TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNTT VÀ TT VIỆT - HÀNKHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

BÁO CÁO ĐỒ ÁN CƠ SỞ 4

ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH CHIA SẺ FILE QUA MẠNG PEER-TO-PEER

Sinh viên thực hiện : VÕ ĐỨC CẢNHLớp : 18IT2Mã sinh viên : 18IT052Giảng viên hướng dẫn: ThS. DƯƠNG THỊ MAI NGA

Đà Nẵng, tháng 11 năm 2020

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNTT VÀ TT VIỆT – HÀNKHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC LẬP TRÌNH MẠNG

ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH CHIA SẺ FILE QUA MẠNG PEER-TO-PEER

Sinh viên thực hiện : VÕ ĐỨC CẢNHLớp : 18IT2Mã sinh viên : 18IT052Giảng viên hướng dẫn : ThS. DƯƠNG THỊ MAI NGA

Đà Nẵng, tháng 11 năm 2020

MỤC LỤCLỜI CẢM ƠN...................................................................................................................4TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI..............................................................................................6CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ THUYẾT.................................................................................7

1 Tổng quan mạng ngang hàng Peer-to-Peer (P2P)..................................................71.1 Khái niệm cơ bản............................................................................................71.2 Đặc điểm mạng ngang hàng..........................................................................71.3 Phân loại mạng ngang hàng..........................................................................81.4 Tiện ích của mạng ngang hàng....................................................................101.5 Những khó khăn trong thiết kế mạng ngang hàng...................................111.6 Ứng dụng của mạng ngang hàng................................................................12

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG..........................................131 Mô hình thực hiện...................................................................................................132 Biểu đồ Use-case tổng quan....................................................................................143 Biểu đồ hoạt động....................................................................................................15

3.1 Biểu đồ hoạt động cho chức năng truy cập................................................153.2 Biểu đồ hoạt động cho chức năng upload..................................................163.3 Biểu đồ hoạt động cho chức năng download..............................................173.4 Biểu đồ hoạt động cho chức năng tìm kiếm...............................................183.5 Biểu đồ hoạt động cho chức năng chat.......................................................19

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC HIỆN........................................................................201 Giao diện truy cập...................................................................................................202 Giao diện upload file...............................................................................................203 Giao diện downfile...................................................................................................214 Giao diện tìm kiếm file............................................................................................215 Giao diện chat..........................................................................................................22

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN..............................................................................................231 Kết quả thu được.....................................................................................................232 Những điểm chưa làm được...................................................................................233 Hướng phát triển của chương trình.......................................................................23

TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................24

LỜI CẢM ƠNEm xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Khoa, Trường nói chung, các thầy cô

trong bộ môn Lập trình mạng, lập trình di động nói riêng đã dạy dỗ, truyền đạt cho chúng em các kiến thức từ đại cương đến chuyên ngành, giúp chúng em có được cơ sở lý thuyết vững vàng trong quá trình học tập.

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Dương Thị Mai Nga đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo nhóm em trong suốt quá trình làm đồ án cơ sở 4.

Tuy đã cố gáng hết sức tìm hiểu, phân tích thiết kế và cài đặt hệ thống nhưng chắc chắn không thể tránh khỏi những thiết sót. Em rất mong nhận được sự thông cảm của quý thầy cô.

Em xin chân thành cảm ơn.

4

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN……………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Chữ ký của giáo viên hướng dẫn

5

Dương Thị Mai Nga

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI1. Bối cảnh và lý do thực hiện đề tài

Với sự phát triển mạnh mẽ như công nghệ thông tin thì máy tính đã trở thành công cụ đắc lực và không thể thiếu của con người. Nhưng dù công nghệ thay đổi, biến chuyển thế nào, nhu cầu chia sẻ dữ liệu vẫn luôn cần thiết đối với tất cả mọi người. Trong thời gian gần đây chia sẻ file ngang hàng đã nổi lên như một lĩnh vực ứng dụng chiếm tỉ lệ băng thông lớn trong mạng Internet. Bắt đầu từ hiện tượng Napster như Gnutella, Freenet, Kazzaa đã tạo nên một xu hướng phát triển mạnh mẽ việc chia sẻ nội dung trong cộng đồng Internet. Các hệ thống chia sẻ file ngang hàng đang ngày càng phổ dụng nhờ những lợi điểm rõ rệt so với hình thức chia sẻ file trên nền web theo kiến trúc client-server. Vì vậy em đã chọn đề tài “XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH CHIA SẺ FILE QUA MẠNG PEER-TO-PEER”.

2.Phương pháp triển khai đề tài Ngôn ngữ lập trình : Java Chương trình soạn thảo và build : Eclipse Sử dụng giao thức TCP/IP Sử dụng mô hình peer-to-peer

3.Kết cấu của đồ ánChương 1: Cơ sở lý thuyếtChương 2: Thiết kế và xây dựng hệ thốngChương 3: Triển khai và đánh giá kết quả

6

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ THUYẾT1 Tổng quan mạng ngang hàng Peer-to-Peer (P2P)

1.1 Khái niệm cơ bản

Mạng ngang hàng không phải là một vấn đề hoàn toàn mới. Các máy chủ dịch vụ thư điện tử (Mail server) hoặc các máy chủ phân giải tên miền (Domain Name Server) được kết nối với nhau tạo ra một mạng ngang hàng. Ví dụ như giữa các máy chủ thư điện tử có thể thực hiện tương tác trực tiếp với nhau. Chúng có thể gửi, nhận hoặc chuyển tiếp các email cho nhau.

Tuy các dịch vụ thư điện tử DNS đã xuất hiện từ lâu trên Internet nhưng khái niệm mạng ngang hàng hay tính toán ngang hàng thì mới được đưa ra gần đây. Mạng ngang hàng là những hệ phân tán với đặc thù là không tồn tại trong nó một cơ cấu điều khiển tập trung hoặc một tổ chức có phân cấp. Trong một hệ thống thuần túy ngang hàng, chương trình chạy trên mỗi điểm nút có vai trò hoàn toàn tương đương và bình đẳng với nhau. Tính chất này đối lập hoàn toàn với kiến trúc client – server truyền thống nơi có một hoặc một số điểm nút chỉ đóng vai trò cung cấp dịch vụ (server) và các điểm nút còn lại chỉ sử dụng dịch vụ (client). Lợi điểm rõ rệt nhất của kiến trúc ngang hàng là tận dụng tốt hơn tài nguyên (xử lý, băng thông, lưu trữ) trong toàn mạng. Bên cạnh đó, kiến trúc này cũng giúp cho dịch vụ mạng tránh khỏi tình trạng ngừng trệ khi server gặp phải trục trặc. Tuy nhiên mô hình này cũng tồn tại nhược điểm là khó kiểm soát được trạng thái, hành vi của các điểm nút trên toàn mạng. Ngoài ra nó cũng đòi hỏi các máy khi tham gia vào một mạng ngang hàng phải có khả năng xử lý cũng như băng thông gần tương đương nhau.

Không giống như trong kiến trúc client – server, hiệu suất hoạt động chung của mạng ngang hàng có xu hướng tăng lên khi gia tăng số điểm nút tham gia. Hiệu suất này cũng phụ thuộc vào từng ứng dụng mạng cụ thể vào giao thức ngang hàng và cấu hình mạng.

1.2 Đặc điểm mạng ngang hàng Các mạng ngang hàng ngày nay thường mang một số đặc trưng phổ biến sau:

Các điểm nút trong mạng có thể nhận biết lẫn nhau, nghĩa là có một cơ chế nàođó giúp cho một điểm nút khi tham gia vào mạng có thể xác định một máykhác cũng là thành viên của mạng. Từ đó chúng có thể định vị được nhau, gửithông điệp tới nhau và nhận thông điệp từ nhau.

Các điểm nút tạo ra một mạng kết nối ảo và ở một mức trừu tượng cao hơn so với các cơ cấu tổ chức như: tường lửa (firewall), NAT (Network Address Translation), mạng con (subnet). Mỗi điểm nút có thể nằm trong các mạng con khác nhau, chịu những cơ chế tổ chức, kiểm soát và giới hạn hoàn toàn riêng biệt. Tuy nhiên khi đã tham gia vào mạng, chúng sẽ tổ chức được những mối liên kết logic với nhau thông qua việc sử dụng các dịch vụ hoặc chạy các ứng dụng ở tầng cao hơn so với những cơ chế vừa được nhắc tới. Tạo ra một mạng kết nối logic giữa những điểm nút bị biệt lập hóa trong các mạng riêng biệt chính là ý tưởng

7

xuyên suốt nhất của kiến trúc ngang hàng. Mỗi điểm nút tự nó có thể vừa đóng vai trò của client vừa đóng vai trò của server. Điều này thể hiện rõ vai trò bình đẳng và độc lập của từng điểm nút. Mọi điểm nút vừa có thể cung cấp dịch vụ cho các điểm nút khác vừa có thể sử dụng dịch vụ của một hay nhiều điểm nút còn lại.

Xuất hiện một số nhóm điểm nút liên kết với nhau để chia sẻ dữ liệu và cộng tác với nhau trong xử lý. Đây là sự tổ hợp lại các điểm nút có những mối liên hệ chặt chẽ và mang tính tương tác gần gũi hơn trong quá trình hoạt động của ứng dụng mạng.

1.3 Phân loại mạng ngang hàng

Có 2 tiêu chí cơ bản để phân loại mạng ngang hàng: Theo mục đích sử dụng:

Chia sẻ file (file sharing) Điện thoại VoIP (telephony) Đa phương tiện media streaming (audio, video) Diễn đàn thảo luận (Discussion forums)

Tiêu chí này thường được các nhà phát triển ứng dụng quan tâm. Theo đó các ứng dụng với các đặc điểm riêng sẽ được phân loại và áp dụng theo những mô hình sẵn có, chuyên biệt.

Theo topo của mạng ở tầng vật lý và mạng phù.Đây sẽ là tiêu chí được nhà phát triển quan từng thời kỳ và đươc xem xét

nghiên cứu để tìm ra những giải pháp tốt nhất sau này.1.3.1 Hệ thống ngang hàng lai (Hybrid Peer to Peer System)

Đây là mạng ngang hàng thế hệ thứ nhất, đặc điểm là vẫn còn dựa trên một máy chủ tìm kiếm trung tâm – đặc điểm của mô hình khách chủ, chính vì vậy nó còn được gọi là mạng ngang hàng lai hay mạng tập trung (centralized Peer-to-Peer networks). Cấu trúc Overlay của mạng ngang hàng lai có thể được mô tả như một mạng hình sao.

Nguyên tắc hoạt động:• Mỗi client lưu trữ files định chia sẻ với các nút khác trong mạng.• Mỗi bảng lưu trữ thông tin kết nối của người dùng đăng ký (IP address,

connection bandwidth…).• Một bảng liệt kê danh sách các files mà mọi người dùng định chia sẻ (tên file,

dung lượng, thời gian tạo file…).• Mọi máy tính tham gia mạng được kết nối với máy chủ tìm kiếm trung tâm,

các yêu cầu tìm kiếm được gửi tới máy chủ trung tâm phân tích, nếu yêu cầu được giải quyết máy chủ sẽ gửi trả lại địa chỉ IP của máy chứa tài nguyên trong mạng và quá trình truyền file được thực hiện theo đúng cơ chế của

8

mạng ngang hàng, giữa các host với nhau mà không cần quan tâm máy chủ trung tâm.

Hình 1: Mô hình mạng Hibrid P2P

Ưu điểm• Dễ xây dựng.• Tìm kiếm file nhanh và hiệu quả.

Nhược điểm• Vấn đề luật pháp, bản quyền.• Dễ bị tần công• Cần quản trị (Central server).

1.3.2 Mạng ngang hàng thuần túy (Pure Peer-to-peer System)Mạng ngang hàng thuần túy là một dạng khác của thế hệ thứ nhất trong hệ thống

các mạng ngang hàng. Không còn máy chủ tìm kiếm tập trung, nó khắc phục được vấn đề nút cổ chai trong mô hình tập trung. Tuy nhiên vấn đề tìm kiếm trong mạng ngang hàng thuần túy lại sử dụng cơ chế Flooding, yêu cầu tìm kiếm được gửi cho tất cả các nút mạng láng giềng với nó, điều này làm tăng đáng kể lưu lượng trong mạng. Đây là một yếu điểm của các mạng ngang hàng thuần túy. Các phần mềm tiêu biểu cho mạng ngang hàng này là Gnutella 0.4, FreeNet.

9

Hình 2: Mô hình mạng ngang hàng thuần túyƯu điểm

• Dễ xây dựng.• Đảm bảo tính phân tán hoàn toàn cho các nút tham gia mạng, các nút tham

gia và rời khỏi mạng một các tùy ý mà không ảnh hưởng đến cấu trúc mạng.

Nhược điểm• Tốn băng thông.• Phức tạp trong tìm kiếm.• Các nút có khả năng khác nhau (CPU power, bandwidth, storage) đều có thể phải

chịu tải như nhau.1.4 Tiện ích của mạng ngang hàng

Gúp cho người dùng dễ dàng tìm được dữ liệu cần thiết. Tận dụng được tiện ích tổng hợp: Nơi lưu trữ, thông tin và chi phí tính toán được

phân phối giữa các PEER, làm các máy tính tham gia vào mạng sẽ dễ dàng có được thông tin yêu cầu.

Tăng độ tin cậy. Chứa đựng nhiều thông tin: Trong mạng P2P có rất nhiều các máy tính tham gia

vào, bản thân mỗi máy tính đã chứa nhiều thông tin, trong khi đó các công cụ tìm kiếm chỉ có thể nắm bắt được khoảng 20% nội dung của các Website.

10

1.5 Những khó khăn trong thiết kế mạng ngang hàng Cân đối băng thông: Trong phần lớn các ứng dụng chạy trên mạng ngang hàng,

do mỗi điểm nút đều đóng cả hai vai trò: client và server nên tỉ lệ sử dụng băng thông đầu ra (outbound bandwith) và băng thông đầu vào. Ví dụ một số ISP của các mạng DSL hộ trợ 1.5Mbps băng thông đầu vào nhưng chỉ 128Kbps cho băng thông đầu ra. Cho dù băng thông tổng cộng của kết nối vật lý có được mở rộng thì hạ tầng kỹ thuật của các ISP vẫn sẽ chủ yếu hỗ trợ cơ chế bất đối xứng. Giải pháp triệt để cho vấn đề này có thể đến từ sự cộng tác giữa các ISP và khách hàng bằng việc triển khai những thiết bị mạng chuyên dụng.

Tổ chức không gian tên: Việc đặt tên cho các website được thực hiện thông qua hệ thống phân cấp của dịch vụ phân giải tên miền (DNS). Tuy nhiên trong các mạng ngang hàng không tồn tại một cơ chế tương tự. Không như các máy chủ dịch vụ web, các điểm nút trong mạng không tồn tại ở một trạng thái tĩnh. Thời điểm và khoảng thời gian tham gia vào mạng của mỗi điểm nút cũng không thể xác định được. Công việc tạo ra một tên (định danh) duy nhất cho các đối tượng, thành phần của mạng phải được thực hiện bởi chính người phát triển ứng dụng và do đó nó phụ thuộc vào đặc thù của từng ứng dụng.

Chứng thực và kiểm tra quyền truy cập của người dùng: Nếu tất cả các file đều được đặt trên server thì sẽ dễ dàng hơn trong việc chứng thực người dùng cũng như kiểm tra quyền hạn truy cập của họ đối với dữ liệu. Tuy nhiên do tính chất phân tán của mạng ngang hàng, công việc này phải được thực hiện bởi từng điểm nút. Người phát triển khi muốn xây dựng một ứng dụng ngang hàng hoàn chỉnh cần quan tâm nhiều đến vấn đề bảo mật, chống các hành động xâm nhập trái phép làm ảnh hưởng tới dữ liệu.

Kiểm soát hành vi của người dùng: Do không thể lưu trữ tập trung thông tin về hành động của các điểm nút nên rất khó kiểm soát được những hành động đó. Lấy ví dụ trong một mạng chia sẻ file ngang hàng, người dùng có thể thực hiện một trong những hành vi không thực sự phù hợp như sau:

o Không chia sẻ bất kỳ file nào trên máy mình.o Chia sẻ các file bị lỗi.o Chia sẻ các file chứa mã nguy hiểm, virus.o Chia sẻ các file mà nội dung của nó chắc chắn không được bất kỳ ai quan

tâm.o Không cho phép các điểm nút khác tải về những file được chia sẻ trên

máy mình.

Nếu tất cả các điểm nút tham gia đều thực hiện những hành vi tiêu cực như trên thì hoạt động của mạng ngang hàng thực sự không hiệu quả và kém an toàn. Tùy thuộc vào từng ứng dụng cụ thể, người thiết kế và phát triển phải thiết lập những cơ chế kiểm soát

11

hành vi của các điểm nút để bảo đảm rằng chúng thực sự có những đóng góp tích cực cho cộng đồng sử dụng mạng.

1.6 Ứng dụng của mạng ngang hàng

Mạng ngang hàng có nhiều ứng dụng trong đó điển hình là giao dịch tiền điện tử P2P (giao dịch phân quyền). Đây là những giao dịch được vận hành độc quyền bởi phần mềm, cho phép những người tham gia vào thị trường có thể giao dịch trực tiếp với nhau mà không cần đến một bên thứ ba (như ngân hàng/tổ chức tài chính).

Các công ty sẽ xây dựng nền tảng giao dịch tiền điện tử P2P để giúp người dùng thực hiện giao dịch đơn giản hơn, và thu phí trên mỗi lần họ thực hiện giao dịch.

Nhờ tiền điện tử P2P mà những hạn chết trong giao dịch Bitcoin được loại bỏ. Trong giao dịch tiền điện tử, nhu cầu đổi tiền ảo thành tiền mặt ngày càng gia tăng, dẫn đến việc hỗ trợ đổi tiền ảo từ những sàn giao dịch trực tuyến như BTC China, Kraken và Bitstamp.

Tuy nhiên, những giao dịch này được điều khiển bởi các công ty thứ ba. Những công ty này đứng ra bảo lãnh cho các giao dịch, làm trọng tài khi có tranh chấp xảy ra và thu phí cho từng giao dịch nhỏ.

Nhờ giao dịch ngang hàng phân quyền P2P điều khiển bằng phần mềm, thị trường có thể loại bỏ sự tồn tại của những công ty thứ ba mà vẫn có thể giao dịch hiệu quả với nhau, thậm chí còn nhanh chóng và đơn giản hơn rất nhiều.

12

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

1 Mô hình thực hiện

Hình 3: Mô hình thực hiện

13

2 Biểu đồ Use-case tổng quan

Hình 4: Biểu đồ use case tổng quan.

- Chức năng truy cậpNgười sử dụng sẽ gửi yêu cầu kết nối đến các nút mạng muốn truy cập để kết nối với các nút mạng đó rồi truy cập vô hệ thống mạng ngang hàng.

- Chứng năng upload fileChức năng này giúp người sử dụng đăng tải file mình muốn chia sẻ với các nút mạng khác.

- Chức năng download fileChức năng này giúp người sử dụng tải về file mà mình mong muốn về thiết bị của minh.

- Chức năng tìm kiếm fileKhi số lượng file quá nhiều gây khó khăn trong việc người dùng muốn tìm file mình mong muốn thì công cụ tìm kiếm là một thứ rất hữu ích, người sử dụng chỉ cần nhập tên file mình muốn tìm thì hệ thống sẽ trả về những kết quả tìm kiếm liên quan nhất.

- Chức năng chatKhi các nút mạng muốn trao đổi thảo luận với nhau bằng văn bản thì chức năng chat sẽ giúp người dùng làm điều đó.

14

3 Biểu đồ hoạt động

3.1 Biểu đồ hoạt động cho chức năng truy cập

Hình 5: Biểu đồ hoạt động cho chức năng truy cập

15

3.2 Biểu đồ hoạt động cho chức năng upload

Hình 6: Biểu đồ hoạt động cho chức năng upload

16

3.3 Biểu đồ hoạt động cho chức năng download

Hình 7: Biểu đồ hoạt động cho chức năng download

17

3.4 Biểu đồ hoạt động cho chức năng tìm kiếm

Hình 8: Biểu đồ hoạt đông cho chức năng tìm kiếm

18

3.5 Biểu đồ hoạt động cho chức năng chat

Hình 9: Biểu đồ hoạt động cho chức năng chat

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC HIỆN

19

1 Giao diện truy cập

Hình 10: Giao diện truy cập2 Giao diện upload file

Hình 11: Giao diện upload file

20

3 Giao diện downfile

Hình 12: Giao diện download file

4 Giao diện tìm kiếm file

21

Hình 13: Giao diện tìm kiếm file5 Giao diện chat

Hình 14: Giao diện chat

22

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN1 Kết quả thu được

- Bản thân tích lũy được kinh nghiệm trong việc phân tích và thiết kế hệ thống.- Xây dựng được chương trình chia sẻ file ngang hàng Peer-to-Peer (P2P) với các

chức năng upload, download, tìm kiếm, chat.

2 Những điểm chưa làm được- Giao diện còn sơ sài- Chức năng còn nhiều hạn chế- Chương trình có thể có những lỗi ngoại lệ và nhiều bug khác

3 Hướng phát triển của chương trình- Xây dựng được giao diện thân thiện hơn với người dùng- Kiểm tra các trường hợp còn thiếu sót- Xây dựng thêm nhiều chức năng để hệ thống đầy đủ và toàn vẹn hơn- Tìm hiểu xu hướng của người dùng để chỉnh sửa, bổ sung hệ thống phù hợp theo

yêu cầu- Cập nhật tính năng khác để nâng cấp ứng dụng của mình

23

TÀI LIỆU THAM KHẢO

https://vi.wikipedia.org/wiki/Wikipediahttps://stackoverflow.com/

24