Ο σκοπός της διπλωματικής εργασίας ήταν η ανάπτυξη εφαρμογής για την προσομοίωση, με χρήση του προγράμματος προσομοίωσης OPNET της λειτουργίας του πρωτοκόλλου IPFIX που χρησιμοποιείται για τη συλλογή και την προώθηση δικτυακών δεδομένων στους σταθμούς διαχείρισης του δικτύου. Το πρωτόκολλο αυτό βοηθάει τους διαχειριστές του δικτύου να παρακολουθήσουν «monitoring» την ροή των δεδομένων εντός του δικτύου. Το πρώτο μέρος της εργασίας περιέχει την μελέτη και την ανάλυση της λειτουργίας του πρωτοκόλλου αυτού σε θεωρητικό επίπεδο με σκοπό την κατανόηση της ανάγκης ύπαρξης ενός ομοιόμορφου προτύπου για την εξαγωγή πληροφοριών από δικτυακές συσκευές. Ταυτόχρονα γίνεται εκτενής αναφορά στο διαδεδομένο Netflow της εταιρείας Cisco πάνω στο οποίο είναι βασισμένο το Πρωτόκολλο Εξαγωγής Πληροφοριών Ροής Ipfix. Στο δεύτερο μέρος της διπλωματικής παρατίθεται η ανάπτυξη ενός δικτύου με σκοπό να επεξηγήσουμε τον τρόπο με τον οποίο παρατηρούνται τα δεδομένα μέσα σε αυτό. Η εκτέλεση της εφαρμογής για διαφορετικά είδη κίνησης και διαφορετική ένταση κίνησης ή και για διαφορετικό τρόπο συλλογής των δεδομένων στο OPNET επιτρέπει την εξαγωγή χρήσιμων συμπερασμάτων για το κόστος και την επίδοση του πρωτοκόλλου. / The goal of this diploma thesis is the development of an application in order to simulate the function of the IPFIX Protocol, which is used to collect and transmit network data to the network management stations. For this purpose OPNET (Optimized Network Engineering Tools) was used. Briefly, IPFIX helps network managers to monitor the flow of data within the network. Throughout the first part of this dissertation emphasis is given to the study and analysis of the protocol in theory, and this way the need for a protocol that is in charge of extracting information out of network devices is underlined. In addition, extensive coverage of the widespread Cisco Netflow protocol has been made since IPFIX is based on it. Throughout the second part of this dissertation a network is presented in order to explain the way data is observed within it. The execution of the application for different, kinds of traffic, traffic intensity and ways of collecting data, using OPNET, enables us to export useful conclusions considering cost and performance of the protocol.

- / -

- / -

- / -

- / -

- / -

- / -

Η παρούσα διατριβή πραγματεύεται το θέμα των κατανεμημένων επιθέσεων άρνησης υπηρεσιών στο Διαδίκτυο. Αναλύει τα υπάρχοντα συστήματα αντιμετώπισης και τα εργαλεία που χρησιμοποιούνται για την εξαπόλυση τέτοιου είδους επιθέσεων. Μελετά τον τρόπο που οργανώνονται οι επιθέσεις και παρουσιάζει την αρχιτεκτονική και την υλοποίηση ενός πρωτότυπου συστήματος ανίχνευσης των πηγών μιας κατανεμημένης επίθεσης άρνησης υπηρεσιών, καθώς και αντιμετώπισης των επιθέσεων αυτών. Τέλος, ασχολείται με το θέμα της ανεπιθύμητης αλληλογραφίας ως μιας διαφορετικού είδους επίθεση άρνησης υπηρεσιών και προτείνει ένα πρωτότυπο τρόπο αντιμετώπισής της. / In our thesis we deal with the issue of Distributed Denial of Service attacks on the Internet. We analyze the current defense methodologies and the tools that are used to unleash this type of attacks. We study the way that those attacks are constructed and organized and present a novel architecture, and its implementation details, of a system that is able to trace back to the true sources of such an attack as well as effectively filter such attacks in real time. Lastly we deal with the issue of spam e-mail as a different form of a distributed denial of service attack and propose a novel methodology that deals with the problem.

This thesis concerns two main research areas of distributed web services deployed on cloud computing infrastructure. The first category is about monitoring of cloud computing infrastructure. In chapter 2 a novel general technique is used to infer relationships between different service components in a data center. This approach relies on a small set of fuzzy rules, produced by a hybrid genetic algorithm with high classification rate. Furthermore, the strength of detected dependencies is measured. Although we do not know the ground truth about relationships in a network, the proposed method mines realistic relationships without having any previous information about network topology and infrastructure. This approach can be a useful monitoring tool for administrators to obtain a clear view of what is happening in the underlying network. Finally, because of the simplicity of our algorithm and the flexibility of FIM, an online approach seems feasible. The second major problem, which is addressed in chapter 3, is the automated resource control of consolidated web applications on cloud computing infrastructure. ACRA is an innovative modeling and controlling technique of distributed services that are co-located on server cluster. The system dynamics are modeled by a group of linear state space models, which cover all the range of workload conditions. Because of the variant workload conditions, there are non-linear term and uncertainties which are modeled by an additive term in the local linear models. Due to the several types of service transactions with varying time and resources demands there are many desired candidate reference values of the SLOs during a day. Due to these requirements and the workload circumstances, we choose the appropriate model and we compute the closest feasible operating point according to several optimization criteria. Then using a set-theoretic technique a state feedback controller is designed that successfully leads and stabilize the system in the region of the equilibrium point. ACRA controller computes a positively invariant set on the state-space, which includes the target set and drives the system trajectories in it. Thus provide stability guarantee and high levels of robustness against system disturbances and nonlinearities. Furthermore we compare ACRA with an MPC and a PI controller and the results are very promising, since our solution outperforms the two other approaches. Secondly, a unified local level modeling and control framework for consolidated web services in a server cluster was presented, which can be a vital element of a holistic distributed control platform. Admission control and resource allocation were addressed as a common decision problem. Stability and constraint satisfaction was guaranteed. A real testbed was built and from a range of examples, in different operating conditions, we can conclude that both the identification scheme and controller provide high level of QoS. A novel component of this approach is the determination of a set of feasible operating (equilibrium) points which allows choosing the appropriate equilibrium point, depending only on what our objectives are, such as maximizing throughput, minimizing consumption or maximizing profit. Evaluation shows that our approach has high performance compared to well-known solutions, such as queuing models and measurement approach of equilibrium points. Both controllers succeed in their main targets respectively to the already proposed studies in literature. Firstly they satisfy the SLA requirements and the constraints of the underlying cloud computing infrastructure. To the best of our knowledge they are the only studies that calculate a set of feasible operating points that ensure system stability. Furthermore they adopt modern control theory and beyond the stability guarantee they introduce new control properties such as positively invariant sets , ultimate boundedness and e- contractive sets. / Στη παρούσα διδακτορική διατριβή δύο ερευνητικά θέματα επιλύονται. Αρχικά αναπτύσσεται μια τεχνική παρακολούθηση της δικτυακής κίνησης με σκοπό την εύρεση λειτουργικών σχέσεων μεταξύ των διάφορων μερών μιας δικτυακής εφαρμογής. Στο δεύτερο μέρος επιλύεται το πρόβλημα της αυτοματοποιημένη διανομής των πόρων σε δικτυακές εφαρμογές που μοιράζονται ένα κοινό περιβάλλον ΥΑΝ ( Υπολογιστική Αρχιτεκτονική Νέφους). Στόχος του πρώτου κεφαλαίου της διατριβής σε σχέση με την υπάρχουσα βιβλιογραφία είναι η δημιουργία ενός εργαλείου ανάλυσης της δικτυακής κίνησης έτσι ώστε να γίνονται κατανοητές οι λειτουργικές σχέσεις μεταξύ μερών των κατανεμημένων δικτυακών υπηρεσιών. Αυτός ο γράφος είναι πρωτεύον εργαλείο για πολλές εργασίες ενός διαχειριστή που εντάσσονται στο πεδίο της ανάλυσης της απόδοσης και της ανάλυσης των αρχικών αιτίων. Για παράδειγμα η ανίχνευση λανθασμένων εγκαταστάσεων ή διαδικτυακών επιθέσεων και ο σχεδιασμός για την επέκταση η μετατροπή των ΥΑΝ υποδομών. Το δεύτερο μέρος της παρούσας διατριβής ασχολείται με το θέμα της αυτοματοποιημένης κατανομής των υπολογιστικών πόρων ενός υπολογιστικού κέντρου ΥΑΝ σε ένα σύνολο εγκατεστημένων δικτυακών εφαρμογών. Η σύγχρονη τεχνολογία της εικονικοποίησης είναι ο κύριος παράγοντας για την «συστέγαση» πολλών κατανεμημένων υπηρεσιών σε υπολογιστικά κέντρα ΥΑΝ. Το ΕΑΚΠ (έλεγχος αποδοχής και κατανομή πόρων) είναι ένα αυτόνομο πλαίσιο μοντελοποίησης και ελέγχου, το οποίο παρέχει ακριβή μοντέλα και λύνει ενοποιημένα τα προβλήματα ΕΑ και ΚΠ των δικτυακών εφαρμογών που είναι συγκεντρωμένες σε υπολογιστικά κέντρα ΥΑΝ. Στόχος του ΕΑΚΠ είναι να μεγιστοποιεί την είσοδο των αιτήσεων των χρηστών στη παρεχόμενη υπηρεσία εκπληρώνοντας παράλληλα και τις προδιαγεγραμμένες απαιτήσεις ΠΥ (Ποιότητα Υπηρεσίας). Ο δεύτερος τοπικός ελεγκτής που παρουσιάζεται σε αυτή τη διατριβή είναι ένα αυτόνομο πλαίσιο μοντελοποίησης και ελέγχου κατανεμημένων δικτυακών εφαρμογών σε περιβάλλον ΥΑΝ, το οποίο λύνει συγχρόνως τα προβλήματα ΕΑ και ΚΠ με ενιαίο τρόπο.

Ο τραπεζικός τομέας υφίσταται σημαντικές αλλαγές τα τελευταία χρόνια σε διεθνές επίπεδο, ως απόρροια των αλλαγών στο γενικότερο οικονομικό γίγνεσθαι. Ειδικότερα στη χώρα μας είναι έκδηλη τα τελευταία χρόνια η ανάγκη για αναπροσαρμογή του τρόπου λειτουργίας των πιστωτικών ιδρυμάτων, ώστε να προσαρμοστούν στις μεταβαλλόμενες απαιτήσεις της πελατειακής τους βάσης. Στόχος της παρούσας εργασίας είναι να προσεγγιστεί το ζήτημα της αναδιάρθρωσης των τραπεζικών δικτύων, όπως αυτά έχουν προκύψει μετά από εξαγορές ή συγχωνεύσεις, με απώτερο στόχο την βέλτιστη εξυπηρέτηση των πελατών με το μικρότερο δυνατό κόστος λειτουργίας. Για να επιτευχθεί η αναδιάρθρωση προτείνονται δύο μαθηματικά μοντέλα χωροθέτησης εγκαταστάσεων, που εξετάζουν το πρόβλημα με βάση δύο διαφορετικούς άξονες: το ένα στοχεύοντας στην ελαχιστοποίηση του κόστους και το δεύτερο στην μεγιστοποίηση της καλυπτόμενης ζήτησης με δεδομένο προϋπολογισμό. Για την επίλυση των μαθηματικών μοντέλων αξιοποιήθηκαν δεδομένα μεγάλου τραπεζικού ομίλου που δραστηριοποιείται στην Ελλάδα, επικεντρώνοντας στο υπάρχον εγκατεστημένο δίκτυο εντός του Δήμου Πατρέων. Από την εμπειρική εφαρμογή διαπιστώθηκε σαφής πλεονασμός του υπάρχοντος δικτύου σε μονάδες και προσωπικό, ενώ παράλληλα τα μοντέλα καταλήγουν σε διαφορετικές λύσεις χωροθέτησης για κάθε εκδοχή του προβλήματος. Με όποιο τρόπο όμως και να προσεγγιστεί το πρόβλημα της αναδιάρθρωσης, φαίνεται ότι τα αποτελέσματα αναφορικά με το πλήθος των μονάδων και του απασχολούμενου προσωπικού συγκλίνουν, εξασφαλίζοντας ταυτόχρονα σημαντική μείωση του κόστους λειτουργίας. / The banking sector is undergoing significant changes recently at an international level, as a consequence of changes in the general economic status. Especially in our country, the need for adjusting the operation of credit institutions to adapt to the changing demands of their customer base is obvious. The aim of this paper is to approach the issue of restructuring of banking networks, as they have arisen after mergers or acquisitions, aiming to optimal customer service at the lowest possible operating cost. To achieve the restructuring we propose two mathematical models of facility location, considering the problem on two different axes: firstly aiming at minimizing the cost and secondly at maximizing the demand covered with pre-given budget. To solve the mathematical models we utilized data from a large banking group operating in Greece, focusing on existing established network within the Municipality of Patras. The empirical application showed a clear redundancy of the present network units and personnel, while models result in different solutions of facility location for each version of the problem. Whichever way used to approach the problem of restructuring, it seems that the results regarding the number of units and personnel converge, while ensuring a significant reduction in operating costs.