Rapport de stage. Développement d un système de notifications Push commun à tout type de terminaux mobile.

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1 Rapport de stage Développement d un système de notifications Push commun à tout type de terminaux mobile. Tuteur de stage : Laurent Réveillère ENSEIRB - MATMECA Maître de stage : Romulus Terebes UTCN Communications mobiles Aymeric Pocreau 2 ème année Télécommunications

2 Table des matières Remerciements INTRODUCTION UNIVERSITE TECHNIQUE DE CLUJ NAPOCA Cluj Napoca Faculté de Télécommunications Département de recherche OBJECTIFS DE LA MISSION TECHNIQUE Notifications Push L importance des feature phones Sujet de stage Cahier des charges Moyens mis à disposition Planification et organisation du projet MISE EN OEUVRE Envoi de messages Push Développement du serveur Web Exemple de service : Client Mail LIMITES ET AMELIORATIONS CONCLUSIONS Résultats Conclusions personnelles GLOSSAIRE BIBLIOGRAPHIE ANNEXES Annexe 1 : Similitudes des architectures WAP et Web Annexe 2 : Diagramme d'activité Annexe 3 : Principaux champs d un message WAP Push A y m e r i c P O C R E A U P a g e 2 32

3 Remerciements J aimerais avant tout remercier toutes les personnes ayant participé au bon déroulement du stage, et particulièrement M. Terebes, mon maître de stage, pour son aide sa disponibilité et ses conseils, pour m avoir guidé tout au long de mon stage, des recherches documentaires à la mise en ligne du serveur web, ainsi que pour la confiance qu'il m'a accordée pendant toute la durée du stage. Je remercie également M. Berthoumieu, responsable du partenariat Roumanie à l ENSEIRB-MATMECA, grâce à qui j'ai pu accomplir ce stage en me mettant en contact avec M. TEREBES et en ayant effectué les démarches administratives nécessaires. Enfin, je souhaite remercier l Université Technique de Cluj Napoca de m avoir accueilli dans leur établissement pendant ces 3 mois. Toutes ces personnes ont contribué, par leur accueil, leur disponibilité et leur confiance à rendre mon stage enrichissant et motivant. A y m e r i c P O C R E A U P a g e 3 32

4 1. INTRODUCTION Alors qu au début du 21 ème siècle, la téléphone mobile était en pleine essor avec 30 millions d usagers français [1], Internet connaissait également une augmentation de près 15% du nombre de foyers français connectés entre 1998 et 2001 [2] [3]. Le succès de ces deux technologies étant prévisible, il était primordial de les faire converser entre elles, et accéder ainsi à Internet sur son téléphone portable. Nokia, Ericsson, Motorola et Unwired Planet ont donc décidé de fonder le WAP Forum pour créer un standard appelé WAP [4]. Le WAP Push est une spécification permettant d envoyer du contenu (qui peut être du texte et/ou une URL) via une architecture WAP. L objectif du stage sera d implémenter un serveur push qui enverra un message WAP Push à un ou plusieurs utilisateurs enregistrés, lequel contiendra une URL cliquable et redirigeable vers un serveur Web chargé d afficher les notifications à l utilisateur. Le stage s inscrit dans le cadre d un partenariat avec l ENSEIRB MATMECA, et se déroule à l Université Technique de Cluj Napoca (UTCN) et plus particulièrement dans un laboratoire de la faculté des Télécommunications. Le présent rapport sera composé d une première partie présentant succinctement l Université Technique de Cluj Napoca ainsi que son laboratoire, avant de détailler le sujet de stage et d exposer les objectifs fixés par le laboratoire en deuxième partie. La troisième partie sera consacrée à la mise en œuvre du projet et à la réalisation des différentes étapes le constituant. Enfin, les limites du service ainsi que ses possibles améliorations seront évoquées. A y m e r i c P O C R E A U P a g e 4 32

5 2. UNIVERSITE TECHNIQUE DE CLUJ NAPOCA 2.1 Cluj Napoca Cluj-Napoca, principal pôle économique de la Transylvanie, se distingue particulièrement par un secteur d activités majoritairement tourné vers l éducation et la recherche, et d un secteur secondaire varié. Son grand patrimoine culturel, à la fois Hongrois et Roumain, lui permet de jouir d un potentiel touristique important. Elle est par ailleurs la deuxième ville universitaire de Roumanie et compte plus de étudiants répartis sur les 6 universités publiques, dont, entre autre, l Université de médecine et l Université technique. Cette dernière compte plus de étudiants et un peu moins d un millier d enseignants chercheurs répartis en 9 facultés [5]. 2.2 Faculté de Télécommunications La faculté, fondée en 1990, diplôme chaque année plus de 1200 élèves au niveau licence, et plus de 300 au niveau master. Elle dispose de nombreuses relations internationales dans toute l Europe, notamment en France, en Espagne, et en Belgique. Elle entretient également de très bonnes relations avec de grandes entreprises tels que Alcatel, Orange, Texas Instrument, Bosch, HP, ou encore Siemens, permettant aux étudiants d y effectuer leurs stages, ou même d y trouver de l emploi à la fin de leurs études [6]. Mon stage s est déroulé du 15 Juin au 15 Septembre dans un laboratoire de la faculté d électronique, de technologie de l information et de télécommunications sous la tutelle de M. Terebes, directeur adjoint de la faculté. Calea Dorobanților 71 Cluj-Napoca Romania Figure 1 : Bâtiment principal de la faculté de télécommunications A y m e r i c P O C R E A U P a g e 5 32

6 2.3 Département de recherche La faculté dispose par ailleurs d un centre de recherches particulièrement développé et dirigé par le professeur Dobrota, et les professeurs associés Terebes et Orza. Les travaux sont séparés en différents groupes de recherches dont les principaux : IMIPA (Intelligent and Multimodal Image Processing and Analysis Research Group) : Développement d un système distribué intelligent pour la gestion des ressources acquises grâce aux centrales hydroélectriques. SPG (Speech Processing Group) : Conception d un système de synthèse vocal intelligent ayant la capité d apprendre au fur et à mesure des utilisations. UCL (Unified Communications Labs) : L internet du futur : design et architecture. A y m e r i c P O C R E A U P a g e 6 32

7 3. OBJECTIFS DE LA MISSION TECHNIQUE 3.1 Notifications Push Une notification push est un message personnalisé envoyé à un groupe d utilisateurs, l ayant auparavant accepté, directement sur leur téléphone mobile. A l inverse du Pull, qui nécessite que l utilisateur aille chercher l information sur le serveur, le Push permet au serveur d envoyer des messages sans que l utilisateur ne le demande. Ce message peut être une information importante dans le cas d un magazine d actualité, un retard lié à l heure de décollage d un avion d une compagnie aérienne, mais encore notifier à l utilisateur qu un nouveau courriel est arrivé sur sa boîte dans le cas d un serveur de mail Sur smartphone Sur smartphone, ces notifications se présentent sous différentes formes selon le système d exploitation utilisé : sous ios elles seront affichées dans un pop-up, alors que sous Android l utilisateur pourra les trouver dans le menu déroulant en haut de l écran. Elles sont ainsi suffisamment visibles du premier coup d œil. Figure 2 : Exemple sur ios Figure 3 : Exemple sur Android L intérêt de ces messages réside dans le fait que l utilisateur n a pas besoin d ouvrir l application pour lire le message, mais peut s il le souhaite, afficher plus d informations. Selon la manière de les utiliser (fréquence d apparition, pertinence de l information, correspondance avec la géolocalisation), elles peuvent être d une grande efficacité ou être considérées comme du spam pour l utilisateur. A y m e r i c P O C R E A U P a g e 7 32

8 Ainsi, bien qu étant liées à une application installée sur le smartphone, l utilisateur peut à tout moment décider de couper les notifications push d une application, sans avoir besoin de supprimer cette dernière. Le développement d applications utilisant le système de notification push est quant à lui relativement fastidieux, puisqu il est nécessaire de s adapter à chaque système d exploitation. En effet, chacun d eux dispose d un service de notifications sur Internet qui lui est propre ; pour citer les principaux, Apple Push Notification Service (APNS) sous ios [7], Microsoft Push Notification Service (MPNS) sous Windows phone [8] et Google Cloud Messaging for Android (GCM) sous Android [9]. Ainsi, pour fonctionner sur toutes les plateformes, le développeur doit adapter son application à tous ces services. Figure 4 : Fonctionnement du GCM Le schéma ci-dessus représente le principe de d enregistrement à un système de notification auprès de GCM (1 à 4), ainsi qu un exemple d envoi de notifications (a et b). Pour s enregistrer, le téléphone envoie tout d abord au GCM l identifiant du téléphone ainsi que de l application souhaitant souscrire au système de notifications. Il reçoit ensuite l identifiant d enregistrement au service envoyé par le GCM. Il le ré-envoi aux serveurs de l application puis est transmis à sa base de données. Par la suite, lorsqu une notification est prête à être envoyée, le serveur transmet au GCM la liste des utilisateurs ayant souscrit via leur identifiant d enregistrement qui se charge par la suite d envoyer la notification. A y m e r i c P O C R E A U P a g e 8 32

9 Le principe de fonctionnement est globalement similaire pour les services APNS et MPNS, mais avec leur propre système de cloud Sur feature phone Les feature phones sont issus de la première génération de téléphones portables et sont dépourvus de toute «intelligence». Ainsi, aucune application tierce ne peut être installée ce qui rend impossible l utilisation de notifications push de cette manière. Elles existent tout de même sous le nom de WAP Push, mais leur apparence et leur mode de fonctionnement diffèrent [10]. Client WAP Passerelle 2 WAP 1 Serveur Web Figure 5 : Principe de fonctionnement du Framework Push Le serveur web (Push Initiator) transmet le contenu push et les informations de transmission tel que le numéro de téléphone à la passerelle WAP (Push Proxy Gateway). Une fois reçus, celle-ci va encoder le message WAP Push et va l envoyer via SMS sur le réseau téléphonique ou via GPRS sur le réseau Internet. L architecture WAP étant conçue dans le respect des protocoles multicouches du modèle OSI ses similitudes avec l architecture Web sont nombreuses (voir Annexe 1). Voici les caractéristiques de ses principales couches [11]: Wireless Application Environment Cette couche se situe au niveau le plus haut de la pile WAP, et permet d éliminer les contraintes entre opérateurs téléphoniques et constructeurs de mobiles. Ses principales spécifications permettent de s adapter aux faibles capacités des terminaux mobiles et à la faible bande passante qui leur est allouée. Wireless Session Protocol La couche session autorise l établissement d une session entre un serveur et un utilisateur. Lors d une session en mode non connectée, cette couche va directement interagir avec la couche transport pour l envoi de datagrammes. Wireless Transaction Protocol Il existe trois types de connexions dans cette couche : en half duplex, avec ou sans acquittement, ou à en full duplex avec acquittement. La première solution est utilisée en mode non connecté, et s avère intéressante dans le cas du WAP Push puisqu elle autorise l envoi d informations au client A y m e r i c P O C R E A U P a g e 9 32

10 sans vérifications au niveau de la réception, ce qui permet une diminution du temps de connexion ainsi que de la bande passante utilisée. Wireless Transport Security Layer La couche de sécurité permet d établir une connexion sécurisée en assurant d une part la confidentialité via un mécanisme d encryption des données, d autre part l intégrité via un algorithme de hashage, et enfin l authentification en utilisant des certificats. Ce mécanisme n est pas mis en œuvre dans le cas de message Push et cette couche n est tout simplement pas intégrée dans le datagramme. Wireless Datagram Protocol Cette dernière couche permet l interconnexion des différents réseaux utilisés par l opérateur en s adaptant au mode de support. Il assure notamment l adressage des ports correspondant à une application donnée. Bien évidemment, on remarque que le message push sur feature phone, bien que contenant autant d informations que sur smartphone (à l exception près que le nombre de caractères du message, texte et lien confondus, ne doit pas dépasser la taille d un SMS soit 160 caractères), fait figure d ancêtre par sa présentation et son manque significatif d attrait au niveau visuel. La question de l intégration des feature phones dans un service d envoi de notifications peut alors se poser, dans la mesure où ils sont de moins en moins utilisés et probablement amenés à disparaitre dans le futur. 3.2 L importance des feature phones Avec un peu plus de 1.8 milliard de mobiles vendus en 2013, le marché des téléphones portables reste au fil des années en constante augmentation. Ce chiffre devrait même effleurer les 2 milliards en Alors que les ventes de smartphones ont surpassé celles des feature phones en 2013, ceux-ci représentent tout de même plus de 600 millions d unités vendues dans le monde en 2014 [12]. 33% 67% Feature phones Smartphones Figure 6 : Ventes de téléphones portables (2014) A y m e r i c P O C R E A U P a g e 10 32

11 Alors que dans les pays développés les smartphones ont quasiment écrasé le marché, les feature phones restent très utilisés dans d autres pays. En Roumanie j ai par exemple pu constater que nombre d utilisateurs disposaient encore d un téléphone portable classique. 3.3 Sujet de stage Comme dit précédemment, l intégration d un système de notifications sur smartphone pour chaque système d exploitation imposerait au développeur d adapter son application aux différentes technologies propriétaires. Par ailleurs, et pour ne pas évincer les possesseurs de feature phones représentant tout de même un tiers du marché total, il devient alors crucial de leur permettre l utilisation de ce service de la même façon que le feraient les possesseurs de smartphones. Ces derniers étant par ailleurs également en mesure de recevoir et traiter des messages WAP Push, il parait alors comme une évidence d utiliser ce type de message afin d avertir les utilisateurs d une nouvelle notification. L objectif de ce stage est donc d implémenter un serveur push permettant l envoi de messages Push vers tous les types de terminaux mobiles, intelligents ou non, lequel sera composé d une URL redirigeant vers un serveur web qui comportera une page d affichage des notifications. En plus d autoriser l accès à un système de notifications sur feature phones, ce système facilitera la création, l administration et l envoi de notifications pour le développeur. Deux services distincts seront alors à mettre en place, un serveur push et un serveur web. 3.4 Cahier des charges J ai premièrement pu me baser sur le schéma fonctionnel du service. Celui-ci comprend plusieurs modules distincts. Module d ajout d utilisateur BDD Module de communication Module d ajout de notifications Module d administration Module d affichage des notifications (en fonction du type de terminal qui y accède) Figure 7 : Schéma fonctionnel du système de notifications (Serveur Web, Serveur Push ) A y m e r i c P O C R E A U P a g e 11 32

12 Premièrement, le serveur Push devra réaliser une liaison série pour permettre la transmission du SMS vers l appareil qui l enverra sur le réseau. Le SMS sera créé en conformité avec les spécifications de la technologie WAP Push. Deuxièmement, le serveur Web accueillera plusieurs pages web, dont certaines destinées uniquement à l administrateur. Ainsi, un utilisateur pourra s enregistrer sur page contenant un formulaire d inscription en fournissant une adresse mail ainsi qu un mot de passe, son numéro de téléphone (national ou international avec l indicatif), et choisira les services auxquels il souhaite s abonner (cela peut être, comme cité dans l introduction, pour une compagnie aérienne, un magazine d actualité ou autre). Par la suite, il aura la possibilité d accéder à toutes ses notifications sur la page d affichage des notifications, qui contiendra également un formulaire de connexion si la session n est pas ouverte. L utilisateur aura la possibilité de supprimer les notifications qu il aura déjà lu afin de ne plus les afficher. Enfin, sur une troisième page il sera possible d envoyer des notifications de type texte, ou encore un lien vers une vidéo qui, couplé à un lecteur multimédia, sera affichée sur la page de notification. Etant donné que la notification sera associée à un seul service, seuls les utilisateurs ayant souscris à ce service recevront la notification. L administrateur aura également accès à deux pages web, la première permettra de valider, ou non, les notifications enregistrées via le formulaire d envoi, ceci dans le but de vérifier le contenu de la notification et de s assurer qu elle ne contient pas de termes inappropriés ou qu elle n ait tout simplement pas été enregistrée par erreur. La deuxième concerne la gestion des utilisateurs, puisqu elle autorise l administrateur à supprimer un compte en rentrant manuellement le numéro de téléphone de cette personne. Celle-ci n aura ainsi plus accès à sa session. Enfin, il m a été demandé de fournir un exemple de service destiné à ce système. Après réflexions, il a été décidé que je développerai un client mail qui sera en mesure de vérifier les boites mails des utilisateurs ayant souscris à ce service à tour de rôle. Ainsi, lorsqu un message arrivera sur la boite mail, le serveur enverra un message WAP Push à la personne concernée pour le lui notifier, et celle-ci n aura plus qu à cliquer sur le lien pour être redirigée vers la page de notification, laquelle affichera alors le nouveau mail reçu. Le serveur Push sera développé en Java pour tirer parti de la programmation objet, et le serveur web en Java EE afin d utiliser les avantages du modèle MVC. Le diagramme d activité présentant les différentes étapes de la création à la suppression d une notification est disponible en Annexe Moyens mis à disposition Le laboratoire m a très gentiment fourni un ordinateur personnel neuf, sur lequel était installé Windows 7 32 bits. J avais ainsi la possibilité de commencer sur un système vierge, sans fonctionnalités superflues. J ai par ailleurs reçu un feature phone, le modèle SGH-J750 de marque Samsung, qui, couplé à un dongle Bluetooth également fourni par M. Terebes, mon maitre de stage, me permettait de l utiliser comme plateforme d envoi des SMS au niveau du serveur Push. A y m e r i c P O C R E A U P a g e 12 32

13 Pour me permettre d accéder au serveur depuis différents types de terminaux, et ainsi vérifier la bonne conformité de l affichage sur chacun d eux, j ai eu la possibilité de créer un réseau local grâce au routeur qui m a été confié. Enfin, à 2 semaines de la fin du stage, j ai également pu attribuer une adresse IP publique à ma station de travail. En effet, lors des dernières étapes du projet, j ai eu des difficultés à configurer l api Javamail, du fait que les serveurs proxy de l université bloquaient les ports d émission et de réception, respectivement 465 et 993. En affectant une adresse IP publique, j ai ainsi contourné cet obstacle. Figure 8 : Clef USB Bluetooth (à gauche), Samsung SGH-J750 (à droite) 3.6 Planification et organisation du projet Le début du stage a été consacré à la recherche et à la documentation en ce qui concerne les notifications Push, notamment leur implémentation sur smartphone et sur feature phone. J ai également dû m informer sur le protocole WAP, et plus précisément sur la spécificité WAP Push pour ensuite pouvoir construire la suite hexadécimale correspondant aux différentes options des entêtes de chaque couche. L implémentation du serveur Push a finalement été assez rapide, puisqu au bout de 3 semaines, il m était possible d envoyer un message Push à un numéro donné, avec un texte et une URL dont les tailles cumulées ne devaient pas dépasser 160 caractères. Le développement du serveur Web vient ensuite, et le fait de n avoir aucune connaissances en Java EE (excepté la base Java qui est la même) m a contraint à consacrer beaucoup de temps à son apprentissage. C est pourquoi le temps alloué à cette partie a été plus important, puisqu il m a fallu 1 mois et 1 semaine pour disposer d un site web complet, allant de l enregistrement d un utilisateur, à l affichage des notifications en passant par la partie administration. L intégration de ces deux parties a finalement été assez rapide, puisqu il m a suffit d ajouter la récupération des informations nécessaires à l envoi des SMS via la base de données. Sa réalisation m a demandé à peu près 1 semaine. Enfin, deux semaines de plus ont été nécessaires pour l élaboration du service de gestion des mails, ce qui m a permis de commencer la rédaction du rapport de stage durant la dernière semaine. A y m e r i c P O C R E A U P a g e 13 32

14 4. MISE EN OEUVRE Après avoir analysé les différentes tâches qui m ont été demandées dans la partie précédente, cette section aura pour but de détailler la réalisation et le développement des différentes fonctionnalités requises. 4.1 Envoi de messages Push Avant toute conception du serveur Web, il est primordial de pouvoir envoyer des notifications Push à un numéro de téléphone donné. Ceci est réalisé dans deux principales classes, la première SMS.java retourne la chaîne hexadécimale d un message WAP PUSH encodé dans un SMS, et prends un numéro de téléphone, ainsi que le texte et le lien à afficher en entrée. La deuxième, GSM.java, permet l établissement de la connexion Bluetooth avec le feature phone chargé de l envoi. Elle prend donc le SMS, ainsi que le port sur lequel est connecté le dongle Bluetooth en argument Encodage de messages Push au sein d un SMS Comme vu précédemment dans l architecture WAP, certaines couches ne sont tout simplement pas utilisées lors de l envoi de messages WAP Push. Ainsi, notre message comprendra les couches Wireless Application Environment, Wireless Session Protocol, et Wireless Datagram Protocol. Suite à cela, toutes ces données seront alors une dernière fois encapsulées dans un SMS (voir Annexe 3). Pour ce qui est de la couche applicative, les données, précédemment écrites en XML, sont encodées en WBXML, ce qui permet une diminution de la bande passante. La sélection du type de message Push (Service Loading et Service Indication) pouvant être envoyé est inscrit dans l entête de la couche applicative. Le premier ne donne pas le choix à l utilisateur d ouvrir, ou non, l URL incluse dans le message contrairement au deuxième qui est plus permissif. C est d ailleurs le Service Indication qui est choisi ici pour son côté non intrusif et plus sécurisant pour l utilisateur qui peut craindre l ouverture d un site mal intentionné. Les différents champs caractérisant cette couche sont donc, entre autre, l encodage UTF-8 (0x6A), le service indication (0x45), le texte à afficher (ici j ai choisi d afficher «New Notification :») et l URL à joindre (ici «localhost:8080/pushserver/notification»). La couche session dispose d une option très importante puisque c est elle qui va définir le caractère Push du message (0x06). La couche datagramme spécifie les ports source et destination. Le premier est sans importance puisque nous n attendons aucune réponse de la part de l utilisateur; le deuxième représente le port utilisé pour les messages Push et il est, dès lors, impératif d utiliser le port 2948 (0x0B84). Enfin, l encapsulation dans un SMS nécessite le numéro de téléphone. Celui-ci peut être national ou international, mais il est nécessaire de préciser le type dans le champ précédent le numéro. A la suite de cela, nous disposons donc d une chaîne hexadécimale correspondant à un sms dans lequel est encodé un message WAP Push [13]. A y m e r i c P O C R E A U P a g e 14 32

15 4.1.2 Connexion avec l appareil émetteur Pour pouvoir connecter l appareil émetteur au serveur Push, il est nécessaire d établir une liaison série entre le module Bluetooth et l appareil. Pour la réaliser, j ai utilisé l API javax.comm de Java. Le serveur effectue donc une connexion via un port série, préalablement déterminé grâce au module Bluetooth, à l aide des commandes AT (pour Attention), ou commandes Hayes [14]. Ces commandes peuvent être basiques (Basic Commands) pour contrôler de façon générale les Modems, ou étendues (Extended Commands) pour contrôler spécifiquement les téléphones portables. Ces dernières sont du type «AT+<cmd>», où <cmd> est une commande spécifique à la gestion des SMS. Ainsi, la commande pour demander au téléphone de lire les SMS sera «AT+CMGR», celle pour les envoyer sera «AT+CMGS», et celle pour déclarer que le type du SMS envoyé sera «AT+CMGF». Ces deux dernières vont être particulièrement utiles ici. Ainsi, après avoir effectué la connexion à l aide de la méthode open de la classe CommPortIdentifier, et après avoir vérifié qu aucun problème ne s est produit en envoyant la commande basique «AT», il suffit d utiliser la méthode write avec en paramètre «AT+CMGF=0» pour passer en mode PDU, puis «AT+CMGS=<longueur_de_la_chaîne_hexadécimale>» suivi de la chaîne en elle-même. Le téléphone va alors recevoir l instruction d envoyer le SMS inscrit dans la chaîne. La réception du message sur le terminal destinataire prend alors environ 5 secondes. Le seul inconvénient est l attente d une dizaine de secondes entre chaque envoi de message pour être sûr que l émetteur soit en mesure de le traiter sans problèmes. Nous sommes maintenant en mesure d envoyer un message WAP Push à un téléphone portable à l aide de son numéro, et d y insérer le texte et le lien souhaités. La prochaine étape consiste à créer le serveur Web chargé d afficher les notifications à chaque utilisateur. Figure 9 et 10 : Exemple de message WAP Push sur feature phone (à gauche), et sur smartphone (à droite) A y m e r i c P O C R E A U P a g e 15 32

16 4.2 Développement du serveur Web En effet, le but du service est d afficher des notifications à l utilisateur via une interface web. Comme vu précédemment, plusieurs modules seront connectés à une même base de données qui regroupera les informations à propos des utilisateurs d une part, et des notifications d autre part. Afin de faciliter sa mise en œuvre, j ai décidé d utiliser la base de données MongoDB MongoDB Avant de commencer la réalisation du serveur Web, j aimerais faire un aparté sur MongoDB [15]. C est un système de gestion de base de données orientée documents, et n est donc pas relationnel. Elle permet de gérer des objets au format BSON, et ceci sans schéma prédéterminé. L avantage de cette base de données, est donc sa taille, puisqu elle ne prend que très peu de place sur le disque. Dans ce système, à chaque collection correspondent plusieurs documents. Ainsi, dans notre système, il y a 2 collections, une pour les utilisateurs, User, et une pour les notifications, Notification, et les différents documents sont, entre autre, l et le mot de passe d un utilisateur, ou encore le type et le statut d une notification Ajout d un utilisateur Avant toute chose, il est nécessaire de disposer d utilisateurs afin de pouvoir leur envoyer des notifications. En effet, sans utilisateurs le service est inutile. Lors de l inscription l utilisateur fournit une adresse mail ainsi qu un mot de passe et le numéro de téléphone sur lequel il souhaite recevoir les messages WAP Push. Il spécifie par ailleurs via les différentes checkboxes les services auxquels il veut souscrire. Il doit en choisir un au minimum et peut au maximum tous les cocher. Les différents champs du formulaire sont récupérés du côté de la Servlet via une méthode POST afin d améliorer la sécurité des informations transitant sur Internet. La classe correspondant au formulaire d inscription y est alors appelée. Celle-ci permet d effectuer différentes sortes de vérifications des champs rentrés par l utilisateur. Ainsi, une méthode de validation du numéro de téléphone est premièrement appelée, et vérifie bien que le champ n est pas vide d une part, et d autre part que si le numéro de téléphone comporte un «+», dans le cas d un numéro international, sa longueur n excède pas 12 caractères, et si c est un numéro national, 10 caractères. Il est par ailleurs contrôlé que seuls des chiffres le composent (hormis le caractère «+» si besoins est). L adresse est également examinée pour n être validée qu en présence d un «@». Concernant le mot de passe, seul la validation d un champ non vide est effectuée, permettant à l utilisateur d en choisir un à sa convenance. Les valeurs des checkboxes sont par ailleurs inspectées pour refuser une inscription si aucun des services n est choisi. Enfin, l adresse et le numéro de téléphone sont également comparés à ceux déjà inscrits afin d éviter les doublons dans la base de données. Dans le cas d un champ invalide, chaque méthode lève une exception contenant un message d erreur qui est récupéré via un block try{ }catch{ }. Les messages d erreurs sont alors insérés dans la Map errors, et seront par la suite affichés à côté du champ invalide. Si tout se passe bien, les renseignements fournis par l utilisateur sont enregistrés dans la base de données, et l utilisateur est averti de la bonne souscription au service. A y m e r i c P O C R E A U P a g e 16 32

17 Figure 11 : Page de souscription au service Ajout d une notification Bien qu un utilisateur soit désormais inscrit au service, l objectif est maintenant de lui faire parvenir une notification. Cette page sera donc généralement réservée aux sociétés désirant envoyer des informations/mises à jour/publicités à leurs utilisateurs. La notification est donc composée d un titre et d un contenu. Elle peut être de type texte, ou de type vidéo (ce qui signifie dans ce cas que le contenu doit être une URL valide pointant vers une vidéo sur Internet). Le service auquel elle correspond est ensuite choisi. Comme pour la page de souscription, les données sont envoyées par la méthode POST, et la notification est enregistrée dans la base de données après vérification qu aucun des champs ne soient vide (auquel cas une exception est levée et un message est inscrit dans la Map errors). Un statut lui est également spécifié, et celui-ci est alors égal à «wait». En effet, avant d être envoyée aux utilisateurs, cette notification va être au préalable validée par l administrateur du service. A y m e r i c P O C R E A U P a g e 17 32

18 Figure 12 : Page d ajout de notification Validation de la notification Afin de prévenir l envoi de notifications involontaires ou inappropriées, l administrateur doit les valider ou les invalider. Ainsi, lorsqu elle est légitime, son statut passe de «wait» à «ready», signifiant qu elle est désormais prête à être envoyée, ou à «cancelled» dans le cas contraire et elle n est dès lors tout simplement pas prise en compte. Figure 13 : Page de validation des notifications Gestion des utilisateurs L administrateur a également la possibilité de supprimer un compte en inscrivant son numéro de téléphone. Figure 14 : Page de suppression d un utilisateur A y m e r i c P O C R E A U P a g e 18 32

19 Ceci peut être utile si l émetteur reçoit un problème de réception du message WAP Push, dans le cas, par exemple, d un numéro non attribué. Bien entendu, les mêmes méthodes de validation présentées précédemment sont utilisées dans la Servlet de cette page. Ces trois dernières pages réservées à l administrateur n ont pas été mises en forme puisque non destinées à l affichage public Affichage des notifications Tous les éléments nécessaires étant maintenant réunis, il ne reste plus à l utilisateur qu à regarder ses notifications. Cette page est de loin celle qui a nécessité le plus de travail. En effet, il est impératif de disposer de la même URL pour tous les utilisateurs afin de pouvoir s affranchir du problème d affichage du HTML sur feature phone, ceux-ci ne pouvant lire uniquement du contenu WML. Le système doit donc, quel que soit le type de téléphone réceptionnant le message WAP Push et contenant l URL de cette page, afficher correctement les notifications reçues sur une seule et même URL. Parallèlement à cela, et pour être en mesure d accéder à sa session, l utilisateur doit auparavant s authentifier. Néanmoins, dans le cas d utilisation des cookies, il est inutile et fastidieux de devoir se reconnecter à chaque fois si l URL du message WAP Push effectue une redirection vers une page de connexion qui serait différente de celle d affichage des notifications. Ainsi, la même URL doit permettre d afficher le formulaire de connexion et la page d affichage, et toutes deux doivent être disponibles au format HTML d une part, et WML d autre part. Figure 15 : Page de connexion A y m e r i c P O C R E A U P a g e 19 32

20 Ceci a été possible grâce à l utilisation de deux Vues JSP, une pour le HTML et une pour le WML. Les identifiants de connexions sont récupérés par la Servlet via la méthode POST afin d en améliorer leur confidentialité. Se succèdent alors les différentes méthodes de validation étudiées auparavant sur le mail et le mot de passe. S il n y a pas d erreurs, un Bean User dans lequel sont insérés l et le mot de passe est tout d abord créé, suivi d une ouverture de session, laquelle se voit assigner le Bean susdit. Dans le cas contraire, une session est également ouverte et le formulaire de connexion permettant de récupérer les erreurs y est inclus. Vient ensuite la méthode qui, selon l utilisateur, va remplir la liste des notifications à lui afficher. Celles liées à un service auquel l utilisateur n aura pas souscrit ne seront tout simplement pas affichées, tout comme celles qui ont étés créées à une date antérieure à son inscription, celles qui n ont pas encore été validées par l administrateur ou encore celles qu il aura choisi de supprimer. Dans la collection User de la base de données se trouvent deux champs utiles à cet effet la : l un liste les services auxquels il s est abonné, tandis que l autre liste les notifications à ne pas afficher (supprimées ou plus d actualité). Ainsi, lorsqu un utilisateur s inscrit, ce dernier champ contient tous les numéros de notifications déjà publiées. Lors de l affichage, la méthode filtre ces notifications afin de ne pas les afficher. Une nouvelle requête est ensuite effectuée sur la base de données pour ne récupérer que celles dont le statut est égal à «ready» ou «sent» (statut donné une fois le message WAP Push envoyé à tous les inscrits). Cela évite de devoir attendre que tout le monde ait reçu le message pour l afficher. Il reste maintenant à filtrer les notifications dont l utilisateur n aura pas souscrit le service en comparant le champ adéquat des collections User et Notification. Si la notification vérifie toutes ces conditions, alors ses caractéristiques - tels que son numéro, son type (texte ou vidéo), son titre et son contenu - sont insérées dans un Bean Notification. Une fois toutes les notifications examinées, la méthode retourne à la Servlet une liste contenant toutes celles devant être affichées, qui est ensuite incluse dans la session. Enfin, la Servlet effectue une redirection vers la JSP. Alors que la Servlet (.java) a pour rôle d effectuer les traitements sur les informations recueillies, la Vue (.jsp) correspond à ce qui est affiché à l écran. Les différents traitements effectués sur cette page sont codés grâce à l utilisation de la JSTL, et notamment des bibliothèques core et function. Tandis que la première offre des balises pour les principales actions nécessaires de la couche présentation, la deuxième permet d effectuer des traitements sur les chaînes de caractères. Au tout début de la page se trouve une condition sur le User Agent du client grâce à l emploi simultané des deux bibliothèques. S il ne contient pas «Mozilla» (ce qui est presque le cas de tous les navigateurs utilisés actuellement sur smartphone), alors la Vue correspondant au feature phone est appelée en prenant soin de transférer également les variables de session. Dans le cas contraire, la page est affichée au format HTML5 et s adapte en fonction de la résolution d affichage du client (smartphone orienté horizontalement ou verticalement, tablette ou PC) afin de garantir une expérience utilisateur optimale. Dans les deux cas, un second test est effectué sur le contenu de la variable session «utilisateur». Il faut alors afficher soit le formulaire si elle est vide, soit les notifications dans le cas contraire. Dans ce dernier cas, la bibliothèque core permet de boucler sur toutes les notifications présentes dans la liste, et d en examiner leur type. Si c est du texte alors il suffit de recopier son contenu et si c est un lien pointant vers une vidéo il faut l insérer dans l attribut src de la balise source, elle-même incluse dans la balise video. A y m e r i c P O C R E A U P a g e 20 32

21 Figure 16 : Affichage d une notification de type texte et de type vidéo sur PC La dernière fonctionnalité, et non des moindres, et de donner la possibilité à l utilisateur de pouvoir supprimer les notifications qu il aura déjà vu ou qui ne l intéressent pas. Le numéro de la notification à supprimer est envoyé via la méthode GET à la même Servlet afin de l ajouter à la liste des notifications à ne plus afficher. Pour ce qui est de la Vue affectée aux feature phones, elle est sensiblement la même, à l exception de quelques différences. Premièrement, la page doit être au format WML et contenir au moins un élément de type card. Par ailleurs, l envoi du formulaire se fait à l aide de la balise <go> et de la balise <anchor>. Concernant l affichage des notifications, le WML ne permettant pas la lecture de vidéos, elles seront tout simplement ignorées. Les feature phones ne sachant pas gérer les cookies, le bouton delete a néanmoins été plus difficile à mettre en place, puisque lors de la suppression le serveur redirigeait vers la page de connexion. La difficulté a été de récupérer l identifiant de session dans la Vue via une méthode java et de le faire passer en paramètre de l URL de redirection en même temps que le paramètre de notification à supprimer. Le serveur web est maintenant en mesure d afficher des notifications, auparavant soumises par une société et validées par l administrateur, à un utilisateur ayant souscrit au service correspondant. L intégration des deux serveurs est assez rapide puisqu il suffit d effectuer une boucle infinie sur le serveur Push et de récupérer toutes les notifications dont le statut est égal à «ready». Un filtre est tout de même mis en place A y m e r i c P O C R E A U P a g e 21 32

22 afin de n envoyer le message qu aux personnes ayant souscrit au service de la notification. Enfin, une fois le message envoyé à tout le monde, son statut est fixé à «sent». Figure 17 et 18 : Affichage des notifications sur feature phone (à gauche), et smartphone (à droite) Après quelques tests effectués sur différents smartphones, tels que les iphones en général ou le Google Nexus 5 sous Android, il s est avéré que le traitement de message WAP Push n était dorénavant plus systématiquement implémenté. Il a alors été décidé que l envoi des messages Push vers les smartphones serait non pas du WAP Push mais un simple SMS dans lequel serait écrit le même contenu (un texte et une URL), puisqu ils peuvent rendre une URL cliquable même dans ce dernier cas. Le WAP Push serait néanmoins toujours utilisé dans le cas des feature phones, puisqu ils ne peuvent afficher une URL cliquable que dans ce cas-là. Ainsi, le serveur Push effectue une vérification sur le champ contenant le User Agent utilisé lors de l inscription pour envoyer le message différemment selon si l utilisateur utilise un feature phone ou pas. Si ce n est pas le cas, le mode n est pas PDU mais text, et il faut envoyer «AT+CMGF=1» au lieu de 0, puis «AT+CMGS=<numéro_de_telephone>», suivi du texte et du lien écrit en clair. Les deux serveurs fonctionnent désormais conjointement, et le système de notification est pleinement fonctionnel. Il peut être maintenant intéressant de mettre en place un exemple de services à proposer avec ce système : un client mail. A y m e r i c P O C R E A U P a g e 22 32

23 4.3 Exemple de service : Client Mail Le client mail est un excellent exemple de service pouvant être utilisé dans ce système de notifications. En effet, lorsqu un message arrivera sur la boite mail de l utilisateur, celui-ci recevra un message Push le lui indiquant et pourra cliquer sur l URL afin de le lire sur sa session. Pour ce faire, plusieurs fonctionnalités ont dû être ajoutées à différents niveaux des serveurs. Mais tout d abord, il faut créer un client mail qui sera chargé de vérifier les boites mails et d extraire le contenu d un nouveau mail. Pour cela, l API Javamail est utilisée. Elle permet, à partir d un serveur mail et d un couple adresse /mot de passe associé à ce serveur, de récupérer le nombre de mails stockés dans la boite, et d en lire un grâce à son numéro. Pour savoir si un nouveau mail est reçu, on compare la variable dans laquelle a été stocké le nombre de mails à la valeur retournée par le serveur mail. Si elle est inférieure alors un ou plusieurs mails ont été reçus. Dans ce cas, la méthode getmessage de la classe Folder est appelée et permet d en récupérer les informations importantes, tels que l expéditeur, la date d envoi, le sujet et enfin le contenu, qui sont par la suite enregistrés dans la base de données en tant que nouvelle notification (le titre étant «New Mail», et le contenu une concaténation de ces informations), dont le statut est égal à «ready». Un nouveau champ est cependant nécessaire, puisqu il faut lier la notification à la personne qui a reçu le mail. Elle ne passe bien évidemment pas par la case de validation par l administrateur. Figure 19 : Affichage d un nouveau mail reçu Le serveur Push la traite comme n importe quelle notification, à l exception des destinataires. Effectivement, il est logique de n envoyer le message qu à la personne concernée par le mail. Le champ décrit ci-dessus permet donc au serveur de savoir à qui envoyer le message Push. A y m e r i c P O C R E A U P a g e 23 32

24 Le serveur Web utilise le même principe en comparant sa valeur au champ user_mail de la variable de session pour ne l afficher qu à la bonne personne. Afin de récupérer les identifiants mail des utilisateurs, ceux-ci doivent, lors de leur inscription, les inscrire comme identifiants de leur compte. Pour éviter tout problème, une tentative de connexion est effectuée à ce moment, et si elle échoue l utilisateur en est avisé. Bien évidemment, si ce service n est pas coché, ce traitement n est pas exécuté. Pour finir, et afin que le client mail puisse vérifier la boite mail de chacun des utilisateurs de ce service, il est nécessaire de boucler sur tous les souscrivants, puis de filtrer uniquement les bonnes personnes. Un dernier problème se pose lorsqu un utilisateur décide de supprimer un mail de sa boite. En effet, le nombre de mails total est alors décrémenté, et si un nouveau mail arrive sur sa boite, il sera toujours inférieur au nombre écrit dans la base de données. Une vérification est alors ajoutée pour décrémenter dans le même temps cette variable si la valeur retournée par la méthode getmessagecount l est également. Le service Mail est désormais pleinement opérationnel, et montre ainsi un exemple d utilisation de ce système de notifications. A y m e r i c P O C R E A U P a g e 24 32

25 5. LIMITES ET AMELIORATIONS Dans cette partie j ai décidé d aborder les limites apportées par le service. Je proposerai également des améliorations et des solutions permettant d y remédier. Pour commencer, l utilisation de la base de données MongoDB m a semblé être une bonne solution, bien que je ne la réutiliserai pas pour une expérience future. En effet, de nombreux traitements sur les chaînes de caractères ont dû être effectués à différents niveaux des serveurs. Dans la page de notifications par exemple, il est nécessaire de filtrer efficacement les résultats obtenus afin de ne récupérer que celles voulues; malheureusement, ces opérations sont fréquentes et très redondantes. Ainsi, le passage à l échelle serait, me semble-t-il, relativement difficile à mettre en place, puisqu alors de nombreux ralentissements affecteraient la qualité du service. La mise en place d une base de données relationnelle est ainsi fortement conseillée pour garder une fluidité constante. Le téléphone utilisé pour l envoi de messages Push engendre également une limitation du nombre de messages expédiés, puisqu il ne peut excéder 8 SMS/minute ce qui peut sembler bien faible, même pour un nombre restreint d utilisateurs. En effet, il faudrait plus d une heure avant que tous les messages Push soient transmis à quelques 500 inscrits. Afin de diminuer cette durée, le téléphone peut être remplacé par un lecteur USB de carte Sim. Ce type de lecteur est justement utilisé dans les systèmes qui requièrent un appareil d envoi de SMS comme celui sur lequel je travaille. Ils disposent en effet d une meilleure fiabilité, mais également d une rapidité d envoi supérieure puisqu on peut dès lors atteindre 20 SMS/minute. Avec cet émetteur, la totalité des 500 inscrits recevraient leur message en moins de 30 minutes. Bien sûr ce nombre est toujours loin d être suffisant si plusieurs milliers d utilisateurs sont inscrits. Figure 20 : Lecteur de carte Sim USB Enfin, en ce qui concerne la sécurité des informations relatives à l authentification des boites mails, les renseignements étant enregistrés en clair dans la base de données, il peut être très facile de récupérer ces informations et de les utiliser avec des intentions malveillantes (d autant que ces dernières années le nombre de piratages de sites web a explosé). Une solution est d avoir recours à l authentification via le système oauth2 [16], grâce auquel les informations de connexion ne sont pas connues du serveur web, ce qui permet non seulement d accroitre la sécurité mais également la confiance des utilisateurs envers le service. A y m e r i c P O C R E A U P a g e 25 32

26 Figure 21 : Exemple du service d authentification Oauth2 de Google A y m e r i c P O C R E A U P a g e 26 32

27 6. CONCLUSIONS 6.1 Résultats Bien que quelques failles subsistent, tant au niveau de la sécurité que de la rapidité d exécution, ce service de notification est, en l état, pleinement opérationnel. Il permet aux sociétés d envoyer des informations à des groupes d utilisateurs très facilement en s affranchissant pour chaque système d exploitation de développer des fonctionnalités similaires à celles implémentées ici. Ce service fonctionne quel que soit le terminal utilisé, smartphone ou non, et ouvre l accès à la totalité du marché mobile. L expérience utilisateur est également améliorée par l utilisation du HTML5 (excepté sur feature phone). 6.2 Conclusions personnelles Ce stage à l université technique de Cluj Napoca a été très instructif techniquement et enrichissant d un point de Vue ethnique. Les recherches et l apprentissage de notions propres au domaine des communications mobiles m ont permis d élargir mes connaissances, d acquérir des compétences, et de mieux appréhender certains aspects concernant les réseaux mobiles que j approfondirai en option RSC de 3 ème année à l ENSEIRB-MATMECA. Le développement en Java EE m a permis d une part de renforcer mes connaissances du langage Java apprises en 2 ème année, et d autre part à les étendre grâce à l utilisation du modèle de développement MVC m obligeant à bien séparer les différents aspects d un serveur Web. Humainement, ce stage m a apporté une plus grande richesse culturelle, par la découverte d un peuple Roumain accueillant, par sa culture, son histoire et son architecture. Je remercie également mes colocataires Roumaines pour leur accueil, leur présence, leur gentillesse et leur disponibilité dans la découverte de leur pays. Enfin, je souhaite une nouvelles fois remercier toutes les personnes avec qui j ai pu m entretenir durant ces trois mois. A y m e r i c P O C R E A U P a g e 27 32

28 7. GLOSSAIRE WAP (Wireless Application Protocol) : protocole de communication permettant l accès à Internet depuis un téléphone portable. SMS (Short Message Service) : service de téléphonie utilisé pour l envoi de messages courts. GPRS (General Packet Radio Service) : norme de téléphonie autorisant un débit théorique de 170 Kbits/s. MVC (Modèle-Vue-Controleur) : patron utilisé notamment en Java EE et destiné à séparer les différentes fonctions d un serveur Web. Dongle : périphérique USB chargé de créer un réseau sans-fil. Javamail : API standard de gestion des mails en Java EE. WBXML (Wap Binary XML) : représentation binaire du XML. Javax.comm : API standard de communication fournissant l accès aux ports série d un ordinateur. BSON : standard d échange d informations sous forme binaire utilisé par MongoDB. Servlet : classe Java dans laquelle les données sont récupérées et traitées avant d être transmises à la JSP (Modèle). JSP (JavaServer Pages) : technologie d affichage dynamique des données en vue d être affichées en HTML ou en WML (Vue). WML (Wireless Markup Language) : langage balisé créé spécifiquement pour la technologie WAP afin de s adapter à un petit écran. Bean : objet composé de Getter et de Setter pouvant être réutilisé à l infini. JSTL (JavaServer Pages Standard Tag Library): bibliothèque utilisée dans la Vue pour le traitement de fichiers XML, l utilisation de boucles et de conditions et le traitement de chaînes de caractères, et permettant de s affranchir de code Java. User Agent : chaîne de caractères dans laquelle sont inscrites différentes informations relatives au client et utilisée pour adapter l affichage en fonction de celui-ci. Card : balise WML pour laquelle la navigation peut être comparée à celle dans une page HTML. A y m e r i c P O C R E A U P a g e 28 32

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