Σε αυτή την διπλωματική εργασία θα εξετάσουμε τα web services. Μια σχετικά νέα και αναπτυσσόμενη τεχνολογία. Θα δούμε τι ακριβώς είναι τα web services, θα εξετάσουμε την βασική αρχιτεκτονική τους και κάποια δομικά τους στοιχεία που είναι αρκετά συνήθη πλέον. Θα μιλήσουμε περί XML, WSDL, UDDI, ενώ θα επικεντρωθούμε στα SOAP Web Services. Στην συνέχεια θα τα εξετάσουμε από την πλευρά της ασφάλειας. Σίγουρα το θέμα της ασφάλειας των web εφαρμογών δεν είναι απλό ούτε μπορεί να αναλυθεί επαρκώς σε μερικές σελίδες μονάχα. Ο τομέας της ασφάλειας web εφαρμογών και web services είναι ένας τομέας ο οποίος εξελίσσεται δυναμικά. Πόσο μάλλον ο τομέας των web services, τα οποία εξελίσσονται και αυτά συνεχώς, οπότε αναμενόμενα όσο αναπτύσσονται νέες τεχνολογίες κι εξερευνούνται διαφορετικές προσεγγίσεις, συνεχώς ανακαλύπτονται νέες αδυναμίες απ’όπου μπορεί να παραβιαστεί το κάθε σύστημα, η κάθε εφαρμογή και υπηρεσία. Θα δημιουργήσουμε ένα SOAP web service σε PHP πλατφόρμα, μια ελάχιστα διαδεδομένη περίπτωση web service και θα εξετάσουμε τρόπους με τους οποίους μπορούμε να ενισχύσουμε την ασφάλεια και να προστατέψουμε το συγκεκριμένο service. Είναι μια περίπτωση στην οποία δεν μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τα διαδεδομένα πρωτόκολλα που έχουν τα web services για την ενίσχυση της ασφάλειάς τους, οπότε θα χρειαστεί να αναζητήσουμε δικούς μας “custom” τρόπους για την διαφύλαξη της ασφάλειας του service μας. / -

Η λύση και η βελτιστοποίηση πραγματικών προβλημάτων, δηλαδή προβλημάτων τα οποία συναντάμε στην καθημερινή μας ζωή είναι συχνά περίπλοκη και παρουσιάζει πολλές δυσκολίες, η μοντελοποίησή τους εξελίσσεται συνεχώς σε θέματα περιορισμών και στόχων και η ανάλυσή τους απαιτεί πολύ χρόνο και επεξεργαστική ισχύ. Υπάρχουν διάφοροι αλγόριθμοι και μέθοδοι που επιδιώκουν την επίλυση τέτοιων προβλημάτων. Στην κατηγορία αυτή ανήκουν και οι μεταευρετικές μέθοδοι (metaheuristics) οι οποίες επιτρέπουν την αντιμετώπιση προβλημάτων μεγάλου μεγέθους παραδίδοντας ικανοποιητικές λύσεις σε λογικό χρόνο. Ωστόσο, παρά τη μείωση της πολυπλοκότητας που επιτρέπουν οι μεταευρετικές μέθοδοι, συχνά δεν είναι επαρκείς για την αντιμετώπιση μεγάλων προβλημάτων. Ο υπολογισμός πλέγματος (Grid computing), ο οποίος έχει έρθει πρόσφατα στο προσκήνιο, παρέχει σημαντική βοήθεια στην επίλυση δύσκολων, με σκληρές απαιτήσεις χρόνου προβλημάτων. Στην παρούσα διπλωματική χρησιμοποιούμε μεταευρετικές μεθόδους σε υπολογιστικά πλέγματα για την επίλυση ενός σύνθετου προβλήματος χρονοπρογραμματισμού εξετάσεων Πανεπιστημίου, το οποίο δημοσιεύτηκε από τον Διεθνή Διαγωνισμό Χρονοπρογραμματισμού το 2007. / -

Στη σύγχρονη εποχή, η ανάπτυξη των ετερογενών και κατανεμημένων περιβαλλόντων, όπως τα περιβάλλοντα πλέγματος, καθιστά εφικτή την επίλυση υπολογιστικά εντατικών προβλημάτων με αξιόπιστο και οικονομικό τρόπο. Το Πλέγμα Υπολογιστών είναι μια αναπτυσσόμενη υποδομή που παρέχει πρόσβαση σε υπολογιστική ισχύ και αποθηκευτικό χώρο κατανεμημένα σε όλο τον κόσμο. Εισήχθη για να ικανοποιήσει την ανάγκη για εφαρμογές που απαιτούν μεγάλο αριθμό υπολογισμών καθώς και την επικοινωνία των ατόμων που τις εκτελούν. Ένα πρόβλημα που μπορεί να εκμεταλλευτεί τα πλεονεκτήματα του Πλέγματος είναι το πρόβλημα χρονοπρογραμματισμού πληρωμάτων. Το συγκεκριμένο πρόβλημα είναι πολύπλοκο και χρονοβόρο εξαιτίας των πολλών περιορισμών που συνδέονται με αυτό. Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζεται με λεπτομέρεια η δομή και ο τρόπος λειτουργίας και εξυπηρέτησης χρηστών του Πλέγματος. Επίσης, καταγράφουμε τη μεθοδολογία και τον τρόπο υποβολής εργασιών στο Πλέγμα από τη σκοπιά του χρήστη. Επικεντρώνουμε το ενδιαφέρον μας στην αποδοτική επίλυση του προβλήματος χρονοπρογραμματισμού ανθρωπίνων πόρων, συγκεκριμένα του νοσηλευτικού προσωπικού ενός νοσοκομείου, με χρήση παράλληλης επεξεργασίας σε περιβάλλον δικτύου υπολογιστών. / -

Η διπλωματική εργασία ασχολείται με την ανάγκη για έναν προηγμένο μηχανισμό ασφάλειας που θα παρέχει προστασία πληροφοριών από τους μη εξουσιοδοτημένους χρήστες. Τα περισσότερα συστήματα σε εταιρικό και βιομηχανικό επίπεδο χρησιμοποιούν την απλή εξουσιοδότηση (simple authorization) ή all-or-nothing όπου έχουμε παραχώρηση πρόσβασης στους πόρους του συστήματος εάν ο χρήστης είναι εξουσιοδοτημένος ή εάν δεν είναι άρνηση πρόβλεψης χωρίς να έχει προβλεφθεί κάποια ενδιάμεση λύση. Στην περίπτωση του ελέγχου πρόσβασης για υπηρεσίες Ιστού (web services) –που είναι εφαρμογές που παρέχονται μέσω Διαδικτύου όπως φαίνεται και από το όνομά τους- δεν είναι ικανοποιητική η παραχώρηση πρόσβασης σε ολόκληρη την υπηρεσία Ιστού δηλαδή η πρόσβαση στο υψηλότερο επίπεδο (coarse-grained access control) αλλά απαιτείται και η πρόσβαση σε κάποια ή κάποιες από τις μεθόδους την υπηρεσίας Ιστού δηλαδή η διαβαθμισμένη πρόσβαση (fine-grained access control). Η πολιτική ελέγχου πρόσβασης που χρησιμοποιήσαμε είναι ο έλεγχος πρόσβασης βασισμένος σε ρόλους (Role-based Access Control) όπου οι χρήστες αποκτούν πρόσβαση στους προστατευόμενους πόρους (μια ολόκληρη υπηρεσία Ιστού ή μέθοδο) συνδεόμενοι με ρόλους με τις κατάλληλες άδειες πρόσβασης δηλαδή μόνο εξουσιοδοτημένοι χρήστες έχουν πρόσβαση στους προστατευόμενους πόρους. Τέλος υποθέσαμε μία βιομηχανική υποδομή που παρέχει σε πελάτες πρόσβαση μέσω ενός OPC XML-DA server όπου το OPC είναι ένα σύνολο από ανοικτά πρότυπα που παρέχουν δια-λειτουργικότητα (interoperability) και συνδεσιμότητα (connectivity) μεταξύ βιομηχανικού αυτοματισμού και επιχειρησιακών συστημάτων. / -

Στην παρούσα διπλωματική εργασία ασχοληθήκαμε με την ανάπτυξη Υπηρεσιών Ιστού (της περισσότερο δημοφιλούς και ευρέως διαδεδομένης υλοποίησης της υπηρεσιοστρεφούς αρχιτεκτονικής) για την υλοποίηση του παρακάτω σεναρίου ( use case scenario) : • Μηχανογράφηση του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών Στο σενάριο αυτό υλοποιήσαμε υπηρεσίες που εξυπηρετούν τους φοιτητές, τους καθηγητές και την γραμματεία αυτού. Πιο συγκεκριμένα απαιτείται μέσω του Internet: • Ο φοιτητής να έχει την δυνατότητα : α) να δηλώσει τα μαθήματα και τα συγγράμματα που επιθυμεί για το τρέχων εξάμηνο β) να δει το ιστορικό δηλώσεων των δηλώσεων και αλλαγών για όλα τα μαθήματα και γ) την αναλυτική βαθμολογία του. • Ο καθηγητής να έχει την δυνατότητα α) να ανεβάζει τη βαθμολόγια των μαθημάτων .β) να έχει πρόσβαση στη λίστα των φοιτητών που έχουν δηλώσει τα μάθηματά του. Eπιπλέον ο πρόεδρος του τμήματος έχει τη δυνατότητα πρόσβασης σε στατιστικά στοιχεία για τις εξεταστικές. • Η γραμματεία του τμήματος α) να έχει τη δυνατότητα να εγκρίνει τις δηλώσεις των φοιτητών και β) να έχει την δυνατότητα πρόσβασης στα στοιχεία των φοιτητών( δηλώσεις , βαθμολογίες κ.λ.π.) / The purpose of this diploma thesis was the development of Web Services ( one of the most popular and well known implementation solution of Service Oriented Architecture) in purpose of providing a solution using methods in the following use case scenario • Computerization of the Electrical and Computer Engineering Department of the University of Patras In this use case we developed web services that allow both the students and the department staff (faculty members and secretaries alike) to interact with each other. More specifically via the use of Internet: • The students have the ability to a) apply for their semester courses and their respective books b) view their course application history and c) view their exam grades for each course • The faculty staff and professors, have the ability a) to upload the exam grades to the department's database and b) have access to the list which contains the names of the students that have applied for their courses. In addition the dean must have access to statistical data concerning the exam grades. • The secretary staff has the ability to review the course applications of the students and take the appropriate action (such as reject or accept the application). In addition the secretary staff has access to all data concerning the students (grades ,course application history etc.)

Παρόλο που το υπερκείμενο ως τρόπος δόμησης πληροφορίας τυγχάνει ευρείας αποδοχής, μέχρι σήμερα τα Συστήματα Υπερκειμένου (ΣΥ) δεν έχουν καταφέρει να προσφέρουν τη λειτουργικότητά τους στο ευρύ κοινό σε ικανοποιητικό βαθμό. Οι σχεδιαστικές προσεγγίσεις των ΣΥ αλλά και η αδυναμία υποστήριξης των προγραμματιστών ξένων εφαρμογών για τη χρήση των υπηρεσιών υπερκειμένου οδήγησαν σε μία δυσμενή κατάσταση όσο αφορά στην αποδοτική παροχή υπηρεσιών υπερκειμένου. Το πρόβλημα αυτό ανέδειξε την αναγκαιότητα για την επαναπροσέγγιση των σχεδιαστικών αρχών των ΣΥ έχοντας ως βασική προτεραιότητα τη δημιουργία και την εύκολη παροχή υπηρεσιών υπερκειμένου στο ευρύ κοινό. Η παρούσα διατριβή πραγματεύεται τη δημιουργία ενός πλαισίου για την παροχή υπηρεσιών υπερκειμένου σε ξένα συστήματα αλλά και την υποστήριξη της ανάπτυξης εφαρμογών διαδικτύου βασισμένες σε υπηρεσίες υπερκειμένου. Η υιοθέτηση της Αρχιτεκτονικής Προσανατολιζόμενης σε Υπηρεσίες – ΑΠΥ στο σχεδιασμό των ΣΥ αποτέλεσε την προτεινόμενη προσέγγιση της διατριβής. Η ανάπτυξη συστημάτων υπερκειμένου βασισμένα σε αρχές της ΑΠΥ αλλά και η παροχή υπηρεσιών υπερκειμένου στο διαδίκτυο με χρήση παγκοσμίων προτύπων επιχειρούν να διευκολύνουν την εκμετάλλευση της λειτουργικότητας των ΣΥ από χρήστες και από άλλα συστήματα. Έχοντας ως παράδειγμα υπάρχοντα ΑΣΥ αλλά και συστήματα υπερμέσων βασισμένα σε ψηφίδες (ΑΣΥ-ΒΨ) - όπως ο Callimachus - μελετήθηκε και χρησιμοποιήθηκε η τεχνική των Web Services έτσι ώστε να είναι δυνατή η παροχή στο διαδίκτυο υπηρεσιών υπερμέσων διαφόρων λειτουργικών πεδίων (ταξινομίες, χωρική αναπαράσταση, πλοήγηση κ.α.) από υπάρχοντα συστήματα. Σημείο αναφοράς της εφαρμογής της προτεινόμενης τεχνικής υπήρξε το σύστημα Babylon. Το Babylon είναι ένα σύστημα παροχής υπηρεσιών ταξινόμησης, το οποίο σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε ως ψηφίδα του συστήματος Callimachus και κατόπιν μετεξελίχθηκε σε αυτόνομη υπηρεσία παγκόσμιου ιστού (Web Service). Επιπλέον, αναπτύχθηκε ένα σύστημα υποστήριξης συνεργασίας και λήψης αποφάσεων βασισμένο σε τεχνολογίες συστημάτων χωρικού υπερκειμένου και υπερκειμένου υποστήριξης επιχειρηματολογίας. Η ανάπτυξη έγινε εξ’ολοκλήρου βασισμένη στις αρχές της αρχιτεκτονικής προσανατολιζόμενης σε υπηρεσίες και η εκμετάλλευση των υπηρεσιών του είναι δυνατή τόσο μέσω του παγκοσμίου ιστού όσο και από εξωτερικές εφαρμογές χρησιμοποιώντας εξειδικευμένα Web Services. Τέλος, μελετήθηκε η δυνατότητα ανακάλυψης και αναζήτησης των υπηρεσιών υπερμέσων μέσα από ένα ολοκληρωμένο πλαίσιο υποστήριξης ανάπτυξης εφαρμογών που χρησιμοποιούν υπηρεσίες υπερκειμένου. Με την εφαρμογή της προτεινόμενης προσέγγισης και την αξιολόγηση της χρήσης των συστημάτων παράχθηκαν θετικά συμπεράσματα όσο αφορά στην αξιοποίηση των ΑΠΥ σε συστήματα υπερμέσων και με τον τρόπο αυτό τεκμηριώθηκε η χρησιμότητα της συνολικής προσέγγισης. / Although hypertext is considered as a widely accepted mean for information structuring, the provision of hypertext-related services has not yet reached a satisfactory level. Both the design principles of hypertext systems and the lack of developer support for the exploitation of hypermedia services lead to a low level of provision of the hypertext functionality from the world. This problem has highlighted the need for re-approaching the design principles of HSs under a different perspective in which the creation and the provision of a hypermedia service are crucial issues. This thesis focuses on the development of a framework aiming at both the provision of hypermedia service and the web application development support using hypermedia functionality. The adoption of Service Oriented Architecture (SOA) in the design of Hypermedia Systems (OHS) constitutes the main approach against the particular issue. The SOA based implementation of HSs together with the the provision of hypermedia services to the Internet through universal standards try to aid the exploitation of the hypermedia functionality from an open set of both users and systems. The OHSs together with the Component Based – OHSs (CB-OHSs) like Callimachus were the leading paradigm in this approach in which the web-service technique was both studied and adopted in order to provide to the Internet hypermedia services based on different hypermedia fields (taxonomic, spatial, navigational etc) provided by existing systems. The case study of this approach regards the Babylon system. It is a hypertext system designed to provide taxonomic services in the context of the entire Callimachus system as a single component. The Babylon system was later transformed to a taxonomic internet based service using the Web Service standards. Furthermore, a collaboration and decision making support tool based on spatial and argumentation support technologies was also implemented. The development was entirely based on SOA thus the provided services are available both from users or applications of the world wide web and 3rd party (external) applications by using the Web Services protocols. Finally, a study which concerns capabilities of discovering and searching of the hypermedia services has also taken place. The evaluation of the proposed approach extracted many positive conclusions regarding the utilization of SOA in the area of hypermedia systems.

Στην παρούσα διατριβή αντιμετωπίζεται το πρόβλημα της παροχής επιστημονικού λογισμικού σαν υπηρεσία διαδικτύου, με έμφαση στις εφαρμογές χρονοπρογραμματισμού ανθρώπινων πόρων. Οι εφαρμογές αυτές χαρακτηρίζονται από ειδικές ανάγκες ως προς το περιβάλλον υλικού και λογισμικού, ανήκοντας στο γενικότερο χώρο των NP-hard προβλημάτων βελτιστοποίησης. Δημιουργήθηκαν και παρουσιάζονται δύο πλατφόρμες παροχής υπηρεσιών, SchedSP και SchedSP-WS, με στόχο να παρέχουν υπηρεσίες λειτουργικού συστήματος στους δημιουργούς εφαρμογών ιστού, ενώ παρέχονται ειδικές υπηρεσίες για την υποστήριξη εφαρμογών χρονοπρογραμματισμού. Η απαιτούμενη υπολογιστική χωρητικότητα εξασφαλίστικε αρχικά από το σύστημα PLEIADES, που επίσης παρουσιάζεται ως πάροχος υπολογιστικής υποδομής σαν υπηρεσιά, το οποίο αργότερα αντικαταστάθηκε από την υποδομή του ευρωπαϊκού έργου υποδομής EGEE. Επίσης, παρουσιάζεται ένα μοντέλο κατανεμημένης εφαρμογής χρονοπρογραμματισμού, το οποίο αποτελεί τη βάση του πλαισίου SchedScripter. Το πλαίσιο SchedScripter που επίσης παρουσιάζεται, επιτρέπει τη δημιουργία κατανεμημένων εφαρμογών χρονοπρογραμματισμού, βασισμένων στο υπολογιστικό πλέγμα. / This PhD dissertation deals with the provision of scientific software as Internet service, with emphasis on human resources scheduling applications. These applications have special needs from the computational environment, in terms of software and hardware, as they are NP-hard optimization problems. Two application service provider platforms have been created and presented, SchedSP and SchedSP-WS, aiming to offer operating system like services to web application developers, while they offer special support for scheduling applications. The required computational capacity initially was provided by PLEADES, which is also presented as a computational infrastructure service provider, to be substituded later by the EU infrastructures project EGEE. A distributed scheduling application model is presented, which is the foundation of the SchedScripter framework. The SchedScripter framework, which is also presented, enables the creation of distributed scheduling applications, running on a computational grid.