Сетевые технологии

Курсовой проект 2024

Создание распределенной информационной системы в соответствии с вариантом

Сроки

• 3 неделя: Выбрать тему-вариант, определить команду и сформировать ТЗ. В ТЗ должны быть четко указаны требования к каждому из участников.

• 8 неделя: макет figma (ссылку на figma добавить в ТЗ), диаграммы, swagger

• 12 неделя: полный комплект документов (ТЗ, РПЗ, ПМИ, РП, РСА)

• 14-15 неделя: защита, презентация по диаграммам, демонстрация приложения, ответы на вопросы

• Регистрация в государственном реестре ПО

Документация

Документация

1. ТЗ - каждый оформляет пункты и разделы по своей части
2. РПЗ - каждый оформляет пункты и разделы по своей части
3. Руководство пользователя (РП) оформляет Прикладной уровень: описание интерфейса и руководство по работе с приложением
4. Руководство Системного Администратора (РСА) - каждый оформляет пункты и разделы по своей части: системные требования, инструкция по развертыванию системы (ссылки на репозиторий), для каких компонентов что потребуется
5. Программа и методичка испытаний (ПМИ) - каждый оформляет пункты по своей части: тестирование функционала приложения в таблице последовательно по пунктам (функция из ТЗ, действие, результаты и маленький скриншот). Должны быть протестированы все пункты ТЗ.
6. GitHub - каждый оформляет по своей части
7. Swagger - каждый делает файлы по своему сервису
8. Диаграммы последовательности - каждый оформляет по своей части, с кем взаимодействует и подробнее ваша часть
9. Диаграмма развертывания - общая у всех
10. Макет figma - Прикладной уровень

Структура РПЗ:

• Введение (актуальность с цифрами и датами, цель, назначение, нефункциональные требования, задачи)
• Описание сервиса транспортного уровня с диаграммой последовательности и диаграммой развертывания
• Описание сервиса канального уровня с диаграммой последовательности
• Описание прикладного уровня с диаграммой последовательности и скриншотами интерфейса
• Заключение: по пунктам решенные задачи и достигнутые результаты
• Список литературы. На каждый источник должна быть ссылка в тексте РПЗ
• 4 приложения: ТЗ, ПМИ, РП, РСА. У каждого приложения свой титульный лист

Требования к документации:

• Необходимо распечатать ТЗ полностью, а также титульный лист и задание курсовой. 1 экз на команду
• Титульные листы к РПЗ здесь
• ГОСТ (1.5 интервал, 1.25 см отступ, 14 пт и тд). Шрифт на рисунках должен быть такой же как в тексте.
• Все заголовки в курсовой должны быть с новой страницы через разрыв
• Параграфы должны быть минимум 300 слов
• Схемы не должны дублироваться в приложениях, если используются в РПЗ. Выносите в приложения очень большие диаграммы, которые не помещаются в РПЗ.

Примеры документации 2024 года

Проверка документации

1. Проверка оформления через Контроль ВКР testVKR через vpn
2. Проверка на плагиат через antiplagiat

Демонстрация

1. Сначала сказать тему и цель работы, задачи каждого исполнителя.
2. Далее каждый отвечает по своей части. Упор на сетевое взаимодействие: кто какие компоненты реализовал, какие протоколы использовал.
3. Необходимо по каждой части объяснить: про Циклический код/код Хемминга (что это такое, для чего применяется), про протокол WebSocket (отличия от HTTP, преимущества и недостатки), про congestion control TCP и Kafka
4. Быть готовым объяснить вашу работу на диаграмме последовательности или по коду вашего сервиса.
5. Демонстрация выполняется на 3 компьютерах, объединненых в одну локальную сеть
6. В демонстрации показать вкладку Network или консоль вашего сервиса. Вызывать методы вашего сервиса через postman/insomnia.

Вопросы для защиты

1. Что такое канал? Что такое прикладной уровень? Почему они так называются.
2. Какого размер кадр? Какое максимальное количество ошибок в кадре можно исправить?
3. Что такое сеть, что такое нагрузка?
4. Модель OSI

Задание

Необходимо разработать систему обмена текстовыми сообщениями/файлами в реальном времени, состояющую из трех уровней: прикладной, транспортный и канальный. Каждый из уровней реализуется отдельным веб-сервисом.

Прикладной уровень

Интерфейс реализован на React + Redux Toolkit + Axios + MUI, дизайн должен копировать сайт российской компании. Он представляет собой окно чата с возможностью ввода текстового сообщения или отправки файла. При подключении необходимо ввести имя пользователя (открытие WebSocket соединения), которое будет передаваться с каждым сообщением. При обновлении страницы история чата не сохраняется. С помощью кнопки выйти можно отчистить чат и логин (закрытие WebSocket соединения), чтобы потом сменить пользователя. Если сообщение пришло с признаком ошибки - текст/файл не отображается, а в чате отображается значок ошибки.

Для метода Send формирует json сообщение с указанием отправителя, времени отправки и полезной нагрузки - текста или файла. При получении нового сообщения методом Receive - json с указанием отправителя, времени отправки, признака ошибки и полезной нагрузки.

• Прикладной уровень WebSocket по шагам
• Мастер-класс WebSocket по шагам
• Методические указания по верстке и дизайну Figma. Инструкция по Figma MUI
• Обучающее видео по WebSocket, LongPolling, event sourcing

Транспортный уровень

Текстовые сообщения или файлы разбиваются на сегменты по X байт и отправляются отдельными сегментами на канальный уровень.

При получении сегменты помещаются в очередь, раз в N секунд собираются в единое сообщение и передаются на прикладной уровень. Если часть из сегментов не была принята (1-3 цикла не было новых сегментов по этому сообщению), то на прикладной уровень итоговое сообщение передается с признаком ошибки.

Каждый пакет-сегмент представляет собой полезную нагрузку, времени отправки (как id сообщения), общую длину сообщения (количество сегментов), номер данного сегмента в сообщении.

• Транспортный уровень Kafka+Docker в Golang
• Мастер-класс Kafka Golang
• Пример работы с очередями Kafka в Python
• Ролик про межсервисное взаимодействие и очереди

Канальный уровень

Данный уровень эмитирует взаимодействие с удаленным сетевым узлом через канал с помехами. Для этого используется один из четырех вариантов кодирования передаваемых сообщений. Полученный от транспортного уровня json сегмента кодируется в битовый формат соответствующим кодом, вносятся ошибки и затем декодируется для последующей отправки обратно на транспортный уровень. Ошибка вносится в 1 случайный бит сегмента.

Сервис должен вносить ошибку с вероятностью P в передаваемую информацию и терять сообщения с вероятностью R. При декодировании либо пакет с ошибкой теряется, либо передается обратно на транспортный после исправления.

Пример: от транспортного уровня пришел сегмент 1000 бит, на канальном они кодируются [7，4] в кадр 1750 бит, в которые вносится ошибка, затем они снова декодируются в 1000 бит и передаются обратно на транспортный уровень в виде сегмента.

• Пример реализации Циклического кода
• Пример реализации кода Хемминга

Варианты

Вариант 1

Отправка текста. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию циклическим [7,4]-кодом. Длина сегмента (X) 100 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 10%, вероятность потери кадра (R) 2%.

Вариант 2

Отправка текста. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию циклическим [15,11]-кодом. Длина сегмента (X) 100 байт, период сборки сегментов (N) 1 секунд, вероятность ошибки (P) 10%, вероятность потери кадра (R) 2%.

Вариант 3

Отправка текста. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию [7,4]-кодом Хэмминга. Длина сегмента (X) 200 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 10%, вероятность потери кадра (R) 2%.

Вариант 4

Отправка текста. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию [15,11]-кодом Хэмминга. Длина сегмента (X) 200 байт, период сборки сегментов (N) 1 секунд, вероятность ошибки (P) 10%, вероятность потери кадра (R) 2%.

Вариант 5

Отправка файла. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию циклическим [7,4]-кодом. Длина сегмента (X) 1000 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 11%, вероятность потери кадра (R) 2%.

Вариант 6

Отправка файла. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию циклическим [15,11]-кодом. Длина сегмента (X) 2000 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 11%, вероятность потери кадра (R) 2%.

Вариант 7

Отправка файла. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию [7,4]-кодом Хэмминга. Длина сегмента (X) 1000 байт, период сборки сегментов (N) 1 секунд, вероятность ошибки (P) 11%, вероятность потери кадра (R) 2%.

Вариант 8

Отправка файла. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию [15,11]-кодом Хэмминга. Длина сегмента (X) 2000 байт, период сборки сегментов (N) 1 секунд, вероятность ошибки (P) 11%, вероятность потери кадра (R) 2%.

Вариант 9

Отправка текста. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию циклическим [7,4]-кодом. Длина сегмента (X) 100 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 11%, вероятность потери кадра (R) 1%.

Вариант 10

Отправка текста. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию циклическим [15,11]-кодом. Длина сегмента (X) 100 байт, период сборки сегментов (N) 1 секунд, вероятность ошибки (P) 9%, вероятность потери кадра (R) 1%.

Вариант 11

Отправка текста. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию [7,4]-кодом Хэмминга. Длина сегмента (X) 150 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 8%, вероятность потери кадра (R) 1%.

Вариант 12

Отправка текста. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию [15,11]-кодом Хэмминга. Длина сегмента (X) 100 байт, период сборки сегментов (N) 3 секунд, вероятность ошибки (P) 7%, вероятность потери кадра (R) 1%.

Вариант 13

Отправка файла. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию циклическим [7,4]-кодом. Длина сегмента (X) 1000 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 11%, вероятность потери кадра (R) 1.4%.

Вариант 14

Отправка файла. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию циклическим [15,11]-кодом. Длина сегмента (X) 1500 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 11%, вероятность потери кадра (R) 1.3%.

Вариант 15

Отправка файла. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию [7,4]-кодом Хэмминга. Длина сегмента (X) 1800 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 11%, вероятность потери кадра (R) 1.2%.

Вариант 16

Отправка файла. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию [15,11]-кодом Хэмминга. Длина сегмента (X) 1200 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 11%, вероятность потери кадра (R) 1.2%.

Вариант 17

Отправка текста. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию циклическим [7,4]-кодом. Длина сегмента (X) 120 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 10%, вероятность потери кадра (R) 1.5%.

Вариант 18

Отправка текста. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию циклическим [15,11]-кодом. Длина сегмента (X) 130 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 10%, вероятность потери кадра (R) 1.6%.

Вариант 19

Отправка текста. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию [7,4]-кодом Хэмминга. Длина сегмента (X) 140 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 10%, вероятность потери кадра (R) 1.7%.

Вариант 20

Отправка текста. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию [15,11]-кодом Хэмминга. Длина сегмента (X) 150 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 10%, вероятность потери кадра (R) 1.8%.

Вариант 21

Отправка файла. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию циклическим [7,4]-кодом. Длина сегмента (X) 1200 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 11%, вероятность потери кадра (R) 2%.

Вариант 22

Отправка файла. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию циклическим [15,11]-кодом. Длина сегмента (X) 1000 байт, период сборки сегментов (N) 1 секунд, вероятность ошибки (P) 11%, вероятность потери кадра (R) 2%.

Вариант 23

Отправка файла. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию [7,4]-кодом Хэмминга. Длина сегмента (X) 1000 байт, период сборки сегментов (N) 1 секунд, вероятность ошибки (P) 12%, вероятность потери кадра (R) 1%.

Вариант 24

Отправка файла. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию [15,11]-кодом Хэмминга. Длина сегмента (X) 1400 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 9%, вероятность потери кадра (R) 1%.

Вариант 25

Отправка текста. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию циклическим [7,4]-кодом. Длина сегмента (X) 100 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 10%, вероятность потери кадра (R) 2%.

Вариант 26

Отправка текста. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию циклическим [15,11]-кодом. Длина сегмента (X) 130 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 11%, вероятность потери кадра (R) 1%.

Вариант 27

Отправка текста. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию [7,4]-кодом Хэмминга. Длина сегмента (X) 100 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 10%, вероятность потери кадра (R) 2%.

Вариант 28

Отправка текста. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию [15,11]-кодом Хэмминга. Длина сегмента (X) 110 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 11%, вероятность потери кадра (R) 1%.

Вариант 29

Отправка файла. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию циклическим [7,4]-кодом. Длина сегмента (X) 2000 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 9%, вероятность потери кадра (R) 2%.

Вариант 30

Отправка файла. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию циклическим [15,11]-кодом. Длина сегмента (X) 2500 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 11%, вероятность потери кадра (R) 1%.

Вариант 31

Отправка файла. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию [7,4]-кодом Хэмминга. Длина сегмента (X) 2300 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 11%, вероятность потери кадра (R) 1%.

Вариант 32

Отправка файла. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию [15,11]-кодом Хэмминга. Длина сегмента (X) 2400 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 8%, вероятность потери кадра (R) 2%.

Вариант 33

Отправка текста. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию циклическим [7,4]-кодом. Длина сегмента (X) 140 байт, период сборки сегментов (N) 1 секунд, вероятность ошибки (P) 10%, вероятность потери кадра (R) 2%.

Вариант 34

Отправка текста. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию циклическим [15,11]-кодом. Длина сегмента (X) 130 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 11%, вероятность потери кадра (R) 2%.

Вариант 35

Отправка текста. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию [7,4]-кодом Хэмминга. Длина сегмента (X) 120 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 8%, вероятность потери кадра (R) 2%.

Вариант 36

Отправка текста. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию [15,11]-кодом Хэмминга. Длина сегмента (X) 100 байт, период сборки сегментов (N) 1 секунд, вероятность ошибки (P) 10%, вероятность потери кадра (R) 2%.

Вариант 37

Отправка файла. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию циклическим [7,4]-кодом. Длина сегмента (X) 1000 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 11%, вероятность потери кадра (R) 3%.

Вариант 38

Отправка файла. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию циклическим [15,11]-кодом. Длина сегмента (X) 3400 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 11%, вероятность потери кадра (R) 3%.

Вариант 39

Отправка файла. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию [7,4]-кодом Хэмминга. Длина сегмента (X) 3200 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 11%, вероятность потери кадра (R) 3%.

Вариант 40

Отправка файла. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию [15,11]-кодом Хэмминга. Длина сегмента (X) 3000 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 11%, вероятность потери кадра (R) 2%.

Вариант 41

Отправка текста. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию циклическим [7,4]-кодом. Длина сегмента (X) 320 байт, период сборки сегментов (N) 1 секунд, вероятность ошибки (P) 10%, вероятность потери кадра (R) 2%.

Вариант 42

Отправка текста. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию циклическим [15,11]-кодом. Длина сегмента (X) 100 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 10%, вероятность потери кадра (R) 3%.

Вариант 43

Отправка текста. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию [7,4]-кодом Хэмминга. Длина сегмента (X) 300 байт, период сборки сегментов (N) 1 секунд, вероятность ошибки (P) 10%, вероятность потери кадра (R) 2%.

Вариант 44

Отправка текста. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию [15,11]-кодом Хэмминга. Длина сегмента (X) 120 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 10%, вероятность потери кадра (R) 3%.

Вариант 45

Отправка файла. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию циклическим [7,4]-кодом. Длина сегмента (X) 1500 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 11%, вероятность потери кадра (R) 2.5%.

Вариант 46

Отправка файла. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию циклическим [15,11]-кодом. Длина сегмента (X) 1600 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 11%, вероятность потери кадра (R) 2.3%.

Вариант 47

Отправка файла. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию [7,4]-кодом Хэмминга. Длина сегмента (X) 1700 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 11%, вероятность потери кадра (R) 2.2%.

Вариант 48

Отправка файла. Передаваемую информацию защитить передаваемую информацию [15,11]-кодом Хэмминга. Длина сегмента (X) 1800 байт, период сборки сегментов (N) 2 секунд, вероятность ошибки (P) 11%, вероятность потери кадра (R) 2.4%.

Индивидуальные варианты и дополнительные материалы

Система управления роботом

• Модель: создание модуля для операционной системы ROS для реализации протокола передачи по WebSocket команд по управлению роботом

• Методические указания ROS

• Пример реализации

Дополнительные материалы WebSocket

• Поэтапный пример табличного редактора через WebSocket
• Пример мессенджера через WebSocket
• Пример реализации фронтенда.

Материалы Long Polling

• Ролик про плюсы и минусы WebSocket, LongPolling, event sourcing
• Ролик с примером реализации Long Polling
• Пример взаимодействия через Long Polling