ВКР МЭИ: «Проектирование и разработка приложения для "мгновенного" обмена сообщениями на базе протокола ProtoBuf»

Диплом МЭИ 09.03.03 "Прикладная информатика" Проектирование и разработка приложения для "мгновенного" обмена сообщениями на базе протокола ProtoBuf

Бесплатная консультация по вашей теме: Telegram: @Diplomit Телефон/WhatsApp/MAX: +7 (987) 915-99-32, Email: admin@diplom-it.ru,

Актуальность темы ВКР

В современном мире мгновенный обмен сообщениями стал неотъемлемой частью повседневной коммуникации. Однако, по данным исследования Statista (2024), до 65% существующих мессенджеров страдают от проблем с производительностью и высоким потреблением трафика, особенно при работе в условиях ограниченной пропускной способности сети. В условиях роста удаленной работы и необходимости эффективной коммуникации, вопросы оптимизации протоколов передачи данных приобретают особую актуальность.

Особую актуальность данная тема приобретает в свете требований Руководства по написанию ВКР для МЭИ, где особое внимание уделяется практической реализации и внедрению разработанных решений. Протокол ProtoBuf, разработанный Google, предоставляет эффективный механизм сериализации данных, который позволяет значительно сократить объем передаваемых данных и повысить скорость обмена сообщениями по сравнению с традиционными форматами, такими как JSON или XML.

Цель и задачи

Цель исследования: проектирование и разработка приложения для "мгновенного" обмена сообщениями на базе протокола ProtoBuf, обеспечивающего высокую производительность и низкое потребление трафика.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• Провести анализ существующих решений для мгновенного обмена сообщениями и выявить их недостатки
• Исследовать возможности протокола ProtoBuf для оптимизации передачи данных в мессенджерах
• Разработать архитектуру приложения с учетом требований к производительности и безопасности
• Создать спецификацию сообщений и протоколов взаимодействия с использованием ProtoBuf
• Реализовать прототип приложения с основными функциями: отправка/получение сообщений, управление контактами, уведомления
• Провести сравнительный тест производительности с существующими мессенджерами
• Оценить эффективность внедрения ProtoBuf по критериям: снижение объема передаваемых данных, повышение скорости обмена сообщениями, потребление ресурсов устройства

Объект и предмет исследования

Объект исследования: процессы мгновенного обмена сообщениями в современных мессенджерах, в частности, в условиях ограниченной пропускной способности сети.

Предмет исследования: методы и технологии разработки приложений для мгновенного обмена сообщениями с использованием протокола ProtoBuf, включая проектирование архитектуры, оптимизацию передачи данных и обеспечение безопасности коммуникации.

Исследование фокусируется на создании решения, которое будет обеспечивать высокую производительность и низкое потребление трафика, что особенно важно для пользователей в регионах с ограниченным доступом к высокоскоростному интернету.

Примерный план (Содержание) работы

Структура ВКР должна отражать логическую последовательность этапов исследования и разработки мессенджера. Вот примерный план работы по теме "Проектирование и разработка приложения для "мгновенного" обмена сообщениями на базе протокола ProtoBuf":

Глава 1. Анализ проблемной области и постановка задачи

• 1.1. Современное состояние мессенджеров и их архитектурных решений
• 1.2. Анализ существующих протоколов передачи данных: JSON, XML, ProtoBuf, Avro
• 1.3. Исследование проблем производительности в существующих мессенджерах
• 1.4. Выявление требований к новому мессенджеру с точки зрения производительности и потребления трафика
• 1.5. Постановка задачи и определение критериев оценки эффективности

Глава 2. Результаты работ, выполняемые на этапах анализа, проектирования и разработки

• 2.1. Анализ требований к архитектуре мессенджера на основе ProtoBuf
• 2.2. Проектирование архитектуры клиент-серверного взаимодействия
• 2.3. Разработка спецификации сообщений с использованием ProtoBuf
• 2.4. Проектирование системы шифрования и обеспечения безопасности коммуникации
• 2.5. Разработка алгоритмов оптимизации передачи данных и управления соединением

Глава 3. Описание итоговой реализации и тестирование

• 3.1. Описание реализованного приложения для мгновенного обмена сообщениями
• 3.2. Реализация клиентского приложения (на примере Android или iOS)
• 3.3. Реализация серверной части и API
• 3.4. Тестирование производительности и сравнение с существующими решениями
• 3.5. Анализ результатов тестирования и рекомендации по дальнейшему развитию

Ожидаемые результаты и практическая значимость

Результатом исследования станет приложение для мгновенного обмена сообщениями, которое позволит:

• Сократить объем передаваемых данных на 40-60% по сравнению с JSON/XML
• Повысить скорость обмена сообщениями на 25-35%
• Уменьшить потребление энергии мобильного устройства на 15-20%
• Обеспечить работу в условиях ограниченной пропускной способности сети
• Создать основу для масштабируемой архитектуры с поддержкой миллиона пользователей

Практическая значимость работы заключается в том, что разработанное решение может быть использовано не только как независимое приложение, но и как основа для корпоративных мессенджеров или компонент в других приложениях, требующих эффективного обмена данными. Это особенно важно в свете требований к оптимизации использования сетевых ресурсов и повышению производительности мобильных приложений.

Результаты исследования могут быть использованы для создания мессенджеров, ориентированных на пользователей в регионах с ограниченным доступом к высокоскоростному интернету, а также для разработки корпоративных решений, где важна безопасность и эффективность передачи данных. Приложение будет соответствовать требованиям информационной безопасности, что делает его готовым к реальному внедрению.

Пример введения для выпускной квалификационной работы

В современном мире мгновенный обмен сообщениями стал неотъемлемой частью повседневной коммуникации. Однако, по данным исследования Statista (2024), до 65% существующих мессенджеров страдают от проблем с производительностью и высоким потреблением трафика, особенно при работе в условиях ограниченной пропускной способности сети. В условиях роста удаленной работы и необходимости эффективной коммуникации, вопросы оптимизации протоколов передачи данных приобретают особую актуальность.

Целью настоящей выпускной квалификационной работы является проектирование и разработка приложения для "мгновенного" обмена сообщениями на базе протокола ProtoBuf, обеспечивающего высокую производительность и низкое потребление трафика. Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи: анализ существующих решений для мгновенного обмена сообщениями, исследование возможностей протокола ProtoBuf, разработка архитектуры приложения, создание спецификации сообщений, реализация прототипа приложения и оценка его эффективности.

Объектом исследования выступают процессы мгновенного обмена сообщениями в современных мессенджерах, предметом — методы и технологии разработки приложений для мгновенного обмена сообщениями с использованием протокола ProtoBuf. В работе используются такие методы исследования, как анализ научной литературы, методы проектирования информационных систем, методы тестирования производительности и сравнительного анализа.

Научная новизна исследования заключается в предложении архитектуры мессенджера, основанной на протоколе ProtoBuf, с оптимизацией для работы в условиях ограниченной пропускной способности сети. Практическая значимость работы состоит в создании готового к внедрению решения, которое позволит значительно сократить объем передаваемых данных и повысить скорость обмена сообщениями по сравнению с существующими решениями.

Заключение ВКР МЭИ

В ходе выполнения выпускной квалификационной работы было спроектировано и разработано приложение для мгновенного обмена сообщениями на базе протокола ProtoBuf. Проведенный анализ существующих решений позволил выявить ключевые проблемы производительности в мессенджерах и сформулировать требования к новой архитектуре, обеспечивающей высокую производительность и низкое потребление трафика.

Разработанная архитектура включает клиент-серверное взаимодействие с использованием ProtoBuf для сериализации данных, систему шифрования для обеспечения безопасности и алгоритмы оптимизации передачи данных. При реализации были использованы современные технологии, обеспечивающие высокую производительность и надежность. Тестирование приложения показало, что использование ProtoBuf позволяет сократить объем передаваемых данных на 50%, повысить скорость обмена сообщениями на 30% и уменьшить потребление энергии мобильного устройства на 18% по сравнению с традиционными форматами.

Практическая значимость работы подтверждается готовностью приложения к эксплуатации и потенциальной возможностью его использования как независимого мессенджера или компонента в других приложениях. Полученные результаты могут стать основой для дальнейших исследований в области оптимизации сетевых протоколов и разработки специализированных решений для эффективной передачи данных в мобильных приложениях.

Требования к списку источников

Список использованных источников в ВКР по разработке мессенджеров должен соответствовать ГОСТ 7.1-2003 и включать не менее 40 источников, из которых 25% должны быть опубликованы за последние 2 года. Источники следует разделить на категории: нормативные документы, научная литература по сетевым протоколам, работы по ProtoBuf, исследования по мобильной разработке.

Примеры корректного оформления источников:

1. ГОСТ Р ИСО/МЭК 25010-2015. Системы и программное обеспечение для обработки информации. Система качества и модель оценки. — М.: Стандартинформ, 2015. — 45 с.
2. Григорьев, А.В. Протокол ProtoBuf: особенности и преимущества / А.В. Григорьев // Разработка программного обеспечения. — 2024. — № 3. — С. 87-99.
3. Protocol Buffers Documentation / Google. — 2023. — URL: https://developers.google.com/protocol-buffers

Особое внимание следует уделить источникам по современным сетевым протоколам, исследованиям в области сериализации данных и технической документации по ProtoBuf. Все источники должны быть непосредственно связаны с темой исследования и использованы в тексте работы для подтверждения аргументов и выводов.

• Как написать введение для дипломной работы: инструкция и пример
• 7 проверенных способов повысить оригинальность диплома
• Как подготовить killer-презентацию для защиты