🌎 FTapP

Trabalho realizado para a disciplina MATA59 - Redes de Computadores, ministrada pelo professor Gustavo Bittencourt Figueiredo, do Departamento de Ciência da Computação do Instituto de Matemática e Estatistica da Universidade Federal da Bahia.

🎯 Objetivo

O trabalho visa criar uma aplicação de transferência de arquivos entre hosts de uma rede, utilizando o protocolo FTP, objetivando a implementação de todas as camadas de protocolos do modelo TCP/IP.

Panorama Geral

O projeto está modularizado da seguinte forma: há um arquivo de código para a aplicação do servidor, outro para a aplicação do cliente, ambos funcionando como código principal e executarão suas respectivas funcionalidades.

Agregando as funcionalidades das camadas do modelo TCP/IP, será modularizado, em arquivos diferentes, as demais camadas. Ou seja, cada uma das camadas do TCP/IP é implementada de forma independente, evitando acoplamento, assim se aproximando de uma implementação real.

A aplicação do cliente contém uma interface gráfica simples, em GTK, que é um toolkit multi plataforma para a criação de interfaces gráficas, onde tem um campo onde será inserido o endereço IP da máquina destinatária, além de um campo para escolher um arquivo a ser enviado. Além de um botão para realizar o envio do arquivo.

Screenshot da aplicação do cliente em GTK. O tema da aplicação é o tema padrão do computador 

🖥️ Camada de Aplicação

⚠️ ⏲️ Na segunda etapa do trabalho, deverá ser entregue a aplicação rodando e um relatório parcial da camada de aplicação. Haverá duas aplicações: uma para o cliente e outra para o servidor. A aplicação de servidor não terá interface gráfica. No servidor terá um tipo de segurança deixando a critério do usuário a aceitação do arquivo.

Nessa camada opera o protocolo a ser implementado: o FTP, onde o arquivo será empacotado e repassado à camada de transporte, que fará seu envio. Além do empacotamento, o protocolo fará o controle de dados na porta 21.

🚛 Camada de Transporte

A camada de transporte implementará a confiabilidade da transferência dos dados de acordo com um protocolo semelhante ao Go-Back-N. O protocolo consiste em 2 threads que executam a máquina Finita de Estado do remetente e do destinatário.

Estrutura do pacote utilizado

Número de sequencia (seq_number) de 32 bits;
Porta de origem (orig_port) de 16 bits;
Porta de destino (dest_port) de 16 bits;
Campo de flags (flags) de 8 bits;
Campo de dados (data) de 15 slots com 8 bits cada;
Checksum (checksum) de 16 bits;

Remetente: Começa com ele definindo valores para a variável base e nextseqnum. Após isso, é criado um buffer de pacotes do tamanho da janela (com a janela sendo definida por WINDOW_SIZE e tendo tamanho igual a 20 pacotes). Espera-se, então, por um evento de recebimento ou envio de dados. Caso seja um envio, faz-se uma verificação de se o próximo número de sequencia (nextseqnum) está dentro da janela, o que quer dizer que nextseqnum < base + WINDOW_SIZE. Se sim, gera-se esse pacote com esse número de sequencia e o envia para a camada de baixo. Após isso, é verificado se base é igual ao nextseqnum, o que significa que o último pacote enviado é o limite da janela. Então, inicia-se um timer de 2 segundos para o recebimento de um ACK de algum pacote dessa janela. Logo após, é definido o valor de nextseqnum para o seu sucessor. Se nesse período de tempo não for recebido um ACK de nextseqnum, a máquina finita de estado entra no timeout e vai executar o reenvio de todos os pacotes de base até nextseqnum – 1. Caso seja um recebimento, checa-se se o pacote não está corrompido - fazendo a verificação de checksum - e se a flag ACK está presente. Se não estiver corrompido, base é definida para o número de sequencia (seq_number) desse ACK + 1. Se a base for igual a nextseqnum, o timer criado no envio é interrompido. Se não, ele é reiniciado.

Destinatário: O único evento possível é o de recebimento de pacotes. É definido a variável expectedseqnum (iniciada com valor 1). Após o recebimento de um pacote, é verificado se ele não está corrompido e se o número de sequencia desse pacote é o esperado, ou seja, se expectedseqnum é igual ao seq_number do pacote. Se o pacote recebido satisfaz essas condições, os dados (data) são extraídos e repassados para a camada de cima (camada de aplicação), é criado um ACK com esse número de sequencia (seq_number) e o mesmo é enviado, além de o expectedseqnum ser acrescido em uma unidade.

📡 Camada de Rede

Existem duas funções para enviar e receber segmentos, send_segment e recv_segment, respectivamente. Usando a biblioteca <sys/socket.h>, é criado um socket datagrama o qual tem o endereço (porta e IP) passados como parâmetro e que utiliza funções da própria biblioteca para enviar e receber pacotes para/da camada de baixo.

Camada Física

A camada física será simulada através de sockets, utilizando a biblioteca em C <sys/socket.h> com datagramas, pois esse método não garante a confiabilidade dos dados, assim como a camada física real.

Requisitos

É necessário o download da biblioteca GTK, fornecido nesse link, para a correta execução do programa Client.
No diretório onde foi baixado, rode o comando:

tar xvfJ gtk+-3.20.0.tar.xz

Entre o diretório criado, e instale o pacote em /opt/gtk usando o comando:

./configure --prefix=/opt/gtk
make && make install

Defina o variável de ambiente LD_LIBRARY_PATH para que o linker dinâmico do sistema possa achar a biblioteca recém instalada, e a variável PATH para que binários instalados pelas várias bibliotecas sejam encontrados.

  LD_LIBRARY_PATH="/opt/gtk/lib"
  PATH="/opt/gtk/bin:$PATH"
  export LD_LIBRARY_PATH PATH

Compilação do código

Para compilar todos os arquivos necessários à execução dos programas Client e Server é fornecido um Makefile, tal que somente é necessário digitar o comando:

make all

Execução do código

Para rodar o servidor, insira o comando a seguir, em um terminal:

./Server

Para rodar o cliente, insira o comando a seguir, em outro terminal:

./Client