PB161 Jazyk C++ - závěrečný příklad B (BER)

BER kódování (30 - 35 bodů)

14.12.2004: Změněny požadavky na třídubuffer.
20.12.2004: Doplněny informace o vzorovém příkladu.

Případné další změny budou rovněž vyznačeny červeně!

Jestliže nevidíte správně česká písmena, zvolte potřebné kódování češtiny manuálně.

Úvod:

Basic Encode Rules (BER) je definováno ITU-T Recommendation X.690, ISO/IEC JTC1/SC21. Používá se společně s ASN1. BER popisuje jak nezávisle na platformě binárně zakódovat různé typy, včetně bitového uspořádání a endianity. BER víceoktetová (tj. vícebajtová) čísla kóduje s velkým endianem, (tj. tři oktety na vstupu/výstupu ff, 00 a 11 je číslo 0xff0011). Prvním bitem budu rozumět nejméně významný bit oktetu (0x1), 8. bit je tedy nejvýznamnější bit oktetu (0x80).

Každá zakódována položka má tři části: tag, délka obsahových dat a obsahová data.

Tag:

Bity 1 až 5 obsahují hodnotu tagu, bit 6 při nastavení (tj. je-li roven 1) říká, že tag je konstruovaný a při nenastavení se jedna o jednoduchý typ. Ostatní bity tagu jsou pro nás nedůležité.

Délka obsahových dat:

pokud 8. bit není nastaven, tak bity 1-7 definují délku obsahových dat,
pokud 8. bit je nastaven a všechny bity 1-7 jsou nastaveny na 0, pak délka obsahových dat není určena, touto možností se nebudeme zabývat,
jinak bity 1-7 definují počet oktetu, které následují a tyto oktety udávají délku obsahových dat, tuto možnost musíte uvažovat.

Obsahová data:

Záleží na tagu.

1 - definuje booleovou hodnotu. True se kóduje na nenulovou obsahovou hodnotu, false se kóduje na nulovou obsahovou hodnotu.

01 01 ff - true
01 01 00 - false

2 - definuje celočíselnou hodnotu. Je kódovaná ve dvojkovém doplňku.

02 01 00: 0
02 01 7f: 127
02 01 ff: -1
02 01 80: -128
02 01 81: -127
02 02 00 80: 128

16 - definuje sekvenci a je to konstruovaný typ. Obsahová data jsou kódovaná podle stejných pravidel jaká byla uvedena.

22 - definuje IA5String, což je klasické ASCII kódování, nepředpokládejte, že bude na vstupu jiný znak než ASCII.

Existuje více typů, ale jejich kódování není požadováno.

Zadání:

Vaším úkolem je vytvoření třídy oberstream, která bude mít operátory<< pro zápis do proudu a to pro typy bool, int, long int, unsigned long int, a const char *. Dále budou existovat dva manipulátory: begin (specifikuje vstup do sekvence) a end (výstup ze sekvence). Posledním požadavkem je existence funkce encode, která má jediný argument typu reference na buffer. Funkce zakóduje zapsaná data do třídy buffer.

Dále vytvořte šablonovou třídu buffer, která bude mít atribut:

iterator - reprezentuje typ iterátor.

a metody:

put - zapíše oktet na konec bufferu (void put(unsigned char)),
begin - vrací iterátor ukazující na počátek proudu (iterator begin()) a
end - vrací iterátor ukazující za konec proudu (iterator end()).

Pokud bude argumentem šablony některý ze základních typů (unsigned int, int, unsigned long int, long int a double), vrátí dereferencovaný iterátor hodnotu příslušného typu; avšak pokud argument šablony bude char, vrátí se např. std::list<std::string>::iterator, hodnota bude kódována hexadecimálně a bez prefixu (tj. např. a0).

Požadavky:

Pracujte samostatně! Příliš podobné programy u dvou studentů budou důvodem k odmítnutí závěrečného příkladu pro oba a k návrhu na disciplinární řízení pro pokus o podvod. Zadání jsou natolik netriviální, že pravděpodobnost toho, že dva lidé je náhodou zpracují skoro stejně, je mizivá. Upozorňuji, že Váš program bude porovnáván i s podobnými programy řešenými v předchozích letech.
Pozor na přístupová práva. Při vytváření byl váš adresář /export/e1/pb161/váš_login nastaven tak, že do něj máte přístup pouze vy a vyučující. Přístupová práva ke svému adresáři neměňte, abyste nezpřístupnili svůj program jiným studentům a nedostali se tak do rozporu s předchozím bodem. Programu nastavte (ponechte) stejná přístupová práva, jaká jste měli dávat ostatním programům vytvářeným ve cvičení (tj. r--, a to pro skupinu i pro "ostatní") - před "ukradením" programu vás chrání právě zmíněné nastavení práv Vašeho adresáře. Analogicky zabezpečte i adresář, v němž budete program vyvíjet.
Odevzdejte hlavičkový soubor berstream.h a implementaci třídyberstream.C; uložte je do adresáře /export/e1/pb161/váš_login/zaver.Pro otestování si sestavte vhodný testovací program berstreammain.C, ten také odevzdejte, ale nebude hodnocen.
Program odlaďte na počítači aisa, ale musí být naprogramován ve standardním C++ bez využití specialit tohoto počítače.

Poznámky:

Kódování do BER je nejefektivnější provádět odzadu, je tedy dobré si v oberstreamu ukládat do seznamu zapisované hodnoty a až ve funkci encode kódovat a zapisovat do bufferu, druhou možností je kódovat ve výstupních operátorech a v encode zapisovat už zakódované hodnoty, třetí (ale složitější) možností je, aby až při iteraci docházelo ke kódování,
Vytvořte nešablonového předka šablonové třídy buffer, ať ten je argumentem funkce encode a konstruktoru iberstream. Metoda put by měly být virtuální.
Podrobnosti o kódování lze nalézt na http://www.cpress.cz/knihy/tcp-ip-bezp/
Za základní variantu je 30 bodů. Volitelně (za dalších 5 bodů) můžete vytvořit třídu iberstream, která bude dekódovat vstupní data uložená v bufferu. Pokud tak učiníte, tak nechť existuje jediný konstruktor s jediným parametrem a to referenci na nekonstantní instanci třídy buffer a operátory >> pro příslušné typy. Pokud je na vstupu nekompatibilní typ, vyvolejte vhodnou výjimku, která má předka std::exception. Pokud naleznete tag sekvence, přečtete velikost sekvence a pokračujte dále jako by jste na sekvenci nenarazili. V případě jakékoliv chyby není definováno, jaká hodnota bude při čtení dat vrácena. Jen zajistěte, výjimku v případě, že dojde k pokusu o čtení z prázdného bufferu; výjimka nechť je potomkem třídy std::exception.
Jako inspiraci si můžete spustit (na aise) vzorové řešení příkazem:
/home/jkucera/pb161/zaver/berstreammain
Vzorový program berstream.C má 412 řádků (9034 znaků), hlavičkový soubor berstream.h 211 řádků (4626 znaků); studentům však nejsou k dispozici. Obsahuje i nepovinné rozšíření. Program vypíše zakódovaná data a dekóduje je zpět. Pokud by nebyla totožná s originálem, ohlásí chybu, jinak mlčí.
Úlohu zadal: Jiří Unčovský

Hlavní stránka závěrečných příkladů

Hlavní stránka PB161