Redes de Computadores
Trabalho Prático

Consulte as Normas Gerais para Trabalhos Práticos abaixo para informações referentes a avaliação (e itens avaliados), entrega, atrasos, grupos, pontos extras e laboratórios.

Pontos

O trabalho prático vale 2,0 pontos (em um total de 10 pontos).

Grupo

O grupo deverá ter no máximo 4 alunos.

Data de Entrega

17 de novembro de 2009.

Descrição Geral

O trabalho prático pode envolver uma implementação com UDP ou com TCP, a critério dos alunos.

Descrição – Trabalho Prático com UDP (User Datagram Protocol)

O trabalho prático com UDP consiste em implementar um projeto no qual seja utilizado o protocolo UDP. O protocolo UDP é um dos protocolos de transporte usado na Internet. O projeto deverá ter um servidor escrito em C ou Java para Unix/Linux ou Windows e um cliente que poderá ser implementado em qualquer outra linguagem. Abaixo estão algumas sugestões de implementação para o trabalho UDP:

• Jogo multiusuário em tempo real: Essa proposta consiste em implementar um jogo de ação multiusuário em tempo real para no mínimo 3 jogadores. Jogos em tempo real são aqueles que não possuem turnos, e onde todos os jogadores interagem ao mesmo tempo com o servidor através da troca de mensagens (neste caso, mensagens UDP). Toda transmissão de dados deverá ser feita entre o cliente e o servidor, nunca entre clientes. O jogo deverá ser implementado de forma que o servidor do jogo, seja implementado em Unix juntamente com todas as consistências e regras do mesmo. O cliente Windows deverá ser somente uma interface com os jogadores e um transmissor de pacotes UDP para o servidor. Em função disso, o programa cliente (Windows) não implementa nenhuma regra, contagem de pontos, teste de colisão, etc. Algumas sugestões e idéias de jogos são:
• Jogo de corrida de carros numa pista, ou corrida maluca na cidade;
• Pacman multiusuário, cada jogador com uma função diferente;
• Bomberman, cada jogador com um personagem;
• Jogos de labirinto para encontrar a saída ou outros jogadores;
• Jogos de disparos, ou tiros de canhões, space invaders, combate (Atari), asteroids, etc;
• Jogos de perseguição onde cada jogador tem diferentes objetivos, Rally X (Flipperama);
• Akanoid, pinball, paredão, ou telejogo multiusuário;

Não implemente nenhum destes trabalhos:

• Chat, ICQ ou IRC
• Jogos somente para 2 jogadores
• Programa para transferência de arquivos: Esta proposta é a de implementação de um programa de transferência de arquivos utilizando janelas deslizantes. A transferência de arquivos não precisa ser implementada em dois sentidos (somente Windows/Unix/Linux para o Unix/Linux/Windows ou vice-versa). Não é necessário fazer conversão de formatos de arquivos texto, assuma sempre transmissões binárias. O protocolo deve usar janelas deslizantes na transmissão e recepção para acelerar o tráfego na rede, aproveitando melhor o meio de transmissão. Como foi visto na aula teórica, o protocolo deverá enviar somente ACKs positivos (de confirmação do recebimento de pacotes), e cada ACK vale por todos os anteriores. Escolha um tamanho de janela apropriado e compare o tempo de transmissão do seu programa com um FTP ou WinSCP.
• Gerenciador para processamento distribuído: implementar um programa para gerenciamento (servidor em Unix) de processamento distribuído (clientes Windows). O servidor distribui tarefas para os programas clientes processarrem em paralelo de forma distribuída. O processamento pode ser de imagens (renderização de imagens raytracing), compactação de dados, comparação de arquivos texto (útil para comparação de sequências de DNA), algoritmos de quebra senha ou decriptação força bruta, etc.
• Servidor de streaming de dados UDP: um servidor de streaming de dados em tempo real através de UDP, como música ou vídeo. Dependendo do formato dos dados, seria necessária também a implementação de um cliente visualizador;

Uma outra linha alternativa de implementação para o trabalho em UDP é implementar na forma de um applet Java uma demonstração de funcionamento de algum protocolo relacionado com a disciplina de Redes, com o objetivo de fazer parte das páginas de aula para os próximos semestres. Abaixo estão algumas sugestões:

• Protocolo de janelas deslizantes: ilustrar graficamente o funcionamento de um protocolo de janelas deslizantes com a possibilidade de erros de transmissão, perda de pacotes, diferentes taxas de velocidade e delay e tamanhos de pacotes, mostrando o que acontece com o envio de pacotes e ACKs pelo meio de transmissão;
• Enlace MACA e MACAW: simular o funcionamento do protocolo de enlace sem fio MACA ou MACAW em situações extremas (conflitos de transmissão, estações fora de alcance, etc);
• Máquina de estados finitos de protocolos: simular o funcionamento de uma máquina de estados finitos de um protocolo de enlace (exemplo: PPP) mostrando ao mesmo tempo o que ocorre com a máquina de estados do cliente e do servidor na hora em que é feita uma conexão.
• Modulação e codificação de dados: mostrar como funciona a codificação de dados binários em diferentes tipos de meios de transmissão e os diferentes tipos de modulação de sinal (amplitude, frequência e fase);
• Protocolos MAC: simular o funcionamento de protocolos de acesso múliplo em redes broadcast (CSMA, CSMA/CD, Bitmap, Contador binário);

Caso o grupo tenha uma nova proposta ou idéia, consulte o professor.

Descrição - TCP (Transmition Control Protocol)

O trabalho prático TCP consiste em implementar um projeto no qual seja utilizado o protocolo TCP. O protocolo TCP é um dos protocolos de transporte usado na Internet. O TCP ao contrário do UDP é um protocolo orientado à conexão. Por isso, os clientes precisam estabelecer uma conexão com o servidor antes de qualquer informação ser transmitida. Por causa disso também, o seu servidor terá um socket para cada cliente, diferente do servidor UDP que usava um socket somente para todos os clientes. O projeto deverá ter um servidor escrito em C para Unix e um cliente que poderá ser implementado em qualquer outra plataforma. Abaixo estão algumas sugestões de implementação para o trabalho:

• Jogo multiusuário em turnos: Essa proposta consiste em implementar um jogo qualquer baseado em turnos. Nesses casos, cada jogador faz a sua jogada na sua vez enquanto os demais aguardam a sua hora de jogar. Toda transmissão de dados deverá ser feita entre o cliente e o servidor, nunca entre clientes. O jogo deverá ser implementado de forma que o servidor do jogo, seja implementado em Unix juntamente com todas as consistências e regras do mesmo. O cliente Windows deverá ser somente uma interface com os jogadores. Em função disso, normalmente o programa cliente (Windows) não faz o redesenho do jogo até receber uma resposta do servidor, já que este é que verifica colisões, movimentações inválidas, etc. Algumas idéias de jogos são:
• Jogos de cartas em geral (truco, mau-mau, buraco, etc);
• Jogos de tabuleiro (xadrez, dama, war, combate, detetive, othelo, go, banco imobiliário, etc);
• Jogos contra o computador (senha)
• Jogo da memória, ligue os pontos, etc;

Não implemente nenhum destes trabalhos:

• Chat, ICQ ou IRC
• Jogo da velha
• Adedanha

O servidor deverá permitir a entrada de no mínimo 3 clientes ao mesmo tempo. Servidores que implementam jogos que entre duas pessoas (xadrez, dama, etc) deverão receber conexões de vários jogos em paralelo ao mesmo tempo. Jogos contra o computador deve permitir que várias pessoas se conectem ao mesmo tempo para jogar.

• FabraiAnhangueraster: FabraAnhangueraister é um programa de comunicação peer-to-peer como o Napster. A idéia é disponibilizar a lista de arquivos locais em um servidor para que todos os clientes possam pesquisá-los. Porém a transferência de arquivos é feita entre cada usuário diretamente sem a passagem dos dados pelo servidor.

O servidor deverá ser implementado em Unix e os clientes em Windows (ou outra plataforma). Para isso ele deve fazer o controle das conexões TCP/IP ativas e tratar evntuais desconexões. Deve ser implementado um protocolo simples de mensagens, entrada e saída de usuários. Quando um usuário entra no FabraAnhangueraister, os demais precisam ser avisados de quantos arquivos disponíveis existem no sistema. Cada vez que um usuário entra, ele envia a sua lista de arquivos para o servidor e este redistribui a estatística com o total de arquivos. Toda busca de arquivos efetuada por um cliente, deve ser pesquisada nos arquivos do servidor e o cliente deve receber o resultado da busca contendo o número IP dos demais clientes que possuem o arquivo requisitado. A transferência é feita diretamente entre os clientes. Não é necessário implementar o tempo de ping entre os clientes no resultado da busca.

• Servidor WWW: O trabalho consiste em implementar um servidor Web. O servidor Web é um daemon (programa residente em Unix) que aguarda a recepção de requisições de páginas e devolve na mesma conexão o objeto requisitado. O protocolo HTTP usado nos browsers e servidores Web da Internet porém não é tão trivial porque pode conter até uma dezena de linhas aproximadamente que especificam uma série de parâmetros da requisição. O servidor implementado porém não precisa interpretar todos os parâmetros à risca.

Além da busca de objetos Web, o servidor deverá atender também requisições de formulários através do comandos POST. O comando POST executa um CGI (gateway de interface ou programa externo ao servidor Web) que recebe dados de um formulário preenchido pelo usuário e gera uma página de resposta.

• Servidor SMTP: SMTP é o protocolo de envio de correio eletrônico usado na internet. O trabalho consiste em implementar um servidor SMTP que receba emails através de conexões TCP de programas clientes de email como por exemplo o Outlook.

Uma alternativa para o trabalho é implementar na forma de um applet Java uma demonstração de funcionamento de algum protocolo de Redes, com o objetivo de fazer parte das páginas de aula para os próximos semestres. Abaixo estão algumas sugestões:

• Simulação de redes de pacotes IP: ilustrar graficamente o funcionamento de uma rede baseada em pacotes IP e o seu roteamento;
• Algoritmos de roteamento: simular o funcionamento dos algoritmos de roteamento mostrados na aula (flooding, flow-based, vetor de distâncias e link state), ilustrando situações de falhas na rede e mudanças no tráfego;
• Algoritmos de congestionamento: simular o funcionamento de algoritmos de congestionamento (balde furado, balde furado com token, pacotes de engasgo e fila parcial valorada) em redes de pacotes ou redes de circuitos virtuais;
• Protocolo ARP (address resolution protocol): simular o funcionamento do protocolo ARP usado para a obtenção dos endereços MAC numa rede local Ethernet;
• Tunelamento: mostrar o funcionamento de tunelamento de pacotes IP em um outro tipo de rede, ponto-a-ponto;
• Controle de fluxo em TCP: simular o funcionamento do controle de fluxo de dados implementado pelo TCP mostrando situações de erro;
• Estabelecimento de conexão TCP: simular o processo de conexão do protocolo TCP;
• Máquina de estados do TCP: mostrar o funcionamento da máquina de estados do protocolo TCP à medida que os pacotes são enviados e recebidos;
• Consulta de DNS: mostrar como funciona a consulta de DNS;

Caso o grupo tenha uma nova proposta ou idéia, consulte o professor.

Normas Gerais para Trabalhos Práticos

Lindenberg Naffah Ferreira

Baseado em material elaborado pelo Prof. Rodrigo O. R. Antunes, reproduzido com autorização

Leia esta página inteira para se informar corretamente a respeito do que deve ser feito, redigido, e entregue a respeito dos trabalhos. Esta página contém ainda informações a respeito da avaliação e dicas valiosas para o seu trabalho.

Não deixe para começar o seu trabalho na última hora.

O trabalho parece mais simples enquanto você ainda não o começou

Normas para Trabalhos Práticos

O objetivo do trabalho prático é avaliar a capacidade do aluno para desenvolver um projeto utilizando os conceitos aprendidos no laboratório, trabalhar em grupo e entregar o projeto no prazo. Os trabalhos práticos serão avaliados em todos estes quisitos. A avaliação consiste na apresentação do projeto com todos os membros do grupo. A nota dos componentes do grupo é sempre a mesma. Se um aluno perde ponto, o grupo inteiro perde ponto. Com base nos objetivos citados, a avaliação dos trabalhos práticos é feita da seguinte maneira:

• Prazo: Todos os trabalhos são apresentados na aula marcada para esse fim, usualmente uma aula de laboratório, com uma das máquinas ligada a um datashow. Se o trabalho for entregue 1 aula depois da aula estipulada para a entrega, o trabalho valerá somente 2/3 do pontos. Se for entregue 2 aulas de laboratório depois, valerá somente 1/3 dos pontos. E após duas aulas, o trabalho não poderá ser mais entregue.
• Funcionamento: O trabalho deverá estar completamente operacional e funcionando. Trabalhos com bugs perderão pontos e trabalhos que não funcionarem corretamente perderão muitos pontos.
• Quantidade de usuários: O trabalho de redes é criado para que seja usado por vários usuários simultaneamente. No mínimo, 3 usuários deverão usá-lo ao mesmo tempo na apresentação. Se o trabalho permitir a entrada de usuários ilimitados, terá um ponto extra.
• Identificação dos usuários: No trabalho de redes, a identificação dos usuários conectados é essencial para o funcionamento. Essa identificação não deve ser feita pelo cliente (como nas aulas de laboratórios). A identificação é feita de formas diferentes dependendo do protocolo usado (UDP ou TCP), mas deve ser feita sempre pelo servidor.
• Reconfiguração do servidor: No trabalho prático, o servidor deve ter a capacidade de ser utilizado várias vezes em sequência, sem a necessidade de ser reiniciado no sistema operacional. Ou seja, o servidor deve tratar várias instâncias de execução enquanto estiver rodando. Se for um jogo, o jogo precisa rodar várias partidas sem precisar reiniciar os programas.
• Lógica do programa: A lógica do trabalho prático deve ser implementada toda no servidor. O programa cliente é uma mera interface do servidor com o usuário. A lógica do programa diz respeito ao processamento das informações para o seu funcionamento. Em um jogo é por exemplo: contagem de pontos, cálculo da posição dos jogadores na tela, verificação do ganhador, etc.
• Saída/Entrada de usuários: O servidor deve tratar a saída e entrada de usuários tomando a ação necessária para manter o resto do programa em execução, sem afetar os demais usuários. Se o funcionamento do servidor depender da presença de todos os usuários a sessão poderá ser interrompida com a saída de um usuário, mas todos precisam ser avisados que a sessão foi encerrada por causa da saída de um usuário.
• Qualidade do fonte: A qualidade do programa fonte será observada como em qualquer outra disciplina de um curso de informática (indentação, comentários, divisão da lógica em procedimentos, modularização, orientação a objetos, polimorfismo, etc).
• Avaliação do grupo: Durante a apresentação cada componente do grupo será questionado com relação ao trabalho. Se alguém não acertar alguma pergunta, o grupo todo perde pontos.

Entrega

No dia da entrega é necessário entregar os códigos fontes do trabalho prático: tanto do servidor quanto do cliente. A entrega pode ser em disquete ou CD. Não é necessário entregar cópia impressa do trabalho na apresentação, nem dos fontes e nem da documentação.

Grupos

Todo o grupo deverá estar presente no dia da apresentação para a arguição. Se algum elemento do grupo não estiver presente, todo o grupo perderá pontos.

Não serão tolerados

• Trabalhos copiados de outros grupos ou da Internet ou de grupos de outros períodos.
• Falta de algum componente do grupo no dia da apresentação.

Laboratórios

As aulas de laboratório são muito importantes para o desenvolvimento do trabalho porque todo o seu conteúdo pode ser aplicável ao desenvolvimento do mesmo. Por isso procure não faltar às aulas de laboratório e a participar do seu desenvolvimento para não ficar perdido depois e ter a oportunidade de tirar as dúvidas com o professor.

As aulas de laboratório no dia da entrega do trabalho serão usadas para a apresentação dos grupos. É essencial que o seu trabalho esteja pronto para entrega neste dia. As demais aulas de laboratório são dedicadas a tópicos específicos ao longo do curso, focadas principalmente no emprego de utilitários de rede e desenvolvimento de programas em rede.

Uma parte das aulas de laboratório são aproveitadas nos trabalhos práticos porque implementam as operações fundamentais relacionadas com a transmissão de dados através da rede. Portanto, acompanhar as aulas de laboratório pode poupar tempo na elaboração dos trabalhos práticos.

Dicas

Seguem abaixo algumas dicas que podem ajudar no desenvolvimento dos trabalhos:

• Faça as práticas de redes: as práticas foram criadas não só para que o aluno aprenda a desenvolver um programa em rede mas também para servir como base para o trabalho prático. Os próprios fontes do laboratório podem ser usados integralmente nos trabalhos.
• Se o seu trabalho não for uma das propostas citadas nas páginas dos trabalhos, converse com o professor para não desenvolver um trabalho inválido ou muito trivial.
• Comece o seu trabalho pela parte de comunicação e em seguida acrescente as demais funcionalidades (interface, parte lógica etc.). Desta forma será mais fácil testá-lo em caso de problemas.
• Faça um trabalho simples. Note que simples não é o mesmo que trivial! Não perca tempo desenvolvendo interfaces elaboradas porque isso não será avaliado. A interface precisa ter recursos suficientes somente para o funcionamento e uso do programa. Telas sofisticadas não dão pontos extras.
• Programas em redes em geral não podem ser depurados (debugged) passo a passo porque envolvem um outro software sendo executado em outra máquina. A forma mais fácil de depurá-los é por meio de mensagens e controles de informação na tela ou console.
• Uma parte importante do trabalho é a sincronização entre o servidor e o cliente. Não tente fazer isso por meio de delays (fazer o seu programa dormir por um tempo aguardando pacotes). Delays de tempo para sincronizar são difíceis de depurar, e normalmente resolvem o problema em determinadas situações específicas. Mas na prática, o problema pode voltar a acontecer quando o trabalho é modificado ou testado sob outra condição.
• Se for utilizar componentes proprietários para o seu trabalho (gráficos especiais, de áudio etc.), faça testes com eles para ter certeza que irão funcionar corretamente no laboratório. É comum um componente funcionar no seu computador doméstico e não funcionar no laboratório. Isso porque os computadores do laboratório não permitem alterações na sua configuração.
• O trabalho é de redes, não de interfaces gráficas! Não se preocupe se os seus gráficos não estão muito sofisticados ou se não tem animações.
• Teste o seu trabalho no laboratório antes do dia da entrega e não use componentes que não existam nas máquinas do laboratório. Caso contrário, seu grupo não conseguirá apresentar o trabalho.
• Não use animações em flash!
• Mais importante! Comece o seu trabalho o mais cedo possível porque ele não será adiado. Os trabalhos sempre parecem mais fáceis de fazer enquanto você ainda não começou.