Project Description

• real-time online chatroom application with secure communication
  • allows users to communicate through various media types, including text message, files, and video streaming.

Project DEMO video (建議調整撥放速度為 0.75 倍觀看)

• https://www.youtube.com/watch?v=BcTFOp-aB6Y

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環境設定

• 請務必在 Linux 系統使用
  • 需要安裝 alsa-utils
    • sudo apt-get install alsa-utils
• 需要支援以下主要的標頭檔
  • #include <netinet/in.h>
  • #include <arpa/inet.h>
  • #include <sys/socket.h>
  • #include <openssl/ssl.h>
  • #include <openssl/err.h>
  • #include <openssl/evp.h>
  • #include <pthread.h>
  • #include <fstream>
  • #include <sstream>
  • #include <netdb.h>

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How to use

1. 執行 make 編譯出 client 以及 server 可執行檔
2. 使用以下方式執行兩個可執行檔（server 需先執行）
   • ./server <port_number>
   • ./client <IP_address> <port_number>
     • （IP address, port number 需要對到要連接的 server）
3. 依照印出的選項執行其他功能操作

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Example

• ./server 8080
• ./client 127.0.0.1 8080
  • IP address 需合法
  • IP_address, port_number 請輸入數字

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檔案簡易說明

RT-chat-room/
├── client.cpp      // client 端的功能實作
├── server.cpp      // server 端的功能實作
├── server.hpp      // server 的 class，儲存與定義 server 相關內容
├── ThreadPool.cpp  // multiThread 與 worker pool design 功能實作
├── ThreadPool.hpp  // ThreadPool的class，儲存與定義 thread,pool 相關內容
├── UserManager.cpp // 使用者相關功能實作
├── UserManager.hpp // 使用者 class 儲存與定義 user 相關內容
├── myfile.cpp      // 檔案相關的功能實作
├── myfile.hpp      // Audio, file 的 class 以及 檔案處理的 namespace
├── defAndFuc.cpp   // 通用 function 實作，變數放置處
└── defAndFuc.hpp   // 通用 function 與變數定義

• 傳輸檔案的過程中會有一些資料夾被產生以儲存傳輸的檔案

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功能實作

• Basic Server-Client Communication
  • client 跟 server 之間的訊息傳遞
    • client 可以傳遞訊息給 server 並接收 server 的回覆
    • server 可以接收 client 的訊息，並回覆訊息給 client
• Authentication Features
  • client 端的使用者可以執行以下的操作
    • 註冊使用者帳號（設定帳號以及密碼）
    • 登入使用者帳號
    • 登出使用者帳號（有設計要先登出可以輸入 exit 結束程式）
• Multithread server
  • 讓 server 可以同時處理最多 MAX_CLIENT 的 client 連線數量（預設為最多 10 個 clients，若超過會顯示 server 不能再接收新的連線請求）
    • 使用 POSIX threads（pthread） 以及 worker pool design pattern 來實作
• Sending Chat Messages
  • 實作設計是 Relay Mode（client 跟 client 間透過 server 來溝通）
  • client 可以透過 server 來當作溝同橋梁獲取要互動的 client 的 IP address 以及 port number，以實現 client 跟 client 之間的訊息傳遞
• Message Encryption with OpenSSL
  • 為 client-client 和 client-server 建立一個 secure communication system
  • 透過 #include <openssl/ssl.h> 提供的 SSL 庫進行實作
• Transfer files
  • 擴展溝通系統，新增檔案傳輸的功能，支援 client-server 以及 client-client
  • 檔案將透過切分 chunks 的方式傳送
  • 傳送內容同樣透過 SSL 進行加密解密
  • 傳輸的檔案需放在與程式同層級的資料夾 RT-chat-room/ 裡
• Audio Streaming
  • frame-based streaming feature for audio
  • 傳送內容同樣透過 SSL 進行加密解密
  • 透過 alsa-utils 撥放音訊（使用 aplay）
  • 傳輸的檔案需放在與程式同層級的資料夾 RT-chat-room/ 裡
• GUI Interface
  • 將不同 client 所傳遞的內容都印上了不同的代表顏色，方便分辨哪些內容是哪些 client 傳遞的
  • server 給 client 的回覆也統一印上了黃色

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程式執行流程

server

1. 接收指定的 port number
2. 用 socket() 建立 server 的 file descriptor
3. 將 fd bind() 到 IP address 跟 port
4. 開始 listen() 連接，設定最大可連接數量（10）
5. 設定 SSL Context，以及處理 multithread 的 pool（最多 10 個 worker），建立多執行緒來處理
6. 使用 accept() 開始 handle connections
7. 以 connection 的 fd 建立 SSL 連線通道
8. 將 connection 的 fd 放入 pool 的 JobQueue 中
9. 持續接收 client（worker），並同時處理 job 中的已連線 client 的內容

client

1. 用 socket() 建立 client socket file descriptor
2. 從接收的 arguments，用 connect() 連線到 server
3. 設定 SSL context，並建立 SSL connection
4. 每一個 client 有自己用來持續接收 server 傳遞內容的 thread 防止阻塞
5. 使用實際功能

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