Implementacao de Blog no Estilo Medium com Sockets POSIX e TCP

Trabalho Prático 2 Medium Entrega Individual Data de Entrega 08 de novembro de 2023 as 2359 Introdução O Medium é uma plataforma de publicação de conteúdo online que permite aos usuários criar e compartilhar artigos histórias poemas código etc O conteúdo do Medium é organizado em tópicos que são categorias de conteúdo que os usuários podem criar e seguir Os usuários podem seguir tópicos para receber notificações sempre que houver um novo post para um tópico que eles seguem Neste trabalho você irá implementar um blog como o Medium que permitirá que vários clientes se conectem ao servidor e publiquem posts O servidor será responsável por armazenar os posts os clientes conectados e os tópicos disponíveis para serem seguidos enquanto os clientes poderão escrever posts se inscrever em tópicos e receber notificações sempre que houver um post para um tópico específico no qual eles são inscritos Na imagem ilustrativa acima um cliente faz um novo post em um tópico esse post é enviado para o servidor e o servidor envia a notificação de que um novo post foi adicionado para os clientes que são inscritos naquele tópico Objetivo Você desenvolverá 2 programas para o sistema de blogs utilizando apenas as funcionalidades da biblioteca de sockets POSIX e a comunicação via protocolo TCP O código do servidor deverá utilizar múltiplas threads para a manutenção das múltiplas conexões As próximas seções detalham o que cada entidade servidor e usuário deve fazer Os objetivos deste trabalho são Desenvolver um servidor utilizando a interface de sockets na linguagem C Desenvolver um cliente utilizando a interface de sockets na linguagem C Permitir que múltiplos clientes sejam conectados ao servidor Fazer com que o servidor armazene as informações do blog Protocolo O protocolo de comunicação entre o cliente e o servidor será modelado de tal forma que todas as operações sejam representadas pela seguinte estrutura struct BlogOperation int clientid int operationtype int serverresponse char topic50 char content2048 Abaixo descrição de cada uma das propriedades clientid Essa propriedade armazena o id do cliente que fez a ação no blog Esse ID deve ser gerado no servidor no momento da conexão e o cliente deve armazenálo para as futuras interações operationtype Essa propriedade é um enum com todas as ações que serão suportadas pelo programa serverresponse Essa propriedade especifica se a mensagem transmitida é uma resposta do servidor ou não Isso é importante porque o operationtype é o mesmo tanto para a ação do usuário quanto para a resposta do servidor Para ilustrar isso imagine que o cliente realiza a operação de listar tópicos e o servidor responde com uma lista de todos os tópicos disponíveis A resposta do servidor incluirá o campo content preenchido com a lista de tópicos e a propriedade serverresponse definida como 1 o operation type de ambos é o mesmo 3 para o caso de listagem de tópicos topic Essa propriedade é usada quando uma ação é feita em um tópico específico Por exemplo postagem em um tópico ou inscrição em um tópico content Essa propriedade é usada quando a operação trafega algum conteúdo Por exemplo um novo blog post trafega um conteúdo bem como a resposta de listagem de tópicos enviada pelo servidor Operation types suportados Operation type ID Nova conexão 1 Novo post em um tópico 2 Listagem de tópicos 3 Inscrição em um tópico 4 Desconectar do servidor 5 Desinscrição de um tópico 6 Obs Não existe uma operação para criar tópicos O tópico é criado no momento da publicação em um tópico inexistente ou quando um usuário se inscreve em um tópico inexistente Caso de uso Para melhor exemplificar o uso do protocolo vamos imaginar os seguintes cenários Cenário 1 O servidor está ativo e um novo cliente foi adicionado ao servidor Nesse caso a estrutura será preenchida da seguinte forma struct BlogOperation operation operationclientid 0 operationoperationtype 1 operationserverresponse 0 strcpyoperationtopic strcpyoperationcontent Repare que o cliente está como zero porque essa é uma mensagem enviada pelo cliente para o servidor no momento de uma nova conexão Nesse caso o servidor irá definir o id desse cliente e irá retornálo Ao receber essa mensagem o servidor saberá que a operação é de nova conexão e que ele precisa definir um id para esse usuário e responder com a seguinte estrutura struct BlogOperation operation operationclientid 1 operationoperationtype 1 operationserverresponse 1 strcpyoperationtopic strcpyoperationcontent O cliente irá guardar o próprio id enviado pelo servidor e nas próximas mensagens trafegadas na rede ele irá se identificar com esse id Cenário 2 O cliente de ID 2 está conectado e deseja se inscrever em um tópico struct BlogOperation operation operationclientid 2 operationoperationtype 4 operationserverresponse 0 strcpyoperationtopic frasestolkien strcpyoperationcontent Dado que esse tópico não existe ele deve ser criado e armazenado do lado do servidor além disso o cliente 2 deve ser inscrito a esse tópico Cenário 3 O servidor está ativo o cliente de ID 1 está conectado e o cliente de ID 2 está inscrito no tópico frasestolkien O cliente 1 deseja adicionar um novo conteúdo a este tópico struct BlogOperation operation operationclientid 1 operationoperationtype 2 operationserverresponse 0 strcpyoperationtopic frasestolkien strcpyoperationcontent Mas quão poderosa quão estimulante para a própria faculdade que a produziu foi a invenção do adjetivo nenhum feitiço ou encantamento em Feéria é mais potente Nesse caso o servidor irá enviar essa operação para o cliente 2 da seguinte forma struct BlogOperation operation operationclientid 1 operationoperationtype 2 operationserverresponse 1 strcpyoperationtopic frasestolkien strcpyoperationcontent Mas quão poderosa quão estimulante para a própria faculdade que a produziu foi a invenção do adjetivo nenhum feitiço ou encantamento em Feéria é mais potente Repare que temos o cliente 1 como o originador da operação e essa operação sendo marcada como uma resposta do servidor e sendo enviada para o cliente de ID 2 Obs Esses são apenas alguns exemplos de como essas mensagens serão trafegadas e a ordem em que esses cenários podem acontecer pode variar Comandos Tabela de comandos Comando feitos pelo cliente Descrição do comando Terminal de outro cliente Servidor conexão do cliente A nova conexão não tem nenhum input do cliente apenas a execução do programa client Imprime que o cliente foi conectado e o id desse cliente client 01 connected publish in frases Eu descobri em mim mesmo desejos os quais nada nesta Terra pode satisfazer O cliente irá digitar publish in frases dará o enter e em seguida poderá digitar o texto que será enviado O cliente inscrito no tópico irá imprimir a frase com o id do cliente que postou a mensagem O formato da string é new post added in topic by clientid seguido do conteúdo do post new post added in frases by 01 Eu descobri em mim mesmo desejos os quais nada nesta Terra pode satisfazer O servidor irá imprimir que existe um novo post no tópico e irá redirecionar para os clientes inscritos naquele tópico new post added in frases by 01 subscribe x O cliente irá digitar subscribe seguido do nome do tópico Esse tópico será criado no servidor caso não exista Armazena a inscrição de um tópico para o cliente e imprime que o cliente foi inscrito no tópico client 01 subscribed to x unsubscribe x O cliente irá digitar unsubscribe seguido do nome do tópico Remove a inscrição de um tópico para o cliente e imprime que o cliente não está mais inscrito no tópico client 01 unsubscribed to x list topics imprime a lista de tópicos separados por ponto e vírgula Exemplo frases perguntas piadas Caso nenhum tópico exista será impresso no topics available Envia todos os tópicos existentes no servidor para o cliente exit O cliente será desconectado do servidor Os demais clientes conectados continuarão conectados Imprime que o cliente foi desconectado e remove ele da lista de clientes e desvincula ele dos tópicos client 01 was disconnected Exemplo de execução Esta seção apresenta alguns exemplos de execuções do sistema A fim de facilitar a explicação as tabelas a seguir detalham o passo a passo dos comandos de entrada em negrito e as informações que devem ser impressas em tela em cada instante de tempo A Tabela 1 apresenta um cenário de conexão de dois usuários Terminal 1 e 2 com o servidor Terminal 0 Nesse primeiro exemplo no terminal 1 o cliente recebe o id 1 porém posteriormente ele se desconecta e o id 1 é atribuído ao próximo cliente conectado Tempo Servidor Terminal 1 Terminal 2 T0 client 127001 51511 T1 client 01 connected T2 list topics T3 no topics available T4 subscribe in piadas T5 client 01 subscribed to piadas T6 exit T7 client 01 disconnected T8 client 127001 51511 T9 client 01 connected T10 list topics T11 piadas T12 subscribe in welcome T13 client 01 subscribed to welcome T14 client 127001 51511 T15 client 02 connected T16 subscribe in welcome T17 client 02 subscribed to welcome T18 publish in welcome T19 bem vindos T20 new post added in welcome by 01 T21 new post added in welcome by 01 bem vindos new post added in welcome by 01 bem vindos Abaixo um exemplo de conexão com 4 clientes em que ocorre a subscription de mais de um cliente aos tópicos Tempo Servidor Terminal 1 Terminal 2 Terminal 3 Terminal 4 T0 client 127001 51511 T1 client 01 connected T2 client 127001 51511 T3 client 02 connected T4 subscribe piadas T5 client 01 subscribed to piadas T6 client 127001 51511 T7 client 03 connected T8 list topics T9 piadas T10 client 127001 51511 T11 client 04 connected T12 subscribe piadas T13 client 04 subscribed to piadas T14 publish in piadas T15 Era uma vez um pintinho que se chamava relam toda vez que chovia relam piava T16 new post added in piadas by 02 T17 new post added in piadas by 02 Era uma vez um pintinho que se chamava relam toda vez que chovia relam piava new post added in piadas by 02 Era uma vez um pintinho que se chamava relam toda vez que chovia relam piava T18 exit T19 client 03 disconnected Exemplo de cliente se subscrevendo mais de uma vez a um tópico Tempo Servidor Terminal 1 T0 client 127001 51511 T1 client 01 connected T4 subscribe piadas T5 client 01 subscribed to piadas T6 subscribe piadas T7 error already subscribed Exemplos de terminais de execução Conexão de dois clientes ao servidor Ordem de execução Servidor inicia a execução Cliente 01 é conectado Cliente 02 é conectado Obs Ao se conectar ao servidor os clientes ainda não possuem um id Eles passarão a ter id após definição do servidor Inscrição do cliente 01 ao tópico frasestolkien Ordem de execução Servidor inicia a execução Cliente 01 é conectado Cliente 02 é conectado Cliente 01 subscreve no tópico frasestolkien e esse tópico ainda não existe então ele será criado Cliente 02 publica um conteúdo no tópico frasestolkien Cliente 01 recebe notificação de que conteúdo foi publicado pelo usuário 02 Obs O usuário 02 não está inscrito no tópico mas ele pode publicar nele porém não recebe notificação de nova publicação nesse tópico e também não é automaticamente inscrito nele Detalhes de implementação O servidor será responsável por guardar os clientes conectados e o ID deles O cliente será responsável por armazenar seu próprio id depois de recebêlo do servidor e enviálo no campo clientid sempre que for fazer uma operação O servidor será responsável por guardar todos os tópicos e os clientes conectados a esses tópicos Não será avaliado no trabalho a maneira que esses tópicos serão armazenados apenas se foram armazenadas corretamente e se as notificações foram encaminhadas corretamente para os clientes inscritos nos tópicos Atentese para o fato de que um novo post acontece da seguinte maneira primeiro o cliente digita que irá publicar em um tópico e em seguida o programa irá esperar uma entrada do usuário na entrada padrão As mensagens devem ser encaminhadas apenas para os clientes inscritos nos tópicos e o usuário que enviou a mensagem só irá recebêla se estiver inscrito no tópico Considere a criação de tópicos sem separação de espaços Não será testada a criação de tópicos com espaços O usuário pode se inscrever apenas uma vez nos tópicos Caso tente se inscrever mais de uma vez um erro será exibido error already subscribed Um cliente SEMPRE pode publicar em tópicos inexistentes ou se inscrever em tópicos inexistentes Nesses casos eles serão criados A atribuição do id será feita pelo menor inteiro disponível Ou seja se tivermos 4 clientes conectados e o cliente 2 e 3 desconectam então o próximo a conectar receberá o id 2 Só serão testados até 10 clientes A mensagem de erro deve ser enviada no content da resposta do servidor Desenvolvimento O projeto requer a implementação de dois componentes essenciais um servidor e um cliente ambos baseados no protocolo TCP É crucial garantir que ambos os componentes sejam compatíveis tanto com o IPv4 quanto com o IPv6 proporcionando flexibilidade na escolha do endereço IP Para configurar o servidor corretamente este deve ser capaz de receber seguindo rigorosamente essa ordem o tipo de endereço desejado v4 para IPv4 ou v6 para IPv6 e um número de porta especificado na linha de comando Recomendase a utilização da porta 51511 para manter a padronização do projeto Da mesma forma os clientes precisam receber também rigorosamente nessa ordem o endereço IP do servidor e o número de porta para estabelecer a conexão com sucesso Certifiquese de que ambos os componentes sejam configurados de acordo com essas diretrizes para uma integração eficaz e a comunicação adequada entre servidor e cliente A seguir um exemplo de execução dos programas em dois terminais distintos IPv4 no terminal 1 server v4 51511 no terminal 2 client 127001 51511 no terminal 3 client 127001 51511 IPv6 no terminal 1 server v6 51511 no terminal 2 client 1 51511 no terminal 3 client 1 51511 Dicas e cuidados Capítulo 2 e 3 do livro sobre programação com sockets disponibilizado no Moodle Playlist de programação com sockets do professor Ítalo Cunha O guia de programação em rede do Beej httpbeejusguidebgnet tem bons exemplos de como organizar um servidor Implemente o trabalho por partes Por exemplo implemente o tratamento das múltiplas conexões depois crie os formatos das mensagens e por fim trate as mensagens no servidor ou cliente Procure resolver os desafios da maneira mais simples possível Avaliação O trabalho deve ser realizado individualmente e deve ser implementado com a linguagem de programação C não sendo permitida a utilização de C utilizando somente a biblioteca padrão interface POSIX de sockets de redes Deve ser possível executar seu programa no sistema operacional Linux e não deve utilizar bibliotecas Windows como o winsock Seu programa deve interoperar com qualquer outro programa implementando o mesmo protocolo você pode testar com as implementações dos seus colegas Procure escrever seu código de maneira clara com comentários pontuais e bem identados Isto facilita a correção dos monitores e tem impacto positivo na avaliação Correção Semiautomática Seu servidor será corrigido de forma semiautomática por uma bateria de testes Cada teste verifica uma funcionalidade específica do servidor Para a correção os seguintes testes serão realizados com IPv4 e IPv6 Conexão de múltiplos clientes 10 Atribuição correta de ids 10 Fechamento de conexão 10 Encaminhamento correto das publicações para os clientes inscritos nos tópicos 20 Impressão correta das mensagens 10 Unsubscribe nos tópicos 10 Impressão correta das mensagens no servidor 10 Documentação 20 Informações importantes Cada aluno deve entregar documentação em PDF de até 4 páginas duas folhas sem capa utilizando fonte Arial tamanho 12 e figuras de tamanho adequado ao tamanho da fonte A documentação deve discutir desafios dificuldades e imprevistos do projeto bem como as soluções adotadas para os problemas Atenção Será dado grande importância a parte da discussão dos desafios encontrados pois as dificuldades ao longo do projeto sempre existem A documentação corresponde a 20 dos pontos do trabalho mas só será considerada para as funcionalidades implementadas corretamente Será utilizado um sistema para detecção de código repetido portanto não é admitido cola de trabalhos Será adotada média harmônica entre as notas da documentação e da execução o que implica que a nota final será 0 se uma das partes não for apresentada Cada aluno deve entregar além da documentação o código fonte em C e um Makefile para compilação do programa Instruções para submissão e compatibilidade com o sistema de correção semiautomática O Makefile deve compilar o cliente em um binário chamado client e o servidor em um binário chamado server dentro de uma pasta chamada bin na raiz do projeto Seu programa deve ser compilado ao se executar apenas o comando make ou seja sem a necessidade de parâmetros adicionais A entrega deve ser feita no formato ZIP com o nome seguindo o seguinte padrão TP2MATRICULAzip Desconto de Nota por Atraso Os trabalhos poderão ser entregues até a meianoite do dia especificado para a entrega Obs Não serão aceitos trabalhos com atraso