চূড়ান্ত প্রকল্প — সম্পূর্ণ নেটওয়ার্ক স্ট্যাক সিমুলেশন

# ============================================================
# L57 ক্যাপস্টোন -- সম্পূর্ণ নেটওয়ার্ক স্ট্যাক সিমুলেশন
# L01-এর এনক্যাপসুলেশন/ডিক্যাপসুলেশন প্যাটার্নের একটি সম্পূর্ণ, বহু-স্তরের সম্প্রসারণ
# (in-memory ফেক ডেটা -- কোনো প্রকৃত নেটওয়ার্ক সকেট/প্যাকেট নয়, computer-networks/CLAUDE.md অনুযায়ী)
# ============================================================

app_message = "ABCL TECH নেটওয়ার্ক কোর্স সম্পন্ন হলো!"

# ---------- ট্রান্সপোর্ট লেয়ার (M5/L22 পোর্ট-মাল্টিপ্লেক্সিং, M5/L25 সিকোয়েন্স নম্বর) ----------
def segment_data(data, chunk_size=8):
    """অ্যাপ্লিকেশন ডেটাকে ছোট অংশে ভেঙে প্রতিটিতে একটি সিকোয়েন্স নম্বর যোগ করা হয়।"""
    chunks = [data[i:i + chunk_size] for i in range(0, len(data), chunk_size)]
    return [{"seq": i, "payload": c} for i, c in enumerate(chunks)]

# ---------- নেটওয়ার্ক লেয়ার (M4/L14 IP অ্যাড্রেসিং, M4/L17 longest-prefix-match রাউটিং) ----------
routing_table = [
    ("192.168.1.0", 24, "সরাসরি-সংযুক্ত"),   # সবচেয়ে নির্দিষ্ট (/24) এন্ট্রি
    ("192.168.0.0", 16, "R1"),               # কম নির্দিষ্ট (/16), ইচ্ছাকৃতভাবে ওভারল্যাপ করছে
    ("0.0.0.0", 0, "ডিফল্ট-গেটওয়ে"),          # ক্যাচ-অল ডিফল্ট রুট
]

def ip_to_int(ip):
    a, b, c, d = (int(x) for x in ip.split("."))
    return (a << 24) | (b << 16) | (c << 8) | d

def lookup_route(dest_ip, table):
    """L17-এর longest-prefix-match -- একাধিক এন্ট্রি ম্যাচ করলে সবচেয়ে দীর্ঘ প্রিফিক্সটি জেতে।"""
    dest_int = ip_to_int(dest_ip)
    best_hop, best_len = None, -1
    for prefix, plen, next_hop in table:
        mask = (0xFFFFFFFF << (32 - plen)) & 0xFFFFFFFF if plen else 0
        if (dest_int & mask) == (ip_to_int(prefix) & mask) and plen > best_len:
            best_hop, best_len = next_hop, plen
    return best_hop

# ---------- ডেটা লিংক লেয়ার (M3/L11 MAC/Ethernet, M3/L13 ARP, M3/L09 CRC এরর-ডিটেকশন) ----------
arp_table = {
    "10.0.0.5":     "AA:11:22:33:44:55",   # প্রেরকের নিজের MAC
    "192.168.1.42": "BB:66:77:88:99:00",   # গন্তব্য সরাসরি-সংযুক্ত হওয়ায় ARP সরাসরি এর MAC রিজলভ করে
                                            # (যদি গন্তব্য অন্য নেটওয়ার্কে হতো, ARP গেটওয়ের MAC রিজলভ করত -- L13)
}

def arp_resolve(ip, table):
    """ARP -- IP থেকে MAC অ্যাড্রেস রিজলভ করে (M3/L13)।"""
    return table.get(ip, "UNKNOWN-MAC")

def crc_checksum(payload_repr):
    """M3/L09-এর mod-2 CRC নীতির একটি সরলীকৃত সংস্করণ -- প্রতিটি ক্যারেক্টারের ord-কে XOR করে একটি চেক-ভ্যালু তৈরি।"""
    value = 0
    for ch in payload_repr:
        value ^= ord(ch)
    return value

def encapsulate(segment, src_ip, dst_ip):
    """প্রেরক পাশ -- ট্রান্সপোর্ট -> নেটওয়ার্ক -> ডেটা লিংক, L01-এর প্যাটার্ন অনুসরণ করে।"""
    next_hop = lookup_route(dst_ip, routing_table)
    network_packet = {"src_ip": src_ip, "dst_ip": dst_ip, "next_hop": next_hop, "transport": segment}
    payload_repr = repr(network_packet)
    frame = {
        "src_mac": arp_resolve(src_ip, arp_table),
        "dst_mac": arp_resolve(dst_ip, arp_table),
        "network_packet": network_packet,
        "crc": crc_checksum(payload_repr),
    }
    return frame

def decapsulate(frame):
    """গ্রাহক পাশ -- ঠিক বিপরীত ক্রমে। CRC ব্যর্থ হলে ফ্রেম এখানেই বাতিল হয় (M3/L09) -- উপরের স্তর কিছুই জানবে না।"""
    payload_repr = repr(frame["network_packet"])
    if crc_checksum(payload_repr) != frame["crc"]:
        return None
    network_packet = frame["network_packet"]
    return network_packet["transport"]

def reassemble(received_segments):
    """M5/L25 -- সিকোয়েন্স নম্বর অনুযায়ী সাজিয়ে আসল বাইট স্ট্রিম পুনর্গঠন (out-of-order আসলেও সঠিকভাবে কাজ করে)।"""
    ordered = sorted(received_segments, key=lambda s: s["seq"])
    return "".join(s["payload"] for s in ordered)

# ============================================================
# পুরো round-trip চালানো
# ============================================================
src_ip, dst_ip = "10.0.0.5", "192.168.1.42"
segments = segment_data(app_message)

print("=== প্রেরক পাশ -- এনক্যাপসুলেশন (ট্রান্সপোর্ট -> নেটওয়ার্ক -> ডেটা লিংক) ===")
frames = []
for seg in segments:
    frame = encapsulate(seg, src_ip, dst_ip)
    frames.append(frame)
    print(f"  সেগমেন্ট #{seg['seq']} '{seg['payload']}' -> ফ্রেম (dst_mac={frame['dst_mac']}, crc={frame['crc']})")

print("\n=== গ্রাহক পাশ -- ডিক্যাপসুলেশন (ডেটা লিংক -> নেটওয়ার্ক -> ট্রান্সপোর্ট) ও পুনর্গঠন ===")
received_segments = []
for frame in frames:
    segment = decapsulate(frame)
    if segment is None:
        print("  একটি ফ্রেম CRC ব্যর্থতায় বাতিল হয়েছে -- এটি কখনো উপরের স্তরে পৌঁছায়নি!")
        continue
    received_segments.append(segment)
    print(f"  ফ্রেম থেকে উদ্ধার -> সেগমেন্ট #{segment['seq']}: '{segment['payload']}'")

final_message = reassemble(received_segments)

print("\n=== চূড়ান্ত যাচাই ===")
print("মূল বার্তা:      ", app_message)
print("পুনর্গঠিত বার্তা: ", final_message)
assert final_message == app_message, "পূর্ণ স্ট্যাক round-trip ব্যর্থ হয়েছে!"
print("✓ সম্পূর্ণ স্ট্যাক (ট্রান্সপোর্ট -> নেটওয়ার্ক -> ডেটা লিংক -> এবং হুবহু বিপরীতে) নির্ভুলভাবে ডেটা পৌঁছে দিয়েছে।")

# ============================================================
# বাড়তি প্রদর্শনী -- একটি ফ্রেম করাপ্ট হলে কী হয়? (M3/L09 CRC-এর গুরুত্ব)
# ============================================================
print("\n=== বাড়তি প্রদর্শনী: একটি ফ্রেম ইচ্ছাকৃতভাবে করাপ্ট করা হলো ===")
corrupted_frame = dict(frames[0])
corrupted_frame["crc"] = corrupted_frame["crc"] ^ 0xFF  # ইচ্ছাকৃতভাবে CRC ভুল করে দেওয়া
result = decapsulate(corrupted_frame)
print("করাপ্টেড ফ্রেম ডিক্যাপসুলেশনের ফলাফল:", result)
assert result is None, "করাপ্টেড ফ্রেম ভুলভাবে গৃহীত হয়েছে!"
print("✓ যেমন প্রত্যাশিত -- CRC ব্যর্থ হওয়ায় ডেটা লিংক লেয়ারই ফ্রেমটি বাতিল করেছে; নেটওয়ার্ক/ট্রান্সপোর্ট লেয়ার এটি কখনো দেখেইনি।")