Tercer ejercicio de programación: Una Calculadora Básica Remota multihilo basada en TCP
El propósito de este ejercicio es desarrollar dos aplicaciones en red que se comunican según el modelo cliente-servidor, tcpmtcli y tcpmtser. El comando tcpmtcli establecerá una conexión TCP con tcpmtser, y posteriormente le enviará operaciones aritméticas. Tras recibir la operación, tcpmtser actualizará el valor de un acumulador interno sumando el resultado de la operación solicitada (AC ← AC + resultado), devolviendo este valor del acumulador al cliente tcpmtcli
Esta nueva versión de tcpmtser deberá ser capaz de atender simultáneamente a varios clientes, cada uno de los cuales tendrá su propio acumulador independiente.
Los detalles de ambos programas son los siguientes:
Sinopsis tcpmtcli direccion_ip_servidor numero_puerto_servidor
Inmediatamente tras el inicio, el programa establece una conexión TCP con la direccion_ip_servidor y numero_puerto_servidor indicados, y espera a que el usuario introduzca una operación artitmética desde el terminal. Si el usuario introduce QUIT entonces el programa finaliza, en otro caso envía la operación al servidor y espera por la respuesta. Cuando llega la respuesta, muestra por pantalla el valor devuelto por el servidor y solicita una nueva operación. El programa debería indicar claramente cómo se deben introducir las operaciones, auque se recomienda usar la habitual notación infija. Se supone que todos los números introducidos son enteros en el rango -128 a 127 (inclusive).
No obstante, el formato del mensaje que se envía al servidor y el conjunto de operaciones a implementar deben seguir el formato exacto definido en el Anexo I.
Sinopsis tcpmtser num_puerto
Tras arrancar espera la llegada de peticiones de conexión de clientes. Al inicio de cada conexión individual, establece el valor del acumulador para esa conexión en particular a 0. Luego, deberá procesar cada operación aritmética recibida y actualizar el acumulador independiente sumando a éste el resultado de dicha operación. Tanto la operación aritmética recibida como su resultado son mostrados por pantalla en el servidor junto a la identificación del cliente (IP y puerto origen). Adicionalmente, se responde al cliente enviándole el valor actual del acumulador.
Si se produce un desbordamiento (overflow) en la operación o ésta no puede ser realizada (ej. división por cero, factorial de un número negativo, etc.), el acumulador no será modificado. En este caso, se enviará al cliente un mensaje de error y el valor del acumulador. A continuación, el servidor espera a que llegue la siguiente operación del cliente como siempre. Es obligatorio detectar, como mínimo, la división por cero, devolviendo el error correspondiente al cliente.
El formato del mensaje enviado al cliente por la red se describe en el Anexo I.
Recuerde que la aplicación servidor nunca finaliza.
Es obligatorio usar las capacidades multihilo del lenguaje de programación para esta versión del servidor.
Asegúrese que los clientes no interfieren unos con otros cuando acceden al servidor. Es decir, debe parecer que el servidor se halla siempre desocupado desde el punto de vista de los clientes.
Además de la detección obligatoria de la división por 0, el servidor puede detectar los siguientes errores en la operación:
Condición de desbordamiento (overflow) (3 puntos) El servidor es capaz de detectar que un resultado no puede ser almacenado como un entero de 64 bits con signo
Condición de argumento inválido (2 puntos) El servidor detecta que un argumento para una operación no es válido, por ejemplo, un factorial negativo.
Ambos programas solo deben comprobar que el número de argumentos es correcto. Si la comprobación falla, el programa mostrará por pantalla un mensaje con la sintaxis correcta, y finalizará su ejecución. No es necesario comprobar que el formato de la IP es correcto (cliente) o que el puerto está disponible (servidor). No haremos ninguna prueba jugando con argumentos de formato incorrecto.
Todos los mensajes intercambiados entre cliente y servidor debe ser codificados siguiendo un formato TLV. El tipo será un entero de 8 bits representado la operación, la longitud será otro entero de 8 bits indicando el número de bytes usado por el valor, y finalmente se añade el valor propiamente dicho. Finalmente, los contenidos del campo valor dependen del tipo del mensaje. Todas las fantidades de más de un byte usará el formato big-endian.
En el caso del cliente se han definido los siguientes tipos de mesnajes:
| tipo | longitud | valor | Comentario |
|---|---|---|---|
| 1 | 2 | dos enteros de 8 bits con signo | La suma de los números enviados |
| 2 | 2 | dos enteros de 8 bits con signo | La resta de los números enviados |
| 3 | 2 | dos enteros de 8 bits con signo | La multiplicación de los números enviados |
| 4 | 2 | dos enteros de 8 bits con signo | La parte de la división del primer número entre el segundo |
| 5 | 2 | dos enteros de 8 bits con signo | El resto de la división del primer número entre el segundo |
| 6 | 1 | un entero de 8 bits con signo | El factorial del número enviado |
Por ejemplo [1,2,120,54] debería dar como resultado 174, [5,2,11,3] debería dar como resultado 2 y [2,2,5,10] debería dar como resultado -5.
El formato de las respuesta del servidor es el siguiente:
| tipo | longitud | valor | Comentario |
|---|---|---|---|
| 10 | variable | Uno o más campos TLV | Una respuesta conteniendo un valor del acumulador o un mensaje de error |
| 11 | variable | String UTF-8 | Un mensaje de error si el cálculo no pudo ser realizado |
| 16 | 8 | entero de 64 bits con signo | Un valor del acumulador que se representa como un entero de 64 bits con signo en formato big-endian ([-2⁶³,2⁶³-1]). |
Por ejemplo, si el servidor tiene que enviar al cliente un valor del acumulador igual a -525, el mensaje se codificaría como: [10,10,16,8,255,255,255,255,255,255,253,243]. Y si el valor a devolver fuese el mensaje de error “Can not divide by 0”, y el valor del acumulador fuese 5, el mensaje sería, o bien [10,31,11,19,67,97,110,32,110,111,116,32,100,105,118,105,100,101,32,98,121,32,48,16,8,0,0,0,0,0,0,0,5] o bien [10,31,16,8,0,0,0,0,0,0,0,5,11,19,67,97,110,32,110,111,116,32,100,105,118,105,100,101,32,98,121,32,48], es decir, el orden del mensaje de error y del valor del acumulador dentro de la respuesta no importa.