20-Over Head
Visão Geral
Em redes de computadores e telecomunicações, o termo “overhead” (ou sobrecarga) refere-se a qualquer informação ou recurso adicional que é transmitido ou consumido além dos dados úteis do usuário (payload), a fim de possibilitar a própria comunicação. Isso inclui cabeçalhos de protocolo, informações de controle, bits de sincronização, dados de correção de erros e qualquer outro dado não pertencente à mensagem original do usuário, mas necessário para o transporte, endereçamento, controle de fluxo, controle de erros e gerenciamento da conexão. Compreender o overhead é crucial para avaliar a eficiência real de um sistema de comunicação, pois uma alta sobrecarga significa que uma parte significativa da capacidade do canal está sendo usada para fins de controle, e não para transmitir os dados do usuário.
Definição
Overhead é a quantidade de dados ou recursos (como tempo ou largura de banda) que não são parte da carga útil (payload) da mensagem original, mas que são necessários para facilitar a transmissão, o roteamento, a entrega e o gerenciamento dessa mensagem através de uma rede ou sistema de comunicação. É a diferença entre a quantidade total de dados transmitidos e a quantidade de dados úteis recebidos pelo destinatário final. Geralmente é expresso como uma porcentagem da capacidade total ou como um número absoluto de bytes ou bits por pacote ou frame.
Exemplos
- Cabeçalhos de Protocolo: Cada camada do modelo OSI ou TCP/IP adiciona seu próprio cabeçalho ao pacote de dados. Por exemplo, um pacote IP tem um cabeçalho IP (endereços de origem/destino, etc.), que encapsula um segmento TCP ou UDP, que por sua vez tem seu próprio cabeçalho (portas, números de sequência, etc.). Tudo isso é overhead em relação aos dados da aplicação.
- Bits de Framing (Start/Stop): Na transmissão assíncrona, os bits de start e stop adicionados a cada caractere são overhead.
- Delimitadores de Frame (Flags): Em protocolos síncronos como HDLC, os flags que marcam o início e o fim de um frame são overhead.
- Bits de Paridade e Códigos de Correção de Erros (ECC): Bits adicionados para detectar ou corrigir erros de transmissão (como o CRC - Cyclic Redundancy Check) são overhead.
- Mensagens de Controle: Pacotes ou mensagens trocadas exclusivamente para gerenciamento da rede ou da conexão (ex: pacotes ICMP, mensagens de roteamento, confirmações TCP - ACKs) são considerados overhead.
- Preâmbulo e SFD (Start Frame Delimiter) em Ethernet: Sequências de bits usadas no início de um frame Ethernet para sincronização do receptor.
- Preenchimento (Padding): Bytes adicionados para garantir que um pacote atinja um tamanho mínimo exigido pelo protocolo.
Características
- Não-Payload: Não faz parte dos dados originais do usuário.
- Necessário para a Comunicação: Essencial para o funcionamento do protocolo ou sistema.
- Consome Recursos: Utiliza largura de banda, tempo de processamento e buffers.
- Variável: A quantidade de overhead pode variar dependendo do protocolo, do tamanho do payload e das opções configuradas.
- Impacto na Eficiência: Quanto maior o overhead, menor a eficiência da transmissão (taxa de dados úteis / taxa de dados total).
Vantagens (do que o Overhead Permite)
Embora o overhead em si seja uma “desvantagem” em termos de eficiência pura, ele é necessário para habilitar funcionalidades cruciais:
- Endereçamento e Roteamento: Cabeçalhos contêm endereços para guiar os dados pela rede.
- Controle de Erros: Permite detectar e, às vezes, corrigir erros de transmissão.
- Controle de Fluxo e Congestionamento: Ajuda a evitar que transmissores rápidos sobrecarreguem receptores lentos ou a rede.
- Sequenciamento: Garante que os dados cheguem na ordem correta.
- Sincronização: Permite que o receptor interprete corretamente o fluxo de bits.
- Segurança: Alguns cabeçalhos podem conter informações para autenticação ou criptografia.
Desvantagens (do Overhead em si)
- Redução da Eficiência: Diminui a taxa de transferência efetiva de dados úteis.
- Consumo de Largura de Banda: Utiliza parte da capacidade do canal que poderia ser usada para dados do usuário.
- Aumento da Latência: O processamento dos cabeçalhos e informações de controle adiciona pequenos atrasos em cada nó da rede.
- Maior Complexidade: A gestão do overhead adiciona complexidade aos protocolos e implementações.
- Problema com Pacotes Pequenos: O overhead fixo dos cabeçalhos torna-se proporcionalmente muito grande quando o payload é pequeno (ex: em aplicações VoIP ou jogos online), reduzindo drasticamente a eficiência.