Contextualização

Nossas vidas estão repletas de redes. Elas estão no centro de como nosso mundo está conectado e é tão profundamente enraizado em nossas rotinas diárias que nós realmente nem percebemos a enorme complexidade delas. Seja indo online para verificar nossos e-mails, fazendo uma chamada de vídeo para um familiar distante ou apenas fazendo uma compra simples por um aplicativo, usamos redes de uma forma ou de outra. Tudo isso só é possível graças à programação de redes, que é o processo de escrever softwares que facilitam a troca de informações entre dispositivos conectados.

Python é uma linguagem de programação que tornou muito mais agraciável o processo de lidar com a programação de redes. É uma ferramenta flexível e poderosa que tem uma inclinação para a simplicidade e a legibilidade, tornando-a perfeita para principiantes e especialistas. Suas bibliotecas diversificadas e práticas tornam tudo, desde a escrita de servidores básicos até a implementação de protocolos complexos, uma tarefa muito mais abrangível.

Neste curso, primeiro revisamos os fundamentos de redes e Python. Em seguida, mergulhamos na programação de redes com Python, aprendendo a usar as bibliotecas de redes Python, a entender o modelo orientado a eventos, e a programar sockets, servidores e clientes. Nós também discutimos conceitos importantes de segurança e familiarizamos vocês com algumas ferramentas de teste de rede.

Importância

A transformação digital está acelerando e a demanda por profissionais qualificados em redes e Python está crescendo. Dominar a programação de redes com Python pode abrir portas para carreiras excitantes em desenvolvimento web, segurança cibernética, administração de sistemas e todos os tipos de indústrias que precisam gerenciar e proteger suas redes.

Cada vez mais, as organizações estão buscando profissionais capazes de enxergar padrões nos dados da rede para detectar ataques de segurança, identificar gargalos e tornar as redes mais eficientes. Ao aprender a programação de redes com Python, não apenas você será capaz de contribuir para esses esforços, mas também desenvolverá habilidades essenciais em programação e resolução de problemas.

Materiais Extras

Para obter um conhecimento mais aprofundado, vocês podem consultar os seguintes recursos:

1. "Python Network Programming: Conquer all your networking challenges with the powerful Python language" por Dr. M. O. Faruque Sarker e Sam Washington.

2. [Python Socket Programming Guide] oferecido por Real Python.

3. Tutoriais do [Python's Official Documentation] sobre a biblioteca Socket.

4. Vídeos de [Network Programming with Python] no YouTube.

5. Para um aprofundamento em segurança de redes: "Network Security with OpenSSL" por John Viega, Matt Messier e Pravir Chandra.

Atividade Prática

Construindo um Serviço de Chat Seguro usando Python e Redes

Objetivo do Projeto

Este projeto visa a aplicação prática dos conceitos aprendidos na disciplina. Os alunos serão desafiados a criar um serviço de chat seguro usando Python. Isso significa que eles deverão implementar uma arquitetura cliente-servidor para suportar múltiplos usuários, usar sockets para comunicação entre cliente e servidor, assegurar a transmissão de mensagens de forma segura e, finalmente, construir um servidor de chat funcional e seguro.

Materiais Necessários

1. Computadores com a última versão do Python instalada.
2. Familiaridade com o ambiente de desenvolvimento Python.
3. Conhecimento das bibliotecas do Python para redes, principalmente o módulo socket.
4. Conhecimento dos conceitos de segurança de redes.
5. Acesso à internet para pesquisa e testes de conexão.

Descrição Detalhada do Projeto

Os grupos serão compostos por 3 a 5 alunos e o projeto terá uma duração de pelo menos dois meses. Este projeto será dividido em cinco tarefas principais:

1. Tarefa 1: Desenhar a arquitetura do serviço de chat, definindo como os clientes se conectarão ao servidor e como o servidor gerenciará as conexões e as mensagens.

2. Tarefa 2: Implementar o servidor de chat em Python. O servidor de chat deve ser capaz de lidar com múltiplas conexões simultâneas e gerenciar mensagens entre os usuários.

3. Tarefa 3: Implementar o cliente de chat em Python. O cliente deve ser capaz de enviar mensagens ao servidor, receber mensagens do servidor e exibir essas mensagens de forma legível.

4. Tarefa 4: Implementar características de segurança na transmissão de mensagens, como o criptografia das mensagens.

5. Tarefa 5: Testar o serviço de chat inteiro, verificando a funcionalidade e a segurança.

Cada tarefa deve ser cuidadosamente documentada, com explicações detalhadas sobre o que foi feito, como foi feito, quais foram os desafios encontrados e como eles foram superados.

Passo a Passo para a Realização da Atividade

Tarefa 1: Desenhar a arquitetura do serviço de chat

Os alunos devem definir a arquitetura do serviço de chat. Devem definir como os clientes se conectarão ao servidor, como o servidor receberá e enviará as mensagens e como as conexões serão gerenciadas. Devem também fazer um diagrama desta arquitetura.

Tarefa 2: Implementar o servidor de chat em Python

Os alunos devem usar o módulo socket do Python para implementar o servidor. O servidor deverá ser capaz de receber conexões de vários clientes, receber mensagens desses clientes e retransmiti-las para todos os outros clientes conectados.

Tarefa 3: Implementar o cliente de chat em Python

Os alunos também deverão implementar um cliente de chat que será capaz de se conectar ao servidor, enviar mensagens para o servidor e receber mensagens do servidor. O cliente deve exibir essas mensagens de forma legível para o usuário.

Tarefa 4: Implementar características de segurança

Os alunos devem implementar recursos de segurança na transmissão das mensagens, como a criptografia das mensagens. Eles podem usar a biblioteca ssl do Python para isso. Os alunos devem garantir que apenas o destinatário da mensagem possa lê-la.

Tarefa 5: Testes do serviço de chat

Finalmente, os alunos devem testar todo o serviço de chat para garantir que está funcionando corretamente. Eles devem testar a funcionalidade (se os usuários podem se conectar e trocar mensagens) e a segurança (se as mensagens estão sendo devidamente criptografadas e se apenas o destinatário pode lê-las).

Entrega do Projeto

Os alunos devem entregar uma documentação detalhada do projeto, que deve incluir a seguinte estrutura:

1. Introdução: Explicação da relevância da programação de redes e segurança, a aplicação deste projeto na vida real e o objetivo do projeto.

2. Desenvolvimento: Detalhes teóricos dos conceitos principais abordados no projeto, como sockets, programação cliente-servidor e segurança em redes de computadores. Aqui também deve constar um passo a passo detalhado de como a tarefa foi realizada, a metodologia utilizada e os desafios encontrados. Deve-se incluir também exemplos de código e explicação detalhada dos mesmos.

3. Conclusões: Nesta seção, os alunos devem retomar suas principais descobertas, aprendizados e conclusões sobre o projeto. Além disso, os pontos que precisam de mais estudo ou pesquisa também devem ser identificados aqui.

4. Bibliografia: Os alunos devem listar as referências que foram utilizadas para desenvolver o projeto, sejam livros, sites, vídeos etc.