Trabalho Pratico 1 Servidor Campo Minado C - Implementacao Remota com Sockets

Trabalho Prático 1 Servidor de Campo Minado Entrega Individual Data de Entrega 09 de outubro de 2023 as 2359 Introdução O Campo Minado é um clássico jogo de um único jogador que foi originalmente desenvolvido em 1989 e se tornou amplamente popular com a inclusão no sistema operacional Windows O principal objetivo do jogo é explorar um campo minado sem detonar nenhuma das minas ocultas Neste contexto você está prestes a embarcar em um desafio empolgante desenvolver uma versão de Campo Minado que permitirá a interação entre dois computadores remotos Em outras palavras você será responsável por criar tanto um servidor quanto um cliente para possibilitar que uma máquina jogue campo minado remotamente No servidor residirá a tarefa de manter e atualizar o estado atual do jogo enquanto o cliente terá a função de enviar as coordenadas do campo escolhido e receber as informações atualizadas do servidor sobre o estado do jogo Ao concluir este trabalho você estará mais familiarizado com os princípios de comunicação em rede o uso de sockets e terá ampliado suas habilidades de programação Vamos então começar a criar um Campo Minado remoto através da implementação de um servidor e um cliente em rede Objetivo O objetivo deste trabalho é criar uma versão do Campo Minado que permitirá a interação entre um cliente e um servidor usando sockets em linguagem C O servidor será projetado para acomodar a conexão de um único cliente proporcionando uma experiência de jogo remoto No início do jogo o cliente envia um comando para iniciar a partida e recebe do servidor um tabuleiro do jogo com todas as posições ocultadas O cliente pode então enviar coordenadas para revelar uma célula marcar uma célula como uma possível bomba ou remover essa marcação O servidor atualiza o tabuleiro de acordo com as ações do cliente e envia de volta o tabuleiro atualizado com todas as células reveladas ou marcadas até o momento ou termina a partida de uma das formas descritas abaixo O jogo pode terminar de duas maneiras Vitória O jogo é vencido quando todas as células que não contêm bombas são reveladas Nesse caso o servidor informa ao cliente que o jogo foi vencido e o tabuleiro completo com todas as células reveladas é enviado A partida é encerrada com sucesso Derrota Se a qualquer momento o cliente revelar uma célula contendo uma bomba o jogo será encerrado instantaneamente e o servidor enviará o tabuleiro completo com todas as células reveladas incluindo a localização das bombas A partida é encerrada com uma derrota Protocolo Tabuleiro O tabuleiro do jogo será de 4x4 e conterá três bombas Mensagem a ser trafegada O cliente e o servidor irão se comunicar por meio de uma mensagem que será trafegada usando sockets A estrutura da mensagem deve ser a seguinte struct action int type int coordinates2 int board44 Os tipos são Action Type Descrição start 0 Enviada pelo cliente ao servidor no início do jogo reveal 1 Enviada pelo cliente ao servidor para revelar célula flag 2 Enviada pelo cliente ao servidor para adicionar flag em célula state 3 Enviada pelo servidor ao cliente sempre que houver mudança no estado do board removeflag 4 Enviada pelo cliente ao servidor para remover flag em célula reset 5 Enviada pelo cliente ao servidor para iniciar o jogo do início win 6 Enviada pelo servidor ao cliente quando o jogo for ganho exit 7 Enviada pelo cliente ao servidor quando deseja se desconectar gameover 8 Enviada pelo servidor ao cliente quando o jogo for perdido Observação é muito importante que a mensagem siga exatamente essa estrutura para que haja compatibilidade entre os clientes e servidores de diferentes alunos Formato das células Para trafegar os dados entre o cliente e o servidor faremos a representação do tabuleiro usando apenas inteiros Porém ao imprimir a resposta para o cliente os inteiros devem ser traduzidos para suas devidas representações em caracteres Representação em caracteres Representação em inteiros Bomba 1 Célula oculta 2 Célula sem bomba na vizinhança 0 0 Célula com bomba na vizinhança o próprio número o próprio número Célula com flag 3 Comandos Início do jogo No início do jogo o servidor lerá a resposta do tabuleiro de um arquivo Esse arquivo deve conter todas as linhas e todos os caracteres separados por vírgula Ao inicializar o servidor o caminho do arquivo deve ser passado como parâmetro da seguinte maneira server v6 51511 i inputintxt Abaixo um exemplo da estrutura do projeto Revelar células Para revelar uma célula você deve mandar as coordenadas linha e coluna nessa ordem separadas por vírgula e a célula a ser aberta será exatamente a célula das coordenadas enviadas No exemplo ao escolher revelar a célula de linha 0 e coluna 0 o tabuleiro mostrou o valor que estava naquela célula Bombas na vizinhança Ao revelar uma célula caso não haja uma bomba um número irá aparecer e esse número indica o número de bombas na vizinhança A vizinhança é representada da seguinte maneira A contagem das bombas funciona da seguinte maneira Para facilitar o entendimento as bombas dos tabuleiros de exemplo das imagens acima estão todas reveladas e a célula a ser revelada pelo jogador é a célula central 1x1 Caso 1 No primeiro caso ao revelar a célula 1x1 o número exibido é 1 indicando que há apenas uma bomba na vizinhança Caso 2 No segundo caso ao revelar a célula 1x1 o número exibido é 2 indicando que existem duas bombas na vizinhança Caso 3 No terceiro caso ao revelar a célula 1x1 o número exibido é 0 indicando que não existe nenhuma bomba na vizinhança Marcar células O usuário pode optar por marcar uma célula quando ele tiver a certeza de que ela possui uma bomba Nesse caso ele enviará o comando flag seguido da célula a ser revelada No exemplo abaixo fica claro que na célula 11 existe uma bomba portanto o usuário poderá adicionar uma flag à essa célula Nesse caso a marcação será colocada na célula que possui bomba Remover uma marcação O usuário também poderá remover uma marcação quando achar necessário usando o comando removeflag Sair do jogo O cliente poderá sair do jogo enviando o comando exit Nesse caso a conexão do cliente com o servidor se encerrará e o cliente terminará a execução Reset O cliente poderá resetar o jogo e nesse caso o jogo começará do início Erro O usuário pode vir a digitar um comando inválido ou fazer alguma das ações acima em uma célula cuja ação já foi feita portanto esses erros devem ser tratados do lado do cliente Abaixo uma tabela com o mapeamento de TODOS OS POSSÍVEIS erros Os demais casos não mapeados na tabela não necessitam de uma mensagem de erro Por exemplo se você enviar um removeflag em uma célula que não tem flag o servidor apenas irá retornar o estado atual do board sem nenhuma alteração e sem erro revelar célula fora do range do tabuleiro error invalid cell comando inexistente error command not found revela uma célula já revelada error cell already revealed flag em uma célula já marcada error cell already has a flag flag em uma célula revelada error cannot insert flag in revealed cell Exemplos de jogo Jogo com derrota Terminal do cliente Terminal do Servidor server v4 51511 i inputjogotxt 1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 0 1 1 client 127001 51511 client connected start reveal 00 1 reveal 11 GAME OVER 1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 0 1 1 Jogo com comando inválido Terminal do cliente Terminal do Servidor server v4 51511 i inputjogotxt 1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 0 1 1 client 127001 51511 client connected start reveal 00 1 reveal 00 error cell already revealed reveal 10 1 1 Repare que nesse caso o usuário digita um comando errado o erro aparece porém ele consegue continuar a jogar Exemplo com flag e removeflag Terminal do cliente Terminal do Servidor server v4 51511 i inputjogotxt 1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 0 1 1 client 127001 51511 client connected start reveal 00 1 reveal 01 1 2 reveal 10 1 2 1 flag 11 1 2 1 removeflag 11 1 2 1 Exemplo com cliente conectando e desconectando Terminal do cliente Terminal do Servidor server v4 51511 i inputjogotxt 1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 0 1 1 client 127001 51511 client connected start reveal 00 1 exit client disconnected reveal 10 1 2 1 flag 11 1 2 1 removeflag 11 1 2 1 Jogo com exit Terminal do cliente Terminal do Servidor server v4 51511 i inputjogotxt 1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 0 1 1 client 127001 51511 client connected start exit client disconnected Jogo com reset Terminal do cliente Terminal do Servidor server v4 51511 i inputjogotxt 1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 0 1 1 client 127001 51511 client connected start reveal 00 1 reset starting new game Jogo com vitória Terminal do cliente Terminal do Servidor server v4 51511 i inputjogotxt 1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 0 1 1 client 127001 51511 start reveal 00 1 reveal 01 1 2 reveal 10 1 2 1 reveal 31 1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 0 1 reveal 33 YOU WIN 1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 0 1 1 Jogo com cliente desconectando Terminal do cliente Terminal do Servidor server v4 51511 i inputjogotxt 1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 0 1 1 client 127001 51511 client connected start reveal 00 1 exit client disconnected client 127001 51511 client connected start Tabela de comandos Comando Cliente Servidor conexão do cliente não imprime nada no cliente imprime client connected no servidor start imprime o tabuleiro com todas as posições ocultadas Inicializa o estado do jogo Não imprime nada do lado do servidor reveal xy imprime o tabuleiro com a célula revelada Altera o estado da célula para revelado e envia novo estado para o cliente Não imprime nada na tela flag xy imprime o tabuleiro com a célula com flag Altera o estado da célula e envia novo estado para o cliente Não imprime nada na tela removeflag xy imprime o tabuleiro com a célula sem flag Altera o estado da célula e envia novo estado para o cliente Não imprime nada na tela reset imprime o tabuleiro com todas as posições ocultadas Reseta o estado do jogo Imprime starting new game exit desconecta do servidor Reseta o estado do jogo Imprime client disconnected Detalhes de implementação Note que o servidor irá guardar tanto a matriz contendo a resposta do tabuleiro quanto a matriz contendo o estado atual do jogo Sempre que uma ação é feita a matriz de estado é atualizada Tanto o cliente quanto o servidor devem imprimir o tabuleiro com a representação em caracteres As posições na matriz devem ser imprimidas com duas tabs de separação 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 O cliente tem a responsabilidade de receber mensagens diretamente do teclado e exibilas na tela O servidor será responsável por fazer todo o processamento do jogo É importante observar que para este trabalho não é necessário que o servidor suporte múltiplos clientes simultaneamente Ele será projetado para lidar com conexões de um cliente por vez 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 o cliente precisa 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 i inputjogo1txt no terminal 2 client 127001 51511 IPv6 no terminal 1 server v6 51511 i inputjogo1txt no terminal 2 client 1 51511 Materiais para Consulta Capítulo 2 e 3 do livro sobre programação com sockets disponibilizado no Moodle Playlist de programação com sockets do professor Ítalo Cunha 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 O seu servidor será testado por um cliente implementado pelo professor com funcionalidades adicionais para realização dos testes Os testes avaliam a aderência do seu servidor ao protocolo de comunicação inteiramente através dos dados trocados através da rede a saída do seu servidor na tela eg para depuração não impacta os resultados dos testes Para a correção os seguintes testes serão realizados com IPv4 e IPv6 Iniciar o jogo 10 Revelar célula adequadamente 10 Terminar o jogo quando uma bomba for revelada 10 Adicionar uma flag 5 Remover uma flag 5 Fechar conexão com o servidor corretamente 10 Resetar o jogo 10 Cliente envia exit para o servidor e fecha a execução 10 Jogo terminar com vitória quando todas as células que não sejam bombas forem reveladas 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 TP1MATRICULAzip Desconto de Nota por Atraso Os trabalhos poderão ser entregues até a meianoite do dia especificado para a entrega O horário de entrega deve respeitar o relógio do sistema Moodle ou seja a partir de 0001 do dia seguinte à entrega no relógio do Moodle os trabalhos já estarão sujeitos a penalidades A fórmula para desconto por atraso na entrega do trabalho prático é 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑜𝑛𝑡𝑜 2 𝑑 1 d atraso em dias úteis Obs Note que após 3 dias o trabalho não pode ser mais entregue