application/hub/main/package/fragmenter/class_PackageFragmenter.php

   1 <?php
   2 /**
   3  * A PackageFragmenter class to fragment package data into smaller chunks for
   4  * delivery. This class calculates a final hash on the raw input data and
   5  * fragments the data into smaller chunks after it has been encoded by a
   6  * "outgoing encoding stream".
   7  *
   8  * All chunks are extended with a hash and a serial number to make it later
   9  * easier to verify them and put them back in the right order and to, if
  10  * required, request a re-delivery of an invalid chunk (e.g. hash didn't match).
  11  * Also an "end-of-package" marker is being added as the last chunk to mark the
  12  * end of of the whole package submission.
  13  *
  14  * @author              Roland Haeder <webmaster@ship-simu.org>
  15  * @version             0.0.0
  16  * @copyright   Copyright (c) 2007, 2008 Roland Haeder, 2009 - 2011 Hub Developer Team
  17  * @license             GNU GPL 3.0 or any newer version
  18  * @link                http://www.ship-simu.org
  19  *
  20  * This program is free software: you can redistribute it and/or modify
  21  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  22  * the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
  23  * (at your option) any later version.
  24  *
  25  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  26  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  27  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  28  * GNU General Public License for more details.
  29  *
  30  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  31  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  32  */
  33 class PackageFragmenter extends BaseFrameworkSystem implements Fragmentable, Registerable {
  34         /**
  35          * Cached chunk size in bits
  36          */
  37         private $chunkSize = 0;
  38
  39         /**
  40          * Array for chunks
  41          */
  42         private $chunks = array();
  43
  44         /**
  45          * Array for chunk hashes
  46          */
  47         private $chunkHashes = array();
  48
  49         /**
  50          * Array for chunk pointers
  51          */
  52         private $chunkPointers = array();
  53
  54         /**
  55          * Array for processed packages
  56          */
  57         private $processedPackages = array();
  58
  59         /**
  60          * Serial number
  61          */
  62         private $serialNumber = 0x00000000;
  63
  64         /**
  65          * Maximum possible serial number
  66          */
  67         private $maxSerialNumber  = 0;
  68
  69         /**
  70          * Length of largest possible serial number
  71          */
  72         const MAX_SERIAL_LENGTH = 8;
  73
  74         /**
  75          * Separator between chunk data, serial number and chunk hash
  76          */
  77         const CHUNK_DATA_HASH_SEPARATOR = '@';
  78
  79         /**
  80          * SEPARATOR for all chunk hashes
  81          */
  82         const CHUNK_HASH_SEPARATOR = ';';
  83
  84         /**
  85          * SEPARATOR between two chunks
  86          */
  87         const CHUNK_SEPARATOR = '|';
  88
  89         /**
  90          * Identifier for hash chunk
  91          */
  92         const HASH_CHUNK_IDENTIFIER = 'HASH-CHUNK:';
  93
  94         /**
  95          * Identifier for end-of-package marker
  96          */
  97         const END_OF_PACKAGE_IDENTIFIER = 'EOP:';
  98
  99         /**
 100          * Protected constructor
 101          *
 102          * @return      void
 103          */
 104         protected function __construct () {
 105                 // Call parent constructor
 106                 parent::__construct(__CLASS__);
 107
 108                 // Init this fragmenter
 109                 $this->initFragmenter();
 110         }
 111
 112         /**
 113          * Creates an instance of this class
 114          *
 115          * @return      $fragmenterInstance             An instance of a Fragmentable class
 116          */
 117         public static final function createPackageFragmenter () {
 118                 // Get new instance
 119                 $fragmenterInstance = new PackageFragmenter();
 120
 121                 // And also a crypto instance (for our encrypted messages)
 122                 $cryptoInstance = ObjectFactory::createObjectByConfiguredName('crypto_class');
 123                 $fragmenterInstance->setCryptoInstance($cryptoInstance);
 124
 125                 // Return the prepared instance
 126                 return $fragmenterInstance;
 127         }
 128
 129         /**
 130          * Initializes this fragmenter
 131          *
 132          * @return      void
 133          */
 134         private function initFragmenter () {
 135                 // Load some configuration entries and "cache" them:
 136                 // - Chunk size in bits
 137                 $this->chunkSize = $this->getConfigInstance()->getConfigEntry('package_chunk_size');
 138
 139                 // - Maximum serial number
 140                 $this->maxSerialNumber = $this->hex2dec(str_repeat('f', self::MAX_SERIAL_LENGTH));
 141         }
 142
 143         /**
 144          * Initializes the pointer for given final hash
 145          *
 146          * @param       $finalHash      Final hash to initialize pointer for
 147          * @return      void
 148          */
 149         private function initPointer ($finalHash) {
 150                 $this->chunkPointers[$finalHash] = 0;
 151         }
 152
 153         /**
 154          * "Getter" for processedPackages array index
 155          *
 156          * @param       $packageData    Raw package data array
 157          * @return      $index                  Array index for processedPackages
 158          */
 159         private function getProcessedPackagesIndex (array $packageData) {
 160                 return (
 161                         $packageData[NetworkPackage::PACKAGE_DATA_SENDER]    . NetworkPackage::PACKAGE_DATA_SEPARATOR .
 162                         $packageData[NetworkPackage::PACKAGE_DATA_RECIPIENT] . NetworkPackage::PACKAGE_DATA_SEPARATOR .
 163                         $packageData[NetworkPackage::PACKAGE_DATA_CONTENT]   . NetworkPackage::PACKAGE_DATA_SEPARATOR
 164                 );
 165         }
 166
 167         /**
 168          * Checks wether the given package data is already processed by this fragmenter
 169          *
 170          * @param       $packageData    Raw package data array
 171          * @return      $isProcessed    Wether the package has been fragmented
 172          */
 173         private function isPackageProcessed (array $packageData) {
 174                 // Get array index
 175                 $index = $this->getProcessedPackagesIndex($packageData);
 176
 177                 // Is the array index there?
 178                 $isProcessed = (
 179                         (isset($this->processedPackages[$index]))
 180                                 &&
 181                         ($this->processedPackages[$index] === true)
 182                 );
 183
 184                 // Return it
 185                 return $isProcessed;
 186         }
 187
 188         /**
 189          * Marks the given package data as processed by this fragmenter
 190          *
 191          * @param       $packageData    Raw package data array
 192          * @return      void
 193          */
 194         private function markPackageDataProcessed (array $packageData) {
 195                 // Remember it (until we may remove it)
 196                 $this->processedPackages[$this->getProcessedPackagesIndex($packageData)] = true;
 197         }
 198
 199         /**
 200          * Getter for final hash from given package data
 201          *
 202          * @param       $packageData    Raw package data array
 203          * @return      $finalHash              Final hash for package data
 204          */
 205         private function getFinalHashFromPackageData (array $packageData) {
 206                 // Make sure it is there
 207                 assert(isset($this->processedPackages[$this->getProcessedPackagesIndex($packageData)]));
 208
 209                 // Return it
 210                 return $this->processedPackages[$this->getProcessedPackagesIndex($packageData)];
 211         }
 212
 213         /**
 214          * Get next chunk pointer for given final hash
 215          *
 216          * @param       $finalHash      Final hash to get current pointer for
 217          */
 218         private function getCurrentChunkPointer ($finalHash) {
 219                 // Is the final hash valid?
 220                 assert(strlen($finalHash) > 0);
 221
 222                 // Is the pointer already initialized?
 223                 //* NOISY-DEBUG: */ $this->debugOutput('FRAGMENTER: finalHash=' . $finalHash);
 224                 assert(isset($this->chunkPointers[$finalHash]));
 225
 226                 // Return it
 227                 return $this->chunkPointers[$finalHash];
 228         }
 229
 230         /**
 231          * Advance the chunk pointer for given final hash
 232          *
 233          * @param       $finalHash      Final hash to advance the pointer for
 234          */
 235         private function nextChunkPointer ($finalHash) {
 236                 // Is the pointer already initialized?
 237                 assert(isset($this->chunkPointers[$finalHash]));
 238
 239                 // Count one up
 240                 $this->chunkPointers[$finalHash]++;
 241         }
 242
 243         /**
 244          * "Getter" for data chunk size of given hash.
 245          *
 246          * @param       $hash                   Hash to substract it's length
 247          * @return      $dataChunkSize  The chunk size
 248          */
 249         private function getDataChunkSizeFromHash ($hash) {
 250                 // Calculate real (data) chunk size
 251                 $dataChunkSize = (
 252                         // Real chunk size
 253                         ($this->chunkSize / 8) -
 254                         // Hash size
 255                         strlen($hash) -
 256                         // Length of sperators
 257                         (strlen(self::CHUNK_DATA_HASH_SEPARATOR) * 2) -
 258                         // Length of max serial number
 259                         self::MAX_SERIAL_LENGTH
 260                 );
 261
 262                 // This should be larger than zero bytes
 263                 assert($dataChunkSize > 0);
 264
 265                 // Return it
 266                 return $dataChunkSize;
 267         }
 268
 269         /**
 270          * Generates a hash from raw data
 271          *
 272          * @param       $rawData        Raw data bytes to hash
 273          * @return      $hash           Hash from the raw data
 274          */
 275         private function generateHashFromRawData ($rawData) {
 276                 // Get the crypto instance and hash the data
 277                 $hash = $this->getCryptoInstance()->hashString($rawData);
 278
 279                 // Return it
 280                 return $hash;
 281         }
 282
 283         /**
 284          * "Getter" for the next hexadecimal-encoded serial number
 285          *
 286          * @return      $encodedSerialNumber    The next hexadecimal-encoded serial number
 287          */
 288         private function getNextHexSerialNumber () {
 289                 // Assert on maximum serial number length
 290                 assert($this->serialNumber <= $this->maxSerialNumber);
 291
 292                 // Encode the current serial number
 293                 $encodedSerialNumber = $this->dec2Hex($this->serialNumber, self::MAX_SERIAL_LENGTH);
 294
 295                 // Count one up
 296                 $this->serialNumber++;
 297
 298                 // Return the encoded serial number
 299                 return $encodedSerialNumber;
 300         }
 301
 302         /**
 303          * Appends an end-of-package chunk to the chunk list for given chunk and
 304          * final hash.
 305          *
 306          * @param       $chunkHash      Last chunk's hash
 307          * @param       $finalHash      Final hash for raw (unencoded) data
 308          * @return      void
 309          */
 310         private function appendEndOfPackageChunk ($chunkHash, $finalHash) {
 311                 // Generate end-of-package marker
 312                 $rawData =
 313                         self::END_OF_PACKAGE_IDENTIFIER .
 314                         $finalHash . self::CHUNK_HASH_SEPARATOR .
 315                         $chunkHash . self::CHUNK_SEPARATOR;
 316
 317                 // Also get a hash from it
 318                 $eopHash = $this->generateHashFromRawData($rawData);
 319
 320                 // Append it to the eop's data and hash array
 321                 $this->chunkHashes[$finalHash][] = $eopHash;
 322                 $this->chunks[$finalHash][]      = $rawData;
 323         }
 324
 325         /**
 326          * Splits the given encoded data into smaller chunks, the size of the final
 327          * and the SEPARATOR is being subtracted from chunk size to fit it into a
 328          * TCP package (512 bytes).
 329          *
 330          * @param       $rawData        Raw data string
 331          * @param       $finalHash      Final hash from the raw data
 332          * @return      void
 333          */
 334         private function splitEncodedDataIntoChunks ($rawData, $finalHash) {
 335                 // Make sure final hashes with at least 32 bytes can pass
 336                 assert(strlen($finalHash) >= 32);
 337
 338                 // Calculate real (data) chunk size
 339                 $dataChunkSize = $this->getDataChunkSizeFromHash($finalHash);
 340                 //* NOISY-DEBUG: */ $this->debugOutput('FRAGMENTER: dataChunkSize=' . $dataChunkSize);
 341
 342                 // Init variables
 343                 $chunkHash = '';
 344
 345                 // Now split it up
 346                 for ($idx = 0; $idx < strlen($rawData); $idx += $dataChunkSize) {
 347                         // Get the next chunk
 348                         $chunk = substr($rawData, $idx, $dataChunkSize);
 349
 350                         // Hash it and remember it in seperate array
 351                         $chunkHash = $this->getCryptoInstance()->hashString($chunk);
 352                         $this->chunkHashes[$finalHash][] = $chunkHash;
 353
 354                         // Prepend the hash to the chunk
 355                         $chunk = (
 356                                 $chunkHash . self::CHUNK_DATA_HASH_SEPARATOR .
 357                                 $this->getNextHexSerialNumber() . self::CHUNK_DATA_HASH_SEPARATOR .
 358                                 $chunk . self::CHUNK_SEPARATOR
 359                         );
 360
 361                         // Make sure the chunk is not larger than a TCP package can hold
 362                         assert(strlen($chunk) <= NetworkPackage::TCP_PACKAGE_SIZE);
 363
 364                         // Add it to the array
 365                         //* NOISY-DEBUG: */ $this->debugOutput('FRAGMENTER: Adding ' . strlen($chunk) . ' bytes of a chunk.');
 366                         $this->chunks[$finalHash][] = $chunk;
 367                 } // END - for
 368
 369                 // Debug output
 370                 //* NOISY-DEBUG: */ $this->debugOutput('FRAGMENTER: Raw data of ' . strlen($rawData) . ' bytes has been fragmented into ' . count($this->chunks[$finalHash]) . ' chunk(s).');
 371
 372                 // Add end-of-package chunk
 373                 $this->appendEndOfPackageChunk($chunkHash, $finalHash);
 374         }
 375
 376         /**
 377          * Prepends a chunk (or more) with all hashes from all chunks + final chunk.
 378          *
 379          * @param       $rawData        Raw data string
 380          * @param       $finalHash      Final hash from the raw data
 381          * @return      void
 382          */
 383         private function prependHashChunk ($rawData, $finalHash) {
 384                 // "Implode" the whole array of hashes into one string
 385                 $rawData = self::HASH_CHUNK_IDENTIFIER . implode(self::CHUNK_HASH_SEPARATOR, $this->chunkHashes[$finalHash]);
 386
 387                 // Also get a hash from it
 388                 $chunkHash = $this->generateHashFromRawData($rawData);
 389
 390                 // Calulcate chunk size
 391                 $dataChunkSize = $this->getDataChunkSizeFromHash($chunkHash);
 392
 393                 // Now array_unshift() it to the two chunk arrays
 394                 for ($idx = 0; $idx < strlen($rawData); $idx += $dataChunkSize) {
 395                         // Get the next chunk
 396                         $chunk = substr($rawData, $idx, $dataChunkSize);
 397
 398                         // Hash it and remember it in seperate array
 399                         $chunkHash = $this->getCryptoInstance()->hashString($chunk);
 400                         array_unshift($this->chunkHashes[$finalHash], $chunkHash);
 401
 402                         // Prepend the hash to the chunk
 403                         $chunk =
 404                                 $chunkHash . self::CHUNK_DATA_HASH_SEPARATOR .
 405                                 $this->getNextHexSerialNumber() . self::CHUNK_DATA_HASH_SEPARATOR .
 406                                 $chunk . self::CHUNK_SEPARATOR
 407                         ;
 408
 409                         // Make sure the chunk is not larger than a TCP package can hold
 410                         assert(strlen($chunk) <= NetworkPackage::TCP_PACKAGE_SIZE);
 411
 412                         // Add it to the array
 413                         //* NOISY-DEBUG: */ $this->debugOutput('FRAGMENTER: Adding ' . strlen($chunk) . ' bytes of a chunk.');
 414                         array_unshift($this->chunks[$finalHash], $chunk);
 415                 } // END - for
 416         }
 417
 418         /**
 419          * This method does "implode" the given package data array into one long
 420          * string, splits it into small chunks, adds a serial number and checksum
 421          * to all chunks and prepends a chunk with all hashes only in it. It will
 422          * return the final hash for faster processing of packages.
 423          *
 424          * @param       $packageData            Raw package data array
 425          * @param       $helperInstance         An instance of a ConnectionHelper class
 426          * @return      $finalHash                      Final hash for faster processing
 427          * @todo        $helperInstance is unused
 428          */
 429         public function fragmentPackageArray (array $packageData, ConnectionHelper $helperInstance) {
 430                 // Is this package already fragmented?
 431                 if (!$this->isPackageProcessed($packageData)) {
 432                         // Remove package status, the recipient doesn't need this
 433                         unset($packageData[NetworkPackage::PACKAGE_DATA_STATUS]);
 434
 435                         // First we need to "implode" the array
 436                         $rawData = implode(NetworkPackage::PACKAGE_DATA_SEPARATOR, $packageData);
 437
 438                         // Generate the final hash from the raw data (not encoded!)
 439                         $finalHash = $this->generateHashFromRawData($rawData);
 440
 441                         // Remember it
 442                         $this->processedPackages[$this->getProcessedPackagesIndex($packageData)] = $finalHash;
 443
 444                         // Init pointer
 445                         $this->initPointer($finalHash);
 446
 447                         // Split the encoded data into smaller chunks
 448                         $this->splitEncodedDataIntoChunks($rawData, $finalHash);
 449
 450                         // Prepend a chunk with all hashes together
 451                         $this->prependHashChunk($rawData, $finalHash);
 452
 453                         // Mark the package as fragmented
 454                         $this->markPackageDataProcessed($packageData);
 455                 } else {
 456                         // Get the final hash from the package data
 457                         $finalHash = $this->getFinalHashFromPackageData($packageData);
 458                 }
 459
 460                 // Return final hash
 461                 //* NOISY-DEBUG: */ $this->debugOutput('FRAGMENTER: finalHash[' . gettype($finalHash) . ']=' . $finalHash);
 462                 return $finalHash;
 463         }
 464
 465         /**
 466          * This method gets the next chunk from the internal FIFO which should be
 467          * sent to the given recipient. It will return an associative array where
 468          * the key is the chunk hash and value the raw chunk data.
 469          *
 470          * @param       $finalHash              Final hash for faster lookup
 471          * @return      $rawDataChunk   Raw package data chunk
 472          * @throws      AssertionException      If $finalHash was not 'true'
 473          */
 474         public function getNextRawDataChunk ($finalHash) {
 475                 try {
 476                         // Get current chunk index
 477                         $current = $this->getCurrentChunkPointer($finalHash);
 478                 } catch (AssertionException $e) {
 479                         // This may happen when the final hash is true
 480                         if ($finalHash === true) {
 481                                 // Set current to null
 482                                 $current = NULL;
 483                         } else {
 484                                 // Throw the exception
 485                                 throw $e;
 486                         }
 487                 }
 488
 489                 // If there is no entry left, return an empty array
 490                 if ((!isset($this->chunkHashes[$finalHash][$current])) || (!isset($this->chunks[$finalHash][$current]))) {
 491                         // No more entries found
 492                         return array();
 493                 } // END - if
 494
 495                 // Generate the array
 496                 $rawDataChunk = array(
 497                         $this->chunkHashes[$finalHash][$current] => $this->chunks[$finalHash][$current]
 498                 );
 499
 500                 // Count one index up
 501                 $this->nextChunkPointer($finalHash);
 502
 503                 // Return the chunk array
 504                 return $rawDataChunk;
 505         }
 506 }
 507
 508 // [EOF]
 509 ?>