Файл: Разработка системы мгновенного обмена сообщениями.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ЧЕЧЕНСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

Государственное бюджетное профессиональное

образовательное учреждение

«Грозненский государственный колледж информационных технологий»

(ГБПОУ «ГГКИТ»)

Кафедра: «Информационных технологий и связи»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по МДК 01.01 Разработка программных модулей

на тему: «Разработка системы мгновенного обмена сообщениями»

Работу выполнил

студент группы: И1.19-41

специальности 09.02.07

Информационные системы и программирование

Умаров Заур Идалович

^{(Ф.И.О. полностью)}
Руководитель:

преподаватель первой категории, Улхаева Х. М.

^{(должность, Ф.И.О.)}

Оценка___________________

^{(прописью)}
Преподаватель, подпись:

_________________________

^{(подпись/И.О. Фамилия)}

г. Грозный

2022 г

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы данного курсовго проектирования обусловлена тем, что общение – одна из основных потребностей людей и обмен информацией является неотъемлемой частью формирования и развития личности. Для людей всегда важно иметь возможность общаться с другими людьми, передавать и получать различную информацию. На сегодняшний день компьютерные технологии проникают во все сферы человеческой деятельности. Становится сложно представить жизнь без них, так как они помогают хранить, обрабатывать, получать и распространять информацию, не взирая на расстояние. Поэтому было принято решение создать приложение, которое позволяет общаться людям через интернет.

Чат, чаттер (англ. chatter – болтать) – средство обмена сообщениями по компьютерной сети в режиме реального времени, а также программное обеспечение, позволяющее организовывать такое общение. Характерной особенностью является коммуникация именно в реальном времени или близкая к этому, что отличает чат от форумов и других «медленных» средств. Передача сообщений в режиме реального времени и есть главная особенность и преимущество чатов. Несмотря на бурный рост информационной индустрии, тема текстовых чатов всё ещё не потеряла своей актуальности и их часто используют на предприятиях или офисах, когда важно быстро получать или отправлять важную информацию.

Целью данного проектирования является создание программного обеспечения для обмена сообщениями между пользователями в виде, характерном для конкретной предметной области.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Изучить предметную область;

2. Провести анализ существующих систем мгновенного обмена сообщениями;

3. Разработать программное обеспечение.

Для разработки программного обеспечения необходимо:
Провести анализ подходов к работе с данными в серверных приложениях;
Провести анализ требований, предъявляемых к данному программному обеспечению;
Разработать архитектуру будущего программного обеспечения;
Написать код по разработанной архитектуре.

В данном курсовом проекте, будет разработана программа клиент-серверного чата, с возможность общения нескольких человек одновременно (all2all) в локальной сети.

Раздел 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ

1.1 Постановка задачи. Функции системы

Задачей данного курсового проектирования является создание клиент-серверного чата, состоящего из двух отдельных программ: сервер и клиент. Сервером является программа, к которой подключаются клиенты. Сервер принимает, отправляет и обрабатывает запросы, которые поступают от клиентской программы. К серверу может подключиться множество клиентов.

Функции сервера:

Выбор порта для работы.
Подключение клиентов.
Ведение списка всех подключённых клиентов.
Пересылка сообщений (Общих или приватных).
Функции администрирования клиентов (удаление, изменение имени, сообщение от имени администратора).
Ведение лога (история работы сервера).
Принятие и пересылка файлов.

Функции клиента:

Подключение к серверу, используя IP адрес и порт сервера.
Выбор имени (Nickname) под которым вас будут видеть остальные участники чата.
Отправка сообщений всем подключённым клиентам.
Отправка приватного сообщения.
Список всех клиентов сервера (получает от сервера).
Возможность отправить файл.

1.2 Архитектура системы

Мною выбрана одноуровневая клиент-серверная архитектура. Архитектура клиент-сервер применяется в большом числе сетевых технологий, используемых для доступа к различным сетевым сервисам:

Web-серверы.
Серверы приложений.
Серверы баз данных.
Файл-серверы.
Прокси-сервер.
Файрволы (брандмауэры).
Почтовые серверы.

Преимущества:

Отсутствие дублирования кода программы-сервера программами-клиентами.
Так как все вычисления выполняются на сервере, то требования к компьютерам, на которых установлен клиент, снижаются.
Все данные хранятся на сервере, который, как правило, защищён гораздо лучше большинства клиентов. На сервере проще обеспечить контроль полномочий, чтобы разрешать доступ к данным только клиентам с соответствующими правами доступа.
Позволяет объединить различные клиенты. Использовать ресурсы одного сервера часто могут клиенты с разными аппаратными платформами, операционными системами и т.п.
Позволяет разгрузить сети за счёт того, что между сервером и клиентом передаются небольшие порции данных.

1.3 Протокол. Описание протокола взаимодействия

Так как данная работа заключается в создании простого чата без специальных функция, то было решено что, намного проще будет написать свой собственный протокол взаимодействия сервера и клиента, так как существующие уже протоколы сложны в освоении и имеют множество функций которые мне не понадобятся в моей работе.

Собственный протокол будет использовать текст для обмена, в отличии от бинарного протокола обмена, текстовый намного проще в освоении и т. к моей задачей является создание системы обмена мгновенными сообщениями, то очевидно что, текстовый протокол является наилучшим выбором.

Выбор протокола транспортного уровня пал на протокол TCP/IP, по следующим причинам:

TCP/IP сокеты используются для реализации надежных поточных соединений между компьютерами в сети Internet.
Соединение с использованием TCP/IP сокетов является постоянным и определяется в двух направлениях. C помощью TCP/IP сокетов можно программировать подключение систем ввода/вывода к программам, расположенным на любом компьютере в сети.
Помимо этого TCP/IP сокеты позволяют реализовать подключение и к локальной машине.
Зачастую на практике для соединения по TCP/IP сокетам на компьютерах открываются определенные порты, что позволяет расширить и разграничить канал подключения компьютера.

Всё взаимодействие сервера и клиента будет заключаться в специальных командах посылаемых друг другу в виде текстовых строк.

Вначале каждой команды стоит знак #, после идёт сама команда, а после команды параметры присущи этой команде, в общем виде это выглядит так:

#<Команда> [<параметр1>{; <параметр1>}]

Полный список Специальных команд сервера и клиента, представлен ниже в таблице 1 и 2.
Таблица 1. Команды сервера

Команда	Интерпретация
#M<имя отправителя>; <сообщение>	Сообщение для всех подключённых клиентов.
#N<имя отправителя>	Клиент посылает своё имя (nickname)
#P<имя отправителя>; <имя получателя>; <сообщение>	Приватное сообщение
#F<имя файла>	Получение файла
#S<имя файла>	Отправка файла всем клиентам

Особенности:

При получении сообщения, неважно общее оно или приватное, сервер рассылает его всем подключённым к нему клиентам, но принимает это сообщение только клиент, чьё имя совпадает с именем получателя, в случае с приватным сообщением.
При получении, какого либо файла сервер сохраняет файл во временной папке и после этого рассылает файл всем подключённым клиентам. (Файлы в папке хранятся до выключения программы)
Значение приватности не работает при пересылке файла.

Команды клиента
Таблица 2. Команды клиента

Команда	Интерпретация
#F<имя файла>	Получение файла.
#K<новое имя>	Сервер прислал новый ник
#U{<имя>}	Сервер прислал список клиентов
#M<сообщение>	Общее сообщение
#P<имя отправителя>; <имя получателя>; <сообщение>	Приватное сообщение
#N	Запрос имени от сервера
#D<имя>	Отключение администратором
#A<сообщение>	Сообщение от администратора

Особенности:

Так же как и у сервера у клиента есть временная папка, которая очищается после закрытия программы.
При отправки клиентом файла сначала отправляется команда для создания файла, потом создаётся файл для отправки (файл записывается в переменную), и после отправляется на сервер.
Сообщение от администратора появляется не в общем чате а в всплывающем окне.

1.4 Взаимодействие клиента и сервера

Предположим что сервер запушен и нормально функционирует, рассмотрим типичные ситуации работы в сети:

1. Подключение клиента:

Клиент подключается к серверу зная его адрес и порт.
Сервер обнаружив новое соединение, отправляет на все соединения строку ‘#N’ (Запрос имени клиента).
Все подключенные клиенты в том числе и только что подключенный, получив запрос сервера отправляют на сервер строку ‘#Nимя’, где «имя» это имя клиента.
Сервер получив такую строку добавляет «имя» в список клиентов.

2. Отключение клиента:

Отключение может произойти по разным причинам: клиент сам отключился, клиента отключил администратор, из-за сбоя работы сервера или клиента.

Отключившись клиент просто прерывает связь с сервером.
Сервер заметив что кто то отключился, запрашивает у оставшихся подключений их имена послав строку ‘#N’ (Запрос имени клиента).
Все подключенные клиенты, получив запрос сервера отправляют на сервер строку ‘#Nимя’, где «имя» это имя клиента.
Сервер получив такую строку добавляет «имя» в список клиентов.

Если инициатива отключения исходит от администратора:

Сервер посылает строку ‘#Dимя’ всем подключенным клиентам, где «имя» это имя клиента который должен отключиться.
Клиент узнав своё имя отключается от сервера
Если произошёл сбой работы сервера:
Клиент поняв что сервер не отвечает, разрывает соединение с неактивным сервером.

Если произошёл сбой работы клиента, то процедура отключения ничем не отличается от обычной.

3. Отправка общего сообщения:

Клиент посылает на сервер строку ’ #M сообщение’, где сообщение это текст который клиент хочет чтобы видели все участники чата.
Сервер получив эту строку не изменяя её, просто рассылает её всем клиентам включая отправителя.
Клиенты получив эту строку отображают ‘сообщение’ в компонент отображения.

4. Отправка приватного сообщения:

Клиент c именем ‘имя1’ посылает на сервер строку ’ #Pимя1; имя2; сообщение’, где ‘сообщение’ это текст который клиент хочет отправить клиенту с именем ‘имя2’, ‘; ’ – это разделитель.

Сервер получив эту строку не изменяя её, просто рассылает её всем клиентам включая отправителя.
Клиент получив эту строку, определив что он получатель отображают ‘сообщение’ в компонент отображения, все же остальные пропускают строку.