Το αντικείμενο της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας είναι η ανάπτυξη και υλοποίηση μιας εφαρμογής cloud για διαδικτυακές υπηρεσίες. Συγκεκριμένα, η εφαρμογή ονομάζεται My Calendar και αφορά ένα προσωπικό ημερολόγιο. Η εφαρμογή βρίσκεται στην υποδομή «νέφους» της Google και οι τελικοί χρήστες μπορούν να έχουν πρόσβαση στην υπηρεσία μέσω ενός web browser. Αρχικά, γίνεται η εισαγωγή στις έννοιες του cloud computing καθώς και σε αυτές της πλατφόρμας της Google. Στη συνέχεια παρουσιάζεται ο τρόπος υλοποίησης της εφαρμογής και αναλύονται οι λειτουργίες της. Ο εκάστοτε χρήστης, αφού πρώτα δημιουργήσει τον προσωπικό του λογαριασμό, μπορεί να έχει πρόσβαση στην παρεχόμενη υπηρεσία. Η προσπάθεια επικεντρώθηκε κυρίως στην παρουσίαση μιας απλής και εύχρηστης εφαρμογής και δόθηκε ιδιαίτερη έμφαση στο λειτουργικό κομμάτι, ώστε και ο πλέον άπειρος χρήστης να κατανοεί τη διαδικασία και να μπορεί να χρησιμοποιεί την εφαρμογή εύκολα και γρήγορα για τις καθημερινές του εργασίες οργανώνοντας το πρόγραμμά του. / This diploma thesis deals with the development of a cloud application for web services. The application is called “My Calendar” and it is hosted on Google’s infrastructure. Everyone can access it from a simple web browser. First of all, we make an introduction in order to understand the meaning of cloud computing and be able to handle with the Google Cloud Platform. We describe the deployment of the application and we present its operations. Users must register in order to login and, after that, they could enter the interface which enables them to organize their schedule. We tried to focus on creating a user-friendly application and we emphasized on the functionality, so even the most inexperienced user could easily cope with it. As a result, we developed “My Calendar” with a view to everyone who wants to manage his/her scheduled tasks.

Η ιδιωτικότητα (privacy) είναι μια λέξη που ακούμε πολύ συχνά στις μέρες μας. Παρόλα αυτά δεν είναι εύκολο να διατυπώσει κανείς έναν αυστηρό ορισμό. Γενικά, είναι η μέριμνα ενός ατόμου ή μιας ομάδας ατόμων να προστατεύουν πληροφορίες σχετικές με αυτούς και όσες αυτοί θέλουν ή όσες επιβάλλονται από την κοινωνία ή και την πολιτεία, και έτσι να «αποκαλύπτονται» επιλεκτικά. Τα όρια και το περιεχόμενο του τι θεωρείται ιδιωτικό διαφέρει μεταξύ πολιτισμών, χωρών και διαφορετικών ατόμων, αλλά μοιράζεται βασικά κοινά θέματα. Όσο αφορά τον χώρο της Πληροφορικής, ιδιωτικότητα της πληροφορίας (information privacy) ή ιδιωτικότητα των δεδομένων (data privacy) είναι η συσχέτιση ανάμεσα στην συλλογή και διάδοση των δεδομένων, στην τεχνολογία, στην προσδοκία της κοινωνίας για ιδιωτικότητα και στα νομικά ζητήματα που περιβάλλουν όλα αυτά. Η ιδιωτικότητα αποτελεί κεντρικό θέμα στον Παγκόσμιο Ιστό (Web). Τέμνει θέματα όπως ασφάλεια (security), ταυτοποίηση (identification) και αυθεντικοποίηση (authentication). Μερικές φορές οδηγεί σε συγκρούσεις και αποτελεί μονόδρομος η εύρεση ισορροπιών. Τα προβλήματα ιδιωτικότητας επιδεινώνονται ραγδαία καθώς οι εφαρμογές «νέφους» αποτελούν μέρος της καθημερινότητας των χρηστών του Διαδικτύου και όχι απλά μια μελλοντική τεχνολογική εξέλιξη. Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας θα δώσουμε μια τελευταία εικόνα των εξελίξεων των εφαρμογών του υπολογιστικού νέφους (cloud computing) με έμφαση στις δυνητικές επιπτώσεις στην ιδιωτικότητα. Το «νέφος» αφορά στην παροχή υπολογιστικών πόρων κατά ζήτηση (on demand) μέσω του Διαδικτύου από εταιρείες παρόχους τέτοιων υπηρεσιών. Η πρόσβαση σε υπολογιστικούς πόρους γίνεται από οπουδήποτε αρκεί να υπάρχει σύνδεση στο Διαδίκτυο. Τα πλεονεκτήματα για εταιρείες και επιχειρήσεις είναι πολλά καθώς μειώνονται τα λειτουργικά τους έξοδα. Παρόλα αυτά εκκρεμεί η επίλυση ζητημάτων που αφορούν την έλλειψη προτύπων αγοράς, την ασφάλεια και την ιδιωτικότητα των χρηστών υπηρεσιών «νέφους». Σύμφωνα με πρόσφατη έρευνα σε στελέχη πληροφορικής προκύπτει πως το «νέφος» θα αποτελέσει τoν σημαντικότερο μοχλό αύξησης των εσόδων στον συγκεκριμένο τομέα τα επόμενα 3 χρόνια. Το θέμα των ηλεκτρονικών ταυτοτήτων (electronic identity card) αποκτά ιδιαίτερη σημασία στο επερχόμενο πλαίσιο σχετικά πάντοτε με την ιδιωτικότητα. Στην συνέχεια της εργασίας θα παρουσιάσουμε ορισμένες πρόσφατες εξελίξεις στις ηλεκτρονικές ταυτότητες. Οι νέου τύπου ηλεκτρονικές ταυτότητες δεν αποτελούν απλά προϊόν ψηφιοποίησης των συμβατικών ταυτοτήτων, αλλά μία πιο «έξυπνη» μορφή τους. Ενσωματώνουν δυνατότητες για online ταυτοποίηση αλλά και για υπογραφή ηλεκτρονικών εγγράφων μέσω ψηφιακών υπογραφών. Με την διάδοσή τους επαναπροσδιορίζεται το ζήτημα της προστασίας των προσωπικών δεδομένων. Προκύπτει λοιπόν πως τα κλασσικά διαπιστευτήρια που χρησιμοποιούνται συνήθως για να πιστοποιήσει κάποιος χρήστης την ταυτότητά του κατά την διάρκεια των ηλεκτρονικών του συναλλαγών, δεν προστατεύουν πλήρως την ιδιωτικότητα του. Κατά κανόνα αποκαλύπτεται η ταυτότητα του κατόχου του διαπιστευτηρίου, παρόλο που συχνά απαιτείται λιγότερη πληροφορία. Για παράδειγμα, για να ενοικιάσει κανείς ένα αυτοκίνητο αρκεί η επιβεβαίωση πως είναι ενήλικας και δεν είναι απαραίτητο να γίνει γνωστή η ακριβής ημερομηνία γέννησής του. Αντιθέτως, τα διαπιστευτήρια που βασίζονται σε χαρακτηριστικά (Attribute Based Credentials) επιτρέπουν στον κάτοχο του διαπιστευτηρίου να αποκαλύψει μόνο την ελάχιστη πληροφορία που απαιτείται, χωρίς να αποκαλύπτει την πλήρη ταυτότητά του. Αυτό ονομάζεται ελάχιστη αποκάλυψη (minimal disclosure). / Privacy is a word we hear quite often nowadays. However it is not easy to give a strict definition. Generally, it is the concern of a person or group of individuals to protect information about them and those they want or those imposed by society or the state, and thus 'revealed' selective. The boundaries and content of what is considered private differs between cultures, countries and different people, but shares basic common themes. As regards the field of Informatics, privacy of information or privacy of data is the correlation between the collection and dissemination of data, technology, society's expectations of privacy and legal issues surrounding all. The privacy is central to the Web. It intersects issues such as security, identification and authentication. Sometimes it leads to conflict and is one way to find balance. The privacy issues are rapidly deteriorating as the applications of "cloud" becoming part of everyday Internet users and not just a future technology development. As part of this thesis will give an overview of recent developments in applications of cloud computing, with emphasis on the potential impact on privacy. The "cloud" refers to the provision of computing resources on demand over the Internet from companies providing such services. To have access to computing resources from anywhere is enough to have an Internet connection. The advantages for companies and businesses are many as they reduce their operating costs. Nevertheless, is pending the resolution of issues relating to lack of market standards, security and user’s privacy of "cloud" services. According to a recent survey the "cloud" will be the main driver of revenue growth in the Informatics over the next 3 years. The issue of electronic identity cards is of particular importance in the upcoming framework of privacy. In continuing, the work will present some recent developments in electronic identity cards. The new type of electronic identity cards is not just digitize conventional identities, but are a more intuitive form. Integrate opportunities for online identification and signature for electronic documents through digital signatures. With the proliferation redefined the issue of protection of personal data. The classical credentials which are typically used to certify a user’s identity during an electronic transaction are not fully protect their privacy. Normally reveal the identity of the holder of credentials, although frequently less information is needed. For example, for someone to rent a car is sufficient to confirm that it is an adult and is not necessary to know the exact date of birth. However, the attribute based credentials allow the holder of credentials to disclose only the minimum information required (minimal disclosure), without disclosing their full identity.

Το Υπολογιστικό Νέφος (Cloud Computing) χαρακτηρίζεται ως το νέο μοντέλο ανάπτυξης λογισμικού και παροχής υπηρεσιών στον τομέα των Τεχνολογιών Πληροφορικής και Επικοινωνιών. Τα κύρια χαρακτηριστικά του είναι η κατά απαίτηση διάθεση υπολογιστικών πόρων, η απομακρυσμένη πρόσβαση σε αυτούς μέσω διαδικτύου και η ευελιξία των παρεχόμενων υπηρεσιών. Η ευελιξία επιτρέπει την αναβάθμιση ή υποβάθμιση των υπολογιστικών πόρων σύμφωνα με τις απαιτήσεις του τελικού χρήστη. Επιπλέον, η συνεχής αύξηση του μεγέθους της παραγόμενης από διάφορες πηγές πληροφορίας (διαδίκτυο, επιστημονικά πειράματα) έχει δημιουργήσει μία τεράστια ποσότητα πολύπλοκων και διάχυτων ψηφιακών δεδομένων . Η απόσπαση χρήσιμης γνώσης από μεγάλου όγκου ψηφιακά δεδομένα απαιτεί έξυπνες και ευκόλως επεκτάσιμες υπηρεσίες ανάλυσης, εργαλεία προγραμματισμού και εφαρμογές. Επομένως, η δυνατότητα της ελαστικότητας και της επεκτασιμότητας έχει κάνει το Υ-πολογιστικό Νέφος να είναι μια αναδυόμενη τεχνολογία αναφορικά με τις αναλύσεις μεγάλου όγκου δεδομένων οι οποίες απαιτούν παραλληλισμό, πολύπλοκες ροές ανάλυσης και υψηλό υπολογιστικό φόρτο εργασίας. Για την καλύτερη δυνατή διαχείριση πολύπλοκων αναλύσεων και ενορχήστρωση των απαιτούμενων διαδικασιών, είναι απαραίτητη η ένθεση ροών εργασιών. Μια ροή εργασίας είναι ένα οργανωμένο σύνολο ενεργειών που πρέπει να πραγματοποιηθούν για να επιτευχθεί μια εμπορική ή ερευνητική διεργασία, καθώς και οι μεταξύ τους εξαρτήσεις αφού κάθε ενέργεια αποτελείται από ορισμένα βήματα που πρέπει να εκτελεστούν σε συγκεκριμένη σειρά. Στην παρούσα μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία δημιουργήθηκε ένα σύστημα για τη δυναμική διαχείριση των προσφερόμενων πόρων σε μια υποδομή Υπολογιστικού Νέφους και την εκτέλεση κατανεμημένων υλοποιήσεων υπολογιστικής ανάλυσης δεδομένων. Συγκεκριμένα, η εφαρμογή, αφού λάβει από το χρήστη τα δεδομένα εισόδου για την έναρξη μιας νέας διαδικασίας ανάλυσης, εξετάζει τα δεδομένα των επιστημονικών προβλημάτων καθώς και την πολυπλοκότητά τους και παρέχει δυναμικά και αυτόματα τους αντίστοιχους υπολογιστικούς πόρους για την εκτέλεση της αντίστοιχης λειτουργίας ανάλυσής τους. Επίσης, επιτρέπει την καταγραφή της ανάλυσης και αναθέτει τον συντονισμό της διαδικασίας σε αντίστοιχες ροές εργασιών ώστε να διευκολυνθεί η ενορχήστρωση των παρεχόμενων πόρων και η παρακολούθηση της εκτέλεσης της υπολογιστικής διαδικασίας. Η συγκεκριμένη μεταπτυχιακή εργασία, με τη χρήση τόσο των παρεχόμενων υπηρεσιών μιας υποδομής Υπολογιστικού Νέφους όσο και των δυνατοτήτων που παρέχουν οι ροές εργασιών στην διαχείριση των εργασιών, έχει σαν αποτέλεσμα να απλουστεύει την πρόσβαση, τον έλεγχο, την οργάνωση και την εκτέλεση πολύπλοκων και παράλληλων υλοποιήσεων ανάλυσης δεδομένων από την στιγμή εισαγωγής των δεδομένων από το χρήστη έως τον υπολογισμό του τελικού αποτελέσματος. Πιο αναλυτικά η διπλωματική εργασία επικεντρώθηκε στη πρόταση μιας ολοκληρωμένης λύσης για: 1. τη παροχή μιας εφαρμογής στην οποία ο χρήστης θα έχει τη δυνατότητα να εισάγεται και να ξεκινά μια σύνθετη ανάλυση δεδομένων, 2. τη δημιουργία της κατάλληλης υποδομής για τη δυναμική διάθεση πόρων από μια cloud υποδομή ανάλογα με τις ανάγκες του εκάστοτε προβλήματος και 3. την αυτοματοποιημένη εκτέλεση και συντονισμό της διαδικασίας της ανάλυσης με χρήση ροών εργασιών. Για την επικύρωση και αξιολόγηση της εφαρμογής, αναπτύχθηκε η πλατφόρμα IRaaS η οποία παρέχει στους χρήστες του τη δυνατότητα επίλυσης προβλημάτων πολλαπλών πεδίων / πολλαπλών φυσικών. Η πλατφόρμα IRaaS βασίστηκε πάνω στην προαναφερόμενη εφαρμογή για τη δυναμική ανάθεση υπολογιστικών πόρων και συντονισμός εκτέλεσης πολύπλοκων διαδικασιών ανάλυσης δεδομένων. Εκτελώντας μια σειρά αναλύσεων παρατηρήθηκε ότι η συγκεκριμένη εφαρμογή παρέχει καλύτερους χρόνους εκτέλεσης, μικρότερη δέσμευση υπολογιστικών πόρων και κατά συνέπεια μικρότερο κόστος για τις αναλύσεις. Η εγκατάσταση της πλατφόρμας IRaaS για την εκτέλεση των πειραμάτων έγινε στην υποδομή Υπολογιστικού Νέφους του εργαστηρίου Αναγνώρισης Προτύπων. Η υποδομή βασίστηκε στα λογισμικά XenServer και Cloudstack, τα οποία εγκαταστάθηκαν και παραμετροποιήθηκαν στα πλαίσια της παρούσας εργασίας. / Cloud Computing is the new software development and service providing model in the area of Information and Communication Technologies. The main aspects of Cloud Computing are the on-demand allocation of computational resources, the remote access to the latter via the Internet and the elasticity of the provided services. Elasticity provides the capability to scale the computational resources depending on the computational needs. The continuous proliferation of data warehouses, webpages, audio and video streams, tweets, and blogs is generating a massive amount of complex and pervasive digital data. Extracting useful knowledge from huge digital datasets requires smart and scalable analytics services, programming tools, and applications. Due to the aspects of elasticity and scalability, Cloud Computing has become an emerging technology regarding to big data analysis, which demands parallelization, complex workflow analysis and massive computational workload. In this respect, workflows have an important role in managing complex flows and orchestrating the required processes. A workflow is an orchestrated set of activities that are necessary in order to complete a commercial or scientific task, as well as any dependencies between these tasks, since each one of them can be further decomposed into finer tasks that need to be executed in a predefined order. In this thesis, a system is presented that dynamically allocates the available resources provided by a cloud infrastructure and orchestrates the execution of complex and distrib-uted data analysis on these allocated resources. In particular, the system calculates the required computational resources (memory and CPU) based on the size of the input data and on the available resources of the cloud infrastructure, concluding to allocate dynamically the most suitable resources. . Moreover, the application offers the ability to coordinate the distributed analysis process utilising workflows for the orchestration and monitoring of the different tasks of the computational flow execution. Taking advantage of the services provided by a cloud infrastructure as well as the functionality of workflows in task management, this thesis has resulted in simplifying access, control, coordination and execution of complex and parallel data analysis implementations from the moment that a user enters a set of input data to the computation of the final result. In this context, this thesis focuses on a comprehensive and integrated solution that: 1. provides an application, through which the user is able to log in and start a complex data analysis, 2. offers the necessary infrastructure for dynamically allocating the cloud resources of, based on the needs of the particular problem, and 3. executes and coordinates the analysis process automatically by leveraging workflows. In order to validate and evaluate the application, the IRaaS platform was developed, offering the ability of solving multi-domain/multi-physics problems. The IRaaS platform is based on the aforementioned system in order to enable the dynamic allocation of computational resources and to coordinate the execution of complex data analysis processes. By executing a series of experiments with different input data, we observed that the presented application resulted in improved execution times, better allocation of computational resources and, thus, lower cost. In order to perform experiments, the IRaaS platform was set up on the cloud infrastructure of Pattern Recognition laboratory. In the context of this thesis, a new infrastructure has been installed and parameterized based on XenServer as virtualization hypervisor and CloudStack platform for the creation of a private cloud infrastructure.