PROJET de DEVELOPPEMENT LOGICIEL en C. OBJECTIFS du PROJET :

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1 PROJET de DEVELOPPEMENT LOGICIEL en C OBJECTIFS du PROJET : Développer un logiciel en équipe de plusieurs étudiants. Le projet : programme simulant une chaîne de transmission de données entre ordinateurs (ex. : envoi de mails) avec compression, cryptage, détection d erreurs... Chaque étudiant réalise pour une partie du simulateur : conception, codage et tests. Nouvelles notions : chaînes de caractères, fichiers, nombres binaires, matrices... LES ETAPES du TRAVAIL : 1. Etablir l architecture de l application en équipe (fonctions utilisées et décomposition en fichiers sources). Une structure de base du main() est donnée en annexe VI, elle doit être complétée. 2. Codage C de sa partie, avec commentaires explicatifs et tests complets. RENDRE un DOCUMENT avec rapport de tests complet (voir modèle en annexe VII), fiche qualité (voir annexe VII) et FICHIER SOURCE de sa partie. 3. Intégration progressive de toutes les parties dans un seul logiciel et tests finaux. RENDRE les FICHIERS SOURCES du logiciel, le rapport de tests final. 4. Présentation orale du logiciel. LES CRITERES de NOTATION : 1. Fonctionnement de sa partie, selon le cahier des charges. 2. Qualité de la programmation (lisibilité du source, commentaires informatifs, utilisation de fonctions, nommages efficaces, algorithmes élégants). 3. Tests complets et bien rédigés, vérification de la qualité correcte. 4. Fond et forme de la présentation orale (critères en annexe VIII). SOMMAIRE I- PRESENTATION DU PROJET... 2 I.1- Description générale du simulateur de transmission numérique... 2 I.2- La répartition des tâches au sein d une équipe (cahiers des charges en annexes)... 3 II- ANNEXES : CAHIERS DES CHARGES DE CHAQUE EQUIPE... 4 II.1- annexe I) INTEGRATEURS (développement de l interface)... 4 II.2- annexe II) MAILEURS (gestion des mails textuels)... 5 II.3- annexe III) COMPRESSEURS (compression/décompression des mails)... 6 II.4- annexe IV) CRYPTEURS (cryptage/décryptage des mails)... 7 II.5- annexe V) CODEURS (transmission binaire sur le canal)... 8 III- ANNEXES : PRECISIONS POUR LE DEVELOPPEMENT III.1- annexe VI) main() de départ du projet III.2- annexe VII) Fiche QUALITE et modèle de RAPPORT de TESTS III.3- annexe VIII) Appréciation Oral Informatique D. Garric, I.U.T de Sénart-Fontainebleau, Dpt G.E.I.I. 1

2 I- PRESENTATION DU PROJET I.1- Description générale du simulateur de transmission numérique Le logiciel doit simuler la transmission numérique de messages entre 2 ordinateurs. Par exemple, Julien et Mathéo s échangent des s à partir de leur ordinateurs : Julien tape le texte de son mail dans son navigateur WEB, il clique sur envoyer. Quelques instants plus tard, Mathéo peut lire ce message dans sa boîte . Mais que s est-il passé entre le moment où Julien a cliqué sur envoyer» et le moment où Mathéo a vu s afficher le message? Le message de Julien subit un certain nombre de transformations afin de pouvoir être transmis sur le support de communication entre les 2 ordinateurs (liaison filaire par exemple) et, ceci, le plus rapidement possible et avec le plus de sécurité possible. Le message de Julien, tapé au clavier, est donc d abord traité côté émetteur (ordinateur de Julien) : Il est stocké dans la mémoire sous forme de texte (suite de caractères). Il est compressé afin d optimiser le temps de transfert. Il est crypté afin de sécuriser les accès au contenu de ce message (confidentialité). Il est transformé en binaire pour la transmission sur la liaison entre les 2 ordinateurs (canal) : chaque caractère est associé à un code ASCII décimal, qui est converti en binaire. Il est codé afin de sécuriser le transfert des bits (un bit détecteur d erreur est ajouté en fin de message binaire ; ce bit sera vérifié à la réception pour détecter d éventuelles altérations de bits lors de la transmission). Le message de Julien est ensuite transmis sur le canal (support de communication entre les ordinateurs) sous forme de valeurs binaires. Afin de s approcher de la réalité, des erreurs de transmissions binaires sont simulées aléatoirement (diverses perturbations peuvent affecter les signaux transmis). Le message de Julien est maintenant reçu par le récepteur (ordinateur de Mathéo) sous forme binaire et il est alors reconstitué sous forme d un texte : Il est décodé (vérification qu il n y a pas eu d altérations de bits) ; la détection d une erreur entraîne la réexpédition du message par l émetteur. Il est converti de binaire en décimal (donc caractères, via le code ASCII) : le message textuel est reconstitué. Il est décrypté. Il est décompressé. Il est enfin affiché, sous forme d un texte, sur l ordinateur de Mathéo. 2

3 Le schéma suivant montre les différents traitements appliqués au message transmis. Le code couleur est associé aux différentes rôles dans l équipe du projet (voir partie I.2). SAISIE TEXTE COMPRESSION CRYPTAGE BINARISATION DECODAGE CANAL CODAGE CANAL CONVERSION TEXTE DECRYPTAGE DECOMPRESSION AFFICHAGE TEXTE I.2- La répartition des tâches au sein d une équipe (cahiers des charges en annexes) Afin de développer le simulateur de communication numérique, les tâches seront réparties comme suit : INTEGRATEURS : Ils développent l interface du simulateur avec un menu et les zones : état de la transmission, émetteur et récepteur. (annexe I). MAILEURS : Ils gèrent les messages textuels : saisie du mail à transmettre, affichage du message reçu et gestion de l historique des messages échangés. (annexe II) COMPRESSEURS : Ils programment la compression du message à transmettre (côté émetteur) et la décompression du message reçu (côté récepteur). (annexe III) CRYPTEURS : Ils programment le cryptage du message compressé à transmettre (côté émetteur) et le décryptage du message reçu (côté récepteur). (annexe IV) CODEURS : Ils s occupent de la transmission binaire sur le canal (annexe V), donc : côté émetteur : de la conversion du message textuel crypté en binaire, du codage canal (contrôle d erreurs binaires) ; côté canal : de la simulation de la transmission des bits sur un canal bruité ; côté récepteur : de la détection d erreurs éventuelles de transmission (avec retransmission du message par l émetteur si une erreur est détectée), de la conversion du message binaire reçu en texte. Un étudiant de l équipe sera, en plus, CHEF DE PROJET : il aura pour mission spécifique de superviser l ensemble du travail de l équipe et de coordonner les différents développements. Démo du logiciel disponible... 3

4 II- ANNEXES : CAHIERS DES CHARGES DE CHAQUE EQUIPE II.1- annexe I) INTEGRATEURS (développement de l interface) Développement de l interface du logiciel et gestion des menus. "INTERFACE du SIMULATEUR" L interface du simulateur doit être créée avec, au moins, un menu (F1, F2, F3, F4) et les zones : état de la transmission, émetteur et récepteur. Un exemple est donné ci-dessous. Le design peut tout à fait être personnalisé. BONUS : faire une bibliothèque «graphique» pour réaliser l interface. Possibilité d utiliser la SDL. Pour une prise en main des fonctions de la SDL, voir le site WEB (partie 3 : Pratique) et mon site WEB (rubrique Module ER13 : Simulateur de communication numérique). 4

5 II.2- annexe II) MAILEURS (gestion des mails textuels) Gestion des messages textuels : saisie du mail à transmettre, affichage du message reçu et gestion de l historique des messages échangés. "SAISIE DES MESSAGES A TRANSMETTRE" Si l utilisateur a choisi F1 dans le menu, le message à envoyer est saisi au clavier dans la zone de l écran dédiée à cet effet. Il est composé de 50 caractères au maximum (caractères non numériques). La saisie du message s arrête si l utilisateur tape sur la touche ESC (ce dernier caractère n est pas stocké dans le message). Le stockage du message se fait dans un tableau de caractères. Remarque : si les intégrateurs utilisent la SDL pour réaliser l interface, la saisie se fera avec les fonctions de la bibliothèque SDL (voir mon site pour des exemples). "AFFICHAGE DES MESSAGES TEXTUELS" En fin de transmission d un message (F2 ayant été actionné), les messages textuels reçus (sous forme cryptée et décryptée+décompressée) sont affichés dans la zone écran dédiée à cet effet. Remarque : si les intégrateurs utilisent la SDL pour réaliser l interface, l affichage se fera avec les fonctions de la bibliothèque SDL (voir mon site pour des exemples). "GESTION DE L HISTORIQUE DES MESSAGES" Les 10 derniers messages transmis sont stockés dans le programme, afin d être éventuellement rechargés si l utilisateur choisit l option F3 du menu. Ces messages sont stockés dans une matrice de caractères : chaque ligne contient un des messages. Pour la manipulation de matrices : voir mon site WEB. Si l option F3 a été choisie, les messages en mémoire sont affichés sur l écran et l utilisateur peut en choisir un. Le message choisi est alors affiché sur l interface dans la zone des messages à transmettre. BONUS : détection des messages en double, possibilité de classer les messages (ordre alphabétique...). 5

6 II.3- annexe III) COMPRESSEURS (compression/décompression des mails) Emetteur : la compression du message à transmettre a lieu avant le cryptage. Récepteur : la décompression du message reçu a lieu après le décryptage. Des informations sont sauvées dans un fichier texte. "COMPRESSION DU TEXTE" Au niveau de l émetteur, juste après le choix du message textuel à transmettre, le simulateur fait appel à la fonction de compression, afin de diminuer le nombre de données à transmettre entre les ordinateurs (pour gagner du temps). Le principe de compression consiste à rechercher les caractères répétés au moins 2 fois successivement. Les caractères répétés sont alors remplacés par le nombre de fois que le caractère est répété, suivi du caractère répété. Les espaces ont un traitement particulier : 2 espaces consécutifs (caractères ) sont remplacés par un seul caractère spécifique introuvable dans le texte; ici le caractère d'échappement ESC sera utilisé (code ascii 0x1B ou 27). Exemple : tableau initial A A A r g h! J a i p e u r! tableau compressé 3 A R g h! Cs j A I p e u r Cs! Cs représente un code qui ne peut pas se trouver dans le texte (ici le caractère ESCape). "DECOMPRESSION DU TEXTE" Au niveau du récepteur (juste après le décryptage), le simulateur fait appel à la fonction de décompression, afin de reconstituer le message textuel initial. Lors de la décompression : le caractère Cs est remplacé par 2 espaces et la détection d une valeur numérique n dans le message compressé conduit à l écriture du caractère suivant n fois. "SAUVEGARDE DANS UN FICHIER TEXTE" Pendant la compression et la décompression, différentes informations sont sauvées dans un fichier texte sur le disque dur, afin de conserver l information lorsque l exécution du programme sera terminée ; cela permet de vérifier le fonctionnement du programme et d aider à le déboguer. Les messages textuels non compressés et compressés sont écrits dans le fichier texte. Le taux de compression est calculé et également écrit dans le fichier texte. Le taux de compression est la taille du message compressé divisée par la taille du message initial (la taille est le nombre de caractères du message). Pour l écriture dans un fichier texte : voir mon site WEB et voir avec les crypteurs. BONUS : coder, en plus, d autres algorithmes de compression/décompression. 6

7 II.4- annexe IV) CRYPTEURS (cryptage/décryptage des mails) Emetteur : le cryptage du message à transmettre a lieu après la compression. Récepteur : le décryptage du message reçu a lieu avant la décompression. Des informations sont sauvées dans un fichier texte. "CRYPTAGE DU TEXTE" Au niveau de l émetteur, juste après la compression du message textuel à transmettre, le simulateur appèle la fonction de cryptage, pour donner un caractère confidentiel aux informations transmises. Les données textuelles vont être cryptées avec un algorithme de cryptage, une clé de codage (entier non signé codé sur un octet) et un incrément de cryptage. Le tableau de caractères crypté est obtenu en faisant un «OU exclusif» entre chaque caractère du tableau initial et la clé variable. La clé est incrémentée à chaque caractère de la valeur prévue par l incrément. Exemple : Soit à crypter le tableau : {62, 6F,6E,6A,6F,75,72}1 en utilisant la clé de codage FA et l incrément 5. tableau initial 62 6F 6E 6A 6F clé FA FF E tableau crypté A A Pour le premier caractère : 62 FA = 98 en hexadécimal "DECRYPTAGE DU TEXTE" Au niveau du récepteur, juste avant la décompression du message textuel à transmettre, le simulateur fait appel à la fonction de décryptage. La même opération que le cryptage est appliquée sur chaque caractère du message crypté reçu. "SAUVEGARDE DANS UN FICHIER TEXTE" Pendant le cryptage et le décryptage, différentes informations sont sauvées dans un fichier texte sur le disque dur, afin de conserver l information lorsque l exécution du programme sera terminée ; cela permet de vérifier le fonctionnement du programme et d aider à le déboguer. Les messages textuels non cryptés et cryptés sont écrits dans le fichier texte, ainsi que la clé de codage et l incrément de cryptage. Pour l écriture dans un fichier texte : voir mon site WEB et voir avec les compresseurs. BONUS : coder, en plus, d autres algorithmes de cryptage/décryptage. 1 les valeurs, exprimées en héxadécimal, sont les codes ASCII des caractères du message. 7

8 II.5- annexe V) CODEURS (transmission binaire sur le canal) Emetteur : message textuel converti en binaire. Canal : transmission des bits sur canal bruité (qui peut modifier des bits). Récepteur : contrôle des erreurs binaires, demande de retransmission éventuelle du message ou conversion du message binaire en texte. "BINARISATION" - Conversion du message en base 2 Au niveau de l émetteur, juste après le cryptage du message à transmettre, le simulateur fait appel à la fonction de conversion du message textuel en message binaire. Le message crypté possède au maximum 50 caractères et est stocké dans un tableau. Chaque code ASCII des caractères du message est converti en binaire sur 8 bits ; on obtient alors les bits d information. EMETTEUR Utiliser une méthode de conversion numérique, soit, au choix : Les divisions successives par 2, en partant des poids faibles ; Les masquages successifs par les puissances de 2, en partant des poids faibles ou forts. Les résultats de la conversion binaire du message, qui correspondent à (8 x 50) bits d information au maximum, sont stockés dans un deuxième tableau. "CODAGE CANAL" Ajout d un bit de contrôle aux bits d information Après la binarisation, le message binaire doit-être codé. L émetteur calcule le bit de contrôle à ajouter aux bits d information afin de pouvoir mettre en évidence des erreurs éventuelles à la réception. EMETTEUR La méthode utilisée ici est la parité paire (obtention d un nombre pair de 1) : S il existe un nombre impair de bits à 1, parmi les bits d information, alors le bit de contrôle (aussi appelé bit de parité) vaut 1. S il existe un nombre pair de bits à 1, alors le bit de contrôle vaut 0. L opérateur ou exclusif permet de réaliser cette opération. Le bit de contrôle est stocké dans un nouveau tableau après les bits d information (ce tableau contient donc (8 x ) bits au maximum). On obtient alors tous les bits du message codé. 8

9 "TRANSMISSION BINAIRE" Modification aléatoire des bits du message Le message binaire étant envoyé par l émetteur, il transite maintenant par le canal de transmission. Chaque bit du message codé est transmis sur le canal de communication ; éventuellement une perturbation aléatoire change sa valeur. CANAL La transmission du message binaire codé dans un canal bruité est simulée par le passage dans une fonction, qui modifie aléatoirement certains bits d information ou le bit de parité. Par exemple, selon le résultat d un tirage aléatoire, chaque bit est inversé ou non. Lorsque tous les bits du message codé sont passés par le canal de transmission, le message obtenu peut différer du message initial (du fait des altérations aléatoires de bits) : c est le message binaire reçu par le récepteur. Les bits reçus sont stockés dans un nouveau tableau. "DECODAGE CANAL" Vérification du bit de contrôle pour validation de la réception Au niveau du récepteur, le message binaire reçu est d abord décodé, afin de vérifier si la transmission s est bien déroulée. Le récepteur recalcule le bit de contrôle à partir des bits d information reçus. Si ce bit recalculé est différent du bit de contrôle reçu, alors le message est réémis par l émetteur. RECEPTEUR Le décodage consiste, donc, à recalculer le bit de parité à partir des bits d informations du message reçu (sans le dernier bit de parité) : Si le résultat du calcul est différent du bit de parité reçu en dernière position, alors le programme demande la réémission du même message. Si la comparaison entre les bits de parité reçu et recalculé est concluante, alors la transmission s est bien passée. "RECONSTITUTION DU MESSAGE TEXTUEL" - Conversion base 2/ base 10 Après avoir vérifié favorablement le message binaire reçu au niveau du récepteur, le message textuel est reconstitué. RECEPTEUR Chaque groupe de 8 bits d information est converti en un décimal, qui est le code ASCII d un caractère du message. Les différents caractères sont stockés dans un nouveau tableau de 50 cases. BONUS : programmer, en plus, d autres algorithmes de codage canal. 9

10 III- ANNEXES : PRECISIONS POUR LE DEVELOPPEMENT III.1- annexe VI) main() de départ du projet Ce main() est une vague ébauche ; il doit-être complété, il ne comprend pas la gestion du menu, de l historique des messages et des retransmissions en cas d erreur détectée sur le canal. main() { // Messages textuels côté émetteur char meseinit[50], mesecomp[50], mesecrypt[50] ; // Messages textuels côté récepteur char mesrfinal[50], mesrdecrypt[50], mesrdecomp[50]; // Messages binaires côté émetteur et récepteur unsigned short mesebin[8*50+1], mesrbin[8*50+1]; // // EMETTEUR // // Saisie du message textuel à transmettre // compression du message // cryptage du message // conversion binaire du message avec codage canal // // CANAL // // transmission du message sur le canal // // RECEPTEUR // // décodage canal du message binaire reçu // conversion du binaire en texte // décryptage du message reçu //décompression du message reçu } // Affichage du message textuel reçu Une fois le main() complété (au niveau structure générale), il faut choisir les fonctions pour réaliser les différents traitements, puis les organiser en fichiers sources (.cpp) et fichiers header (.hpp). 10

11 III.2- annexe VII) Fiche QUALITE et modèle de RAPPORT de TESTS Contexte : Votre développement doit conduire à un produit logiciel de qualité (afin de satisfaire le client ou, ici, le correcteur) : Le code doit pouvoir être adapté facilement. Le fonctionnement doit se faire avec 0 BUG!! Pour atteindre ce but, vous devez suivre une démarche qualité. Elle consiste à vérifier votre travail et à le faire vérifier par un autre programmeur. Deux types de fiches doivent donc être remplies : LA FICHE DE QUALITE : elle sert à vérifier la qualité du code source. LES FICHES DE TESTS : elles servent à vérifier le fonctionnement du logiciel. La procédure à suivre, pour garantir un logiciel de qualité, est la suivante : 1. LE PROGRAMMEUR remplit la fiche qualité et les fiches de tests. 2. UN COLLEGUE, n ayant pas participé à ce développement, les remplit à son tour. Si une erreur est détectée, le programmeur corrige son programme. S il subsiste des erreurs dans la version qui est livrée à votre enseignant, les fiches doivent indiquer clairement ces erreurs. MODELE fiches de TESTS THEME : INTERFACE DU SIMULATEUR FICHIER SOURCE : toto.cpp FONCTION : void ChoixGeneral(void) : MENU GENERAL VALEURS UTILISEES EN ENTREE COPIE D ECRAN ou RESULTATS OBTENUS RESULTATS OBTENUS Programmeur Autre étudiant OK? Observations OK? Observations Etc Tester chaque fonction pour un thème donné (donc pour un fichier source donné). et tester tous les thèmes du logiciel. 11

12 Fiche QUALITE Point à vérifier Vérification par programmeur Vérification par autre étudiant OK? Problème détecté OK? Problème détecté LISIBILITE DU CODE Nommage des variables Noms explicites/ pas trop longs, variable locale commence par minuscule, variable globale par maj. Nommage des constantes Noms explicites et pas trop longs, tout en majuscules Données localisées au maximum Données déclarées dans les fonctions qui les utilisent. Nommage des fonctions Noms explicites et pas trop longs. PRESENTATION DU CODE Indentations Utilisation de la touche TAB pour dessiner régulièrement la structure logique du code. Séparateurs Séparer les différentes parties du code par des sauts de lignes (organiser en paragraphes). MODULARITE DU CODE Fichiers sources Un fichier contient les fonctions liées au même thème. Fonctions Organisation des différents traitements en fonctions. Une fonction réalise un simple traitement. Header Les headers (.h/.hpp) contiennent les prototypes des fonctions des fichiers sources associés. DOCUMENTATION DU CODE En-têtes de fichiers En haut des fichiers, un commentaire donne le thème du fichier, les auteurs, l année de développement. En-têtes de fonctions En haut des fonctions, un commentaire précise ce que fait la fonction et le rôle des données échangées. Commentaires de parties Les différentes parties du code sont structurées avec des commentaires explicatifs. Commentaires supplémentaires Des commentaires explicatifs donnent des informations importantes sur les données et les algorithmes. 12

13 III.3- annexe VIII) Appréciation Oral Informatique Fiche d évaluation : APPRECIATIONS SUR LE FOND : Très Bien Moyen Insuffisant Structuration de l exposé : Plan pertinent et équilibré ; contenu synthétique et transitions adéquates Présentation projet : Rappel objectif projet global ; rappel cahier des charges du thème développé Présentation solution informatique : Vu d ensemble, liens entre les fonctions développées, relations avec l interface Précisions solution informatique : Principaux algorithmes et principales données Démo : Réponses aux questions : APPRECIATIONS SUR LA FORME : Utilisation des supports de présentation transparents agréables et efficaces (diaporama suffisamment imagé, animations à bon escient, texte non prédominant...) Qualité de l expression écrite sur les transparents (syntaxe, orthographe...) Présentation verbale Elocution dynamique et efficace (implication auditoire suffisante, clair, animé...) Qualité de l expression orale (syntaxe, vocabulaire...) Présentation non verbale Dynamisme corporel (déplacements et mouvements appropriés, tenue et maintien satisfaisants...) Bonne présence (regard vers l'ensemble de l'auditoire, ne lit pas trop ses supports...) Appréciation générale : Total des points Note finale : /20 13

14 Ce qui est attendu : Il ne s agit pas d expliquer du code en langage C détaillé, mais d expliquer le principe de la solution informatique en français. Le code en C peut, éventuellement, parfois, servir d illustration. De plus, pour être clair, il faut partir d éléments généraux et aller vers certains détails progressivement, afin de ne pas noyer l auditoire. Quelques conseils : Mettre un titre (dans la page de garde) et un sommaire. Résumer le but du projet global de développement d un simulateur de transmission numérique. Rappeler le cahier des charges de sa propre partie. Faire un schéma d ensemble (type organigramme, par exemple) avec le main() et vos différentes fonctions, en montrant leurs liens au moment de l exécution. Décrire vos fonctions sous forme de bloc fonctionnel : Faire une boîte par fonction avec : Les données échangées en E, E/S ou S (quel est leur type et à quoi servent-elles?). Les spécifications (quelles sont les différentes choses que doit faire la fonction?). Exemple : Entrée/Sortie : tabbits Tableau de 8 entiers correspondant aux 8 bits (0/1) de poids faible de dec (indice 0 : bit de poids 2 0 ) Entrée : dec entier décimal [0,255] void ConvertionBin(int dec, int tabbits[8]) Convertit l entier décimal dec en binaire et stocke ses 8 bits de poids faibles dans le tableau tabbits. Préciser les principaux algorithmes des fonctions : Indiquer les principales données locales utilisées (type et à quoi servent-elles?). Donner le principe des solutions : que faut-il faire pour faire marcher telle ou telle partie d une fonction : faut-il une boucle, un aiguillage Exemple : void ConvertionBin(int dec, int tabbits[8]) Parcourir les 8 positions binaires du poids 0 au poids 7 : o stocker dans une case du tableau tabbits le bit extrait : c est le reste de la division entière de dec par 2 o mettre à jour dec pour continuer les divisions successives à partir de dec divisé par 2 14