Aufgabe Vorschlag A - Aufgabe 2.1 · Abitur Hessen Technische Informatik LK 2021
Thema: Sequenzdiagramme und Netzwerkkommunikation · Aus der Prüfung LK (2021)
Aufgabenstellung
Enthärtungsanlage
Der Härtegrad von Trinkwasser kann unterschiedlich sein, je nachdem welche natürlichen Inhaltsstoffe im Wasser enthalten sind (z. B. Kalk). Zu hartes bzw. kalkhaltiges Wasser kann der Rohrinstallation im Haus und den wasserführenden Geräten (z. B. Kaffeemaschine, Waschmaschine) schaden. Um dies zu verhindern, gibt es so genannte Enthärtungsanlagen, die die Kalkteilchen durch Salzteilchen ersetzen. Dazu wird die Anlage direkt nach dem Hausanschluss eingebaut, wo sie dann das komplette von außen einströmende Wasser enthärtet. Das Salz, das für die Enthärtung benötigt wird, wird in Tab-Form (ähnlich in der Größe wie Spülmaschinentabs) in einem Behälter im Gerät vorgehalten. Dort werden die Tabs nach und nach in Wasser aufgelöst (Material 1). Die Anlage muss regelmäßig durch eine Spülung gereinigt werden, um die ausgelösten Teilchen zu entfernen. Moderne Enthärtungsanlagen sind mithilfe eines Assemblers elektronisch gesteuert und bieten zudem Zugang zum WLAN, um mit einer App auf die Anlage zugreifen zu können.
Material 1
2 Mit einer App kann der User per Smartphone Zugriff auf die Enthärtungsanlage nehmen. Die Enthärtungsanlage stellt dabei den Server dar, während das Smartphone mit der App den Client darstellt. Im folgenden Ablauf loggt sich ein User ein und fragt den Wert des bisher im Haus verbrauchten Wassers ab.
Nachdem der Client die Verbindung aufgebaut hat, schickt er den Int-Wert „42“. Der Server fragt daraufhin nach dem Passwort mit dem String „pwd“. Das Passwort wird anschließend ebenfalls in einem String übertragen. Der Server überprüft das Passwort. Sollte es korrekt sein, sendet er die angefragten Daten als 8-Bit-Wort mit dem Inhalt „10111010“ als String-Wert. Der Client bestätigt den Erhalt mit der Übertragung des Strings „received“. Daraufhin wird die Verbindung abgebaut. Sollte das Passwort nicht korrekt sein, sendet der Server den String „declined“ und die Verbindung wird direkt abgebaut.
2.1
Modellieren Sie zur Übertragung der Daten zwischen Enthärtungsanlage und Smartphone-App ein Sequenzdiagramm (Client- und Serverseite) in Material 3 inklusive Verbindungsauf- und -abbau. (10 BE)
Hinweis: Zur Kommunikation über TCP/IP sind die Klassen ServerSocket und Socket in Material 4 zu verwenden.
Material 4: Socket und ServerSocket
Material 3: UML-Sequenzdiagramm (Vorlage)
Lösung
Nach den offiziellen Korrekturhinweisen
2.1 Modellieren Sie zur Übertragung der Daten zwischen Enthärtungsanlage und Smartphone-App ein Sequenzdiagramm (Client- und Serverseite) in Material 3 inklusive Verbindungsauf- und -abbau.
Lösung: Modellierung des UML-Sequenzdiagramms: - Clientseite (Smartphoneapp): - Instanziierung von `clientSocket: Socket` über `<<create>> new()` - Verbindungsaufbau: `connect()` mit Rückgabe `{true}` - Senden der Anforderung: `write(42)` - Passwortanfrage empfangen: `readLine()` mit Rückgabe `{"pwd"}` - Passwort senden: `write(passwort)` - Verzweigung (`alt`): - Bedingung `[declined]`: `readLine()` liefert `"declined"` - `[else]`: `readLine()` liefert `{"10111010"}`, Bestätigung mit `write("received")` - Verbindungsabbau: `close()` auf dem `clientSocket` - Serverseite (Enthärtungsanlage): - Instanziierung von `serverSocket: ServerSocket` über `<<create>> new()` - Verbindungsannahme: `accept()` erzeugt `client: Socket` über `<<create>> new()`, Rückgabe `{clientSocket}` - Lesen des Anforderungscodes: `read()` liefert `{42}` - Passwort auffordern: `write("pwd")` - Passwort empfangen: `readLine()` liefert `{passwort}` - Interne Prüfung: `PasswortPruefen(): boolean` - Verzweigung (`alt`): - Bedingung `[passwort falsch]`: `write("declined")` - `[else]`: Senden des Datenwerts `write("10111010")`, Bestätigung lesen `readLine()` mit `{received}` - Verbindungsabbau: `close()` auf `client` sowie `close()` auf `serverSocket`
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