse caso, a oportunidade de permitir o acesso aos dados não é reciprocada pelo cliente.

A alternativa a isso é o protocolo Peer-to-Peer, que estabelece uma conexão bidirecional entre um remetente e um receptor. No P2P, todos são um servidor! Portanto, ao invés de apenas apertar arquivos, você também pode devolvê-los. Isso é evidente em aplicativos de compartilhamento de arquivos, como Napster ou Torrents. Ao contrário do modelo servidor-cliente, onde vários usuários podem degradar o desempenho da rede, o P2P o melhora devido à disponibilidade de arquivos cobiçados com vários usuários. Se um servidor se comunica a 100 mbps, então, 100 usuários se comunicam com cada um em 1mbps. Imagine a velocidade para 1000 ou mais usuários!

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O P2P permite o download simultâneo de um arquivo de vários usuários sob a forma de fragmentos. As páginas individuais são então juntas de forma sequencial após a conclusão, o que possibilita transações mais rápidas.

Obviamente, pode-se imaginar como esses pacotes sabem para onde ir? As estações de trem ou dispositivos participantes são identificados por endereços exclusivos. Além das informações críticas do usuário, o protocolo exige que cada pacote seja rotulado com o endereço da fonte que o envia eo endereço do destinatário onde é suposto acabar. Também traz outros dados, mas isso não nos interessa agora.

As informações trocadas entre os dois dispositivos não se limitam a mensagens de texto ou imagens. Com o desenvolvimento de novos protocolos e hardware aprimorado, as informações de som ou vídeo codificadas digitalmente que viajam em tempo real foram possíveis. O protocolo que regula a transmissão de voz através da Internet é conhecido como VoIP (Voice over Internet Protocol). Ele emprega um subprotocolo para transmissão em tempo real de mídia, chamado Protocolo de tempo real (RTP).

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Então, como funciona o Skype?

Agora, estamos familiarizados com o básico e podemos avançar para o cerne do artigo. Como o Skype realmente funciona?

O Skype é um sistema de VoIP proprietário que usa seu próprio protocolo, conhecido como o protocolo Skype, mas é baseado na rede P2P – Implementa comunicação direta entre dois computadores na Internet de forma semelhante ao compartilhamento de arquivos. Isso o torna descentralizado e totalmente distribuído – não possui “servidores ou sistemas centrais do Skype”. Mas como ele acompanha os dados?

Manter um registro dos dados significaria criar tabelas ou índices que combinassem com duas entradas, geralmente, um endereço público mapeado para um endereço LAN particular. Isso é útil na tradução de endereços quando os pacotes atravessam o limite entre redes privadas e públicas. Isso é conhecido como Network Address Translation (NAT). Quando você faz login no Skype, seu dispositivo se torna um nó em uma rede de pares iguais.

O Skype então usa algoritmos que identificam um “super-nó” entre eles que serviria para indexação e NAT. Os nós são selecionados sem o conhecimento dos usuários. O algoritmo parece reconhecer um super-nó, avaliando o tempo de espera e o congestionamento encontrado. Isso economiza o Skype para ter que configurar e manter servidores centralizados.

O Fluxo de Informação

Inicialmente, a interface de dispositivos externos, como uma webcam e um microfone para desktops, era uma necessidade de implementar chamadas de vídeo, mas a veemente redução da tecnologia de silício levou ao nascimento de dispositivos que já estão integrados a esses recursos. Hoje em dia, a video-chamada não é uma novidade. Todos os dispositivos, desde laptops até telefones celulares, possuem câmeras dianteiras e microfones para tornar a entrada audiovisual uma brisa.

  1. Para iniciar uma conexão, o Skype usa uma variação do Protocolo de Internet (IP) conhecido como SIP (Session Initiation Protocol) para localizar e conectar-se a um dispositivo. O SIP só está envolvido na iniciação de sinalização e no término da comunicação.

    Depois que a conexão é estabelecida e autenticada, os módulos de hardware entram em jogo. Eles convertem sinais analógicos como luz e voz em sinais digitais. Os protocolos acumulam esses dados digitais nos envelopes e enviam-nos na jornada, onde, após sua chegada, são convertidos de volta aos dados digitais e, finalmente, retornam à saída analógica, que podemos compreender. A conexão é então desnecessariamente terminada quando você finalmente fica sem coisas para falar.

    Idealmente, a extremidade receptora reconstrói os pacotes sequencialmente, mas, como você pode ter adivinhado, isso praticamente nunca acontece. A maioria das redes públicas é propensa ao congestionamento durante o horário de pico, e na agitação do tráfego severo, alguns pacotes perdem o caminho. Na ausência de pacotes, o receptor não consegue reconstruir a mensagem completa com precisão, razão pela qual as conversas ao vivo que operam no VoIP são sempre propensas a gaguejar e a latência.

    As redes privadas geralmente são melhores, mas as velocidades mais pobres e as redes domésticas são a razão pela qual as conversas se parecem com o vídeo no The Ring  ou a ameaça existencial clássica de Hollywood dos alienígenas, jogada em televisões em todo o mundo.

    Ultimamente, o rumor de que a Skype mudou sua rede P2P para uma rede cliente-servidor. A razão por trás dessa transição, como seus protocolos obscuros, ainda não está clara. Os motivos podem incluir a drenagem de baterias de dispositivos portáteis atuando como servidores em redes P2P e o enorme volume de tráfego que ameaçou continuamente a eficiência do Skype. O Skype está ansioso para usar servidores centralizados, que se comportam como super-nodos.

    No entanto, as instalações de criptografia e segurança fornecidas pelas redes P2P são muito mais eficazes em comparação com as redes servidor-cliente, o que dificulta a espionagem para indivíduos ou agências que estão tentando monitorá-lo. Os motivos por trás desse compromisso consciente de segurança continuam sendo um segredo.

    Independentemente dessas vantagens, o Skype assegurou aos consumidores que, apesar de viver em lados aparentemente opostos do nosso planeta, a milhares de quilômetros de distância, ainda estamos a apenas um clique de distância!

    Referências:

    1. Universidade de Stanford
    2. Wikipedia
    3. World Wide Web Consortium (W3C)

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