Το VoIP (Voice Over IP) αναφέρεται στη μετάδοση και τη σηματοδοσία επικοινωνιών φωνής π.χ τηλεφωνικές κλήσεις πάνω από IP δίκτυα όπως είναι το διαδίκτυο. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής ήταν η μελέτη της παρεχόμενης ποιότητας ομιλίας VoIP τηλεφωνικών συσκευών (Sitel,Polycom) κάτω από σενάρια διαφορετικών συνθηκών κίνησης στο δίκτυο. Αρχικά παρουσιάζονται οι εφαρμογές του voip και στη συνέχεια αναλύονται η λειτουργία, η αρχιτεκτονική και τα πρωτόκολλα της τεχνολογίας αυτής. Ακολούθως περιγράφεται η πειραματική διάταξη που απαιτήθηκε για να συγκεντρωθούν οι μετρήσεις από τις συσκευές και στη συνέχεια οι γραφικές αναπαραστάσεις των μετρήσεων αυτών που αφορούν της παρεχόμενη ποιότητα ομιλίας. Γίνεται ανάλυση των γραφικών και σύγκριση με ανάλογες της βιβλιογραφίας. / The VoIP technology refers to the transmission of voice samples over the Internet Protocol. The aim of the thesis is to investigate the QoS of a VoIP call under various networks circumstances when various impairments occur. The devices that we put under test belong to Sitel and Polycom company.

Η ύπαρξη Διαδικτύου δημιούργησε την ιδιότητα του "Παγκόσμιου Πολίτη", δίνοντας την δυνατότητα σε όλους τους χρήστες του Διαδικτύου να μπορούν να έχουν πρόσβαση σε μια πληθώρα πληροφοριών, να επικοινωνούν μεταξύ τους, αλλά και να μπορούν και οι ίδιοι να μετατρέπονται από χρήστες του Διαδικτύου σε Παρόχους Υπηρεσιών μέσω του Διαδικτύου. Την σημερινή εποχή αναγνωρίζεται ως μια από τις σημαντικότερες εφαρμογές του Διαδικτύου και μάλιστα όχι άδικα, η τεχνολογία των Web Services, η οποία επιτρέπει στις εφαρμογές να επικοινωνούν μεταξύ τους ανεξαρτήτως πλατφόρμας και γλώσσας προγραμματισμού. Τα πρώτα web services σκόπευαν να είναι πηγές πληροφορίας τις οποίες μπορεί κανείς πολύ εύκολα να ενσωματώσει στις εφαρμογές του. Στην συνέχεια εξελίχθηκαν,προσφέροντας όλα τα δυναμικά τους χαρακτηριστικά ώστε να συνδυάζονται υπηρεσίες σε εφαρμογές. Στην παρούσα διπλωματική εργασία γίνεται μια εκτενής αναφορά στον σχεδιασμό και στην ανάπτυξη των Web Services. Αρχικά παρουσιάζονται οι βασικές τεχνολογίες των Web Services, η γλώσσα XML, το πρωτόκολλο SOAP, καθώς και οι WSDL και UDDI, οι οποίες αποτελούν τον "δομικό σκελετό" των Υπηρεσιών Διαδικτύου. Στην συνέχεια αντιμετωπίζουμε μια Υπηρεσία Web από την πλευρά του Παρόχου Υπηρεσίας. Αναφερόμαστε δηλαδή στους τρόπους υλοποίησης μιας τέτοιας εφαρμογής και στα βασικά εργαλεία προγραμματισμού της. Στο τελευταίο κομμάτι της παρούσας διπλωματικής παρουσιάζονται οι τελευταίες απαιτούμενες τεχνολογίες, ώστε να μπορούμε να μιλάμε για μια ολοκληρωμένη κατανεμημένη τεχνολογία των Υπηρεσιών Διαδικτύου. / The existence of the Internet created the position of "World Citizen", giving the opportunity to all users to be able to access a wealth of information, to communicate with each other, but also can be converted from users of Internet to Internet Service Providers. At this moment recognized as one of the most important applications of the Internet and not unjustly, the technology of Web Services, which allows applications to communicate regardless of platform and programming language. The initial web services intended to be sources of information which can easily incorporate into applications. Then web services were developed by offering all dynamic characteristics to combine services to applications. In this diploma become a comprehensive reference to the design and development of Web Services. Originally presented Initially the basic technologies of Web Services, the language XML, the protocol SOAP, WSDL and the UDDI, which is the "structural frame" of Web Services. Then we have a Web Service from the service provider side. We refer to the ways of implementation of such an application and on the basic development tools. In the last part of this thesis presented the latest technologies required so we can talk about a comprehensive distributed technology of the Web Services.

Σε αυτή τη διατριβή προτείνεται ένα πρωτότυπο πλαίσιο το οποίο απελευθερώνει τους κινητούς χρήστες από προκαθορισμένα, μακράς διάρκειας συμβόλαια. Ο κύριος στόχος μας ήταν η δημιουργία ενός ενοποιημένου πλαισίου το οποίο θα μπορεί να ενταχθεί στα υπάρχοντα δίκτυα και τεχνολογίες παρέχοντας μια ολοκληρωμένη λύση για την αυτοματοποιημένη απόκτηση υπηρεσιών διαδικτύου. Η παρούσα διατριβή εστιάζει σε δύο σημαντικά θέματα διαδικτύωσης που είναι η αυτοματοποιημένη διαπραγμάτευση και η συνεργασία μεταξύ των παρόχων. Δίνοντας έμφαση στον αυτοματισμό έχει σχεδιαστεί και υλοποιηθεί ένα εξελιγμένο πλαίσιο για την απόκτηση υπηρεσίας που επιτρέπει στους τελικούς χρήστες, ακόμα και σε αυτούς που έχουν ελάχιστες γνώσεις για την λειτουργία του διαδικτύου, να αναζητήσουν προσβάσιμες υπηρεσίες, δίκτυα και παρόχους που βρίσκονται στην γεωγραφική τους θέση και να διεξάγουν αυτοματοποιημένες διαπραγματεύσεις με τους παρόχους. Η διαδικασία διαπραγμάτευσης μπορεί να διεξαχθεί είτε άμεσα με κάθε πάροχο που ανιχνεύεται στην γεωγραφική θέση του χρήστη είτε μέσω ενός μεσολαβητή υπηρεσιών. Ένα εξίσου σημαντικό ζήτημα σχετικά με την παροχή υπηρεσίας στους τελικούς χρήστες είναι η συνεργασία μεταξύ των παρόχων. Με τον όρο πάροχος αναφερόμαστε και στους παρόχους δικτυακής πρόσβασης (Internet Access Providers - IAPs) και στους παρόχους υπηρεσιών διαδικτύου (Internet Service Providers - ISPs). Το προτεινόμενο πλαίσιο διαπραγμάτευσης παρέχει την απαραίτητη υποδομή για την συνεργασία μεταξύ των IAPs και των ISPs ώστε να παρέχουν αυτήν την διαφάνεια στον τελικό χρήστη. Μια πρωτότυπη προσέγγιση για τον προσδιορισμό και την εκτέλεση του πρωτοκόλλου διαπραγμάτευσης σε συνδυασμό με την στρατηγική και τις προτιμήσεις του χρήστη παρουσιάζεται. Ο σχεδιασμός και η λειτουργία του συστήματος διαπραγμάτευσης βασίζεται στον συνδυασμό του πρόσθιου με τον οπίσθια κινούμενο συμπερασματικό λογισμό (forward and backward reasoning). Επιπλέον περιγράφεται μια πρότυπη υλοποίηση του πλαισίου δυναμικής απόκτησης υπηρεσίας πρόσβασης που χρησιμοποιήθηκε για την διενέργεια μετρήσεων, σε πραγματικές συνθήκες, σχετικά με τον χρόνο που απαιτείται για την ολοκλήρωση των διαπραγματεύσεων και την απόκτηση της υπηρεσίας πρόσβασης. Τα αποτελέσματα που παρουσιάζονται και αναλύονται αποδεικνύουν την δυνατότητα εφαρμογής του προτεινόμενου πλαισίου απόκτησης υπηρεσίας και τα πλεονεκτήματα του σε σχέση με υπάρχουσες λύσεις. / In this thesis, a novel framework, which liberates mobile users from predefined, long-term contracts, is presented. This framework enables mobile users to dynamically acquire any kind of Internet Service, irrespectively of their location and the mobile device used. Our main objective was to create a unified framework which will be easily adopted by existing networks and technologies, imposing little or no restrictions, and provide a complete solution, agnostic to networks, technologies or administrative domains. The thesis focuses on two key networking issues, namely the service negotiation and the inter-provider cooperation, towards a fully automated service acquisition process. Emphasizing on automation, we have designed and implemented a sophisticated service acquisition framework which enables mobile users to search for accessible services, networks, providers, etc. located at their current geographical position and conduct automated negotiations with the providers. The negotiation process can be conducted either directly with any provider scanned in the user’s geographical position, or indirectly with a Service Request Broker (SRB). Through this framework, providers are able to receive incoming requests from new clients, without having any predefined contract with them. Another equally important issue towards service delivery to end-users is the cooperation between providers. With the term provider we refer to both Internet Access Providers (IAPs) and Internet Services Providers (ISPs). The proposed Negotiation Framework provides the necessary infrastructure that enables the cooperation of IAPs and ISPs in order to provide this transparency to the end-user. A novel approach for the specification and execution of the negotiation protocol in combination with the negotiation Strategy and users preferences is presented, based on declarative programming and forward and backward reasoning techniques. The flexible communication and negotiation framework that was defined enables automated negotiations between all parties and can be used as basis towards automated service acquisition for mobile users in Future Internet. A prototype implementation of the service acquisition framework that is based on the e-negotiations framework is also presented. Using this prototype we run some evaluation tests measuring the time needed for different service acquisition scenarios. The results prove the applicability of the framework as compared with similar approaches.

Είναι κοινά αποδεκτό ότι τα συστήματα παροχής υπηρεσιών υγείας αντιμετωπίζουν μια διαρκώς αυξανόμενη πίεση για βελτίωση της ποιότητας των υπηρεσιών τους προς τους ασθενείς. Αυτό συμβαίνει σε μια περίοδο όπου από τη μια πλευρά υπάρχει ανάγκη ορθολογικότερης διαχείρισης των εξόδων περίθαλψης λόγω της οικονομικής κρίσης, ενώ από την άλλη η διείσδυση της πληροφορικής τόσο στο χώρο της υγείας όσο και στην καθημερινότητα του ανθρώπου καθιστά ευμετάβλητη τη σχέση ιατρού και ασθενή. Στη διπλωματική αυτή δίνεται μια σύνθετη περιγραφή τόσο των ατόμων που χρησιμοποιούν το διαδίκτυο για θέματα υγείας, όσο και των υπηρεσιών που αναζητούν μέσα από αυτό. Περιγράφεται η δημιουργία διαδικτυακών τόπων για πληροφορίες, υπηρεσίες και δεδομένα στο χώρο της υγείας με τις ιδιαιτερότητές του καθώς και οι δυνητικοί κίνδυνοι που ελλοχεύουν για τον πολίτη. Στη συνέχεια αναλύονται τα μέτρα που προωθεί η Ευρωπαϊκή Ένωση και οι προσπάθειες που γίνονται διεθνώς για τη διασφάλιση της ποιότητας των πληροφοριών και των υπηρεσιών που παρέχονται μέσα από τους διαδικτυακούς τόπους. Η εξέλιξη στον τρόπο αλληλεπίδρασης των παρόχων υπηρεσιών υγείας, αλλά και των ίδιων των ασθενών μεταξύ τους αποτελεί τη βάση για το συνεργατικό διαδίκτυο και πλαισιώνει τη μετάβαση από το Web 1.0 στο Web 2.0. Θα παρουσιαστούν οι κυριότερες προσπάθειες και οι τάσεις στο χώρο του Web 2.0. Παρουσιάζονται κυβερνητικές πολιτικές που θέτουν το πλαίσιο και ιδιωτικές πρωτοβουλίες που είναι πρωτοπόρες. Στο πλαίσιο αυτό ερευνάται κατά πόσο ιδρύματα τριτοβάθμιας φροντίδας υγείας τόσο στην Ελλάδα όσο και στην Η.Π.Α ενσωματώνουν Web 2.0 τεχνολογίες στους διαδικτυακούς τους τόπους. Αξιολογώντας αυτά τα δεδομένα προτείνουμε έναν πρότυπο διαδικτυακό τόπο που ενσωματώνει καινοτομίες προσφέροντας ασφαλή και ποιοτική πληροφόρηση στο χρήστη. Επιπλέον για την αξιολόγηση διαδικτυακών τόπων υγείας αναπτύξαμε ένα εργαλείο τόσο για τον ασθενή χρήστη που επιθυμεί να ελέγξει την εγκυρότητα ενός διαδικτυακού τόπου όσο και για το διαχειριστή που θέλει να βελτιώσει την ιστοσελίδα του. / It is commonly accepted that the health service systems face an increasing pressure to improve the quality of their services to patients. This happens at a time when there is a need for optimized management of health care costs due to the economic crisis, while the penetration of IT both in health and in everyday human life makes the relationship between doctor and patient becoming more mercurial. In this thesis we are giving a complex description for individuals who use the Internet for health issues and the services they are looking through it. Described as creating websites for information, services and data in health with its particularities as well as potential risks for the citizen. Then analyze the measures promoted by the European Union and the efforts being made internationally to ensure the quality of information and services provided through websites. The evolution in the way the interaction of health service providers, and patients themselves is the basis for collaborative internet and accompany the transition from Web 1.0 to Web 2.0. The paper will present the main efforts and trends in the field of Web 2.0. Featured government policies that set the framework and private innovative initiatives are been presented. In this context investigated whether higher health care both in Greece and in the USA incorporating Web 2.0 technologies in web sites. Evaluating these data suggest a model website that incorporates innovations offering safe and quality information to the user. In addition to evaluating health related websites we developed a tool for both the patient user who wants to check the validity of a website and for the manager who wants to improve his website.

Με την αυξανόμενη χρήση του Παγκόσμιου Ιστού και των Συστημάτων Προσανατολισμένων στις Υπηρεσίες , οι υπηρεσίες παγκόσμιου ιστού έχουν γίνει μίας ευρέως διαδεδομένη ως προς τη χρήση τεχνολογία. Οι αποθήκες υπηρεσιών παγκόσμιου ιστού αναπτύσσονται με ραγδαίους ρυθμούς , δημιουργώντας την ανάγκη ανάπτυξης προηγμένων εργαλείων για την οργάνωση και δεικτοδότησή τους. Η ομαδοποίηση των υπηρεσιών παγκόσμιου ιστού, οι οποίες συνήθως αναπαρίστανται από έγγραφα Γλώσσας Περιγραφής Υπηρεσιών Παγκόσμιου Ιστού (Web Service Description Language - WSDL) , καθιστά τις μηχανές αναζήτησης υπηρεσιών παγκόσμιου ιστού αλλά και τους χρήστες ικανούς να οργανώνουν και να επεξεργάζονται μεγάλες αποθήκες υπηρεσιών σε ομάδες με παρόμοια λειτουργικότητα και χαρακτηριστικά. Σε αυτή την εργασία προτείνουμε μια νέα τεχνική για την ομαδοποίηση των WSDL εγγράφων. Η προτεινόμενη μέθοδος θεωρεί τις υπηρεσίες παγκόσμιου ιστού ως κατηγορικά δεδομένα όπου κάθε υπηρεσία περιγράφεται από ένα σύνολο τιμών που εξάγονται από το περιεχόμενο και τη δομή του αντίστοιχου αρχείου περιγραφής και ως μέτρο ποιότητας της ομαδοποίησης ορίζεται η αμοιβαία πληροφορία μεταξύ των ομάδων και των τιμών τους. Περιγράφουμε τον τρόπο με τον οποίο οι υπηρεσίες παγκόσμιου ιστού αναπαρίστανται ως κατηγορικά δεδομένα και ομαδοποιούνται, χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο ομαδοποίησης κατηγορικών δεδομένων LIMBO , ελαχιστοποιώντας συγχρόνως την απώλεια πληροφορίας στις τιμές που εξάγονται από τα γνωρίσματα. Κατά την πειραματική αξιολόγηση , η δική μας προσέγγιση υπερέχει σε απόδοση F-Measure τις τεχνικές που χρησιμοποιούν εναλλακτικές μετρικές ομοιότητας και μεθόδους για την ομαδοποίηση WSDL εγγράφων. / With the increasing use of web and Service Oriented Systems, web-services have become a widely adopted technology. Web services repositories are growing fast, creating the need for advanced tools for organizing and indexing them. Clustering web services, usually represented by Web Service Description Language (WSDL) documents, enables the web service search engines and users to organize and process large web service repositories in groups with similar functionality and characteristics. In this paper, we propose a novel technique of clustering WSDL documents. The proposed method considers web services as categorical data and each service is described by a set of values extracted from the content and structure of its description file and as quality measure of clustering is defined the mutual information of the clusters and their values. We describe the way to represent web services as categorical data and how to cluster them by using LIMBO algorithm, minimizing at the same time the information loss in features values. In experimental evaluation, our approach outperforms in terms of F-Measure the approaches which use alternative similarity measures and methods for clustering WSDL documents.

Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στα πλαίσια του μεταπτυχιακού προγράμματος MBA «Νέες αρχές Διοίκησης Επιχειρήσεων» του τμήματος Διοίκησης Επιχειρήσεων του Πανεπιστημίου Πατρών, κατά το έτος 2013. Αντικείμενο της εργασίας είναι η παρουσίαση μιας μεθοδολογίας που μπορεί να αξιοποιηθεί για τον σχεδιασμό καλύτερων υπηρεσιών. Η εφαρμογή πραγματοποιείται για την διερεύνηση της αποδοτικότητας των υπηρεσιών μιας τράπεζας. Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν προκαθορισμένα κριτήρια (πρόταση από φίλο, φήμη, έξοδα λογαριασμών, τοποθεσία, επιτόκια δανείων, πάρκινγκ, πιστωτική πολιτική) τα οποία διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην απόφαση των πελατών για την τράπεζα που θα επιλέξουν. Τα κριτήρια αυτά εξετάζονται ξεχωριστά για κάθε τμήμα της τραπεζικής αγοράς (στεγαστικά δάνεια, καταναλωτικά δάνεια, πιστωτικές κάρτες, άλλα δάνεια, λογαριασμοί ταμιευτηρίου, λογαριασμοί προθεσμιακών καταθέσεων και μερίδια αμοιβαίων κεφαλαίων) και υπολογίζονται οι συντελεστές στάθμισης που αντιστοιχούν στο καθένα. Οι συντελεστές αυτοί, έχουν ιδιαίτερη αξία για τα στελέχη της τράπεζας γιατί δείχνουν την αξία που έχει κάθε κριτήριο για τον πελάτη. Με αυτό τον τρόπο, τα στελέχη έχουν την δυνατότητα να σχεδιάσουν τις τραπεζικές υπηρεσίες δίνοντας μεγαλύτερη έμφαση στα κριτήρια με τη μεγαλύτερη βαρύτητα έτσι ώστε να επιτυγχάνεται καλύτερη ικανοποίηση των αναγκών των πελατών. Πιο συγκεκριμένα, στην παρούσα εργασία μελετάται η περίπτωση μιας ελληνικής τράπεζας, που κατέχει υψηλό μερίδιο αγοράς και για καθεμία από τις υπηρεσίες της υπολογίζονται οι συντελεστές στάθμισης. Η τράπεζα αυτή αναφέρεται ως Τράπεζα Χ στην υπόλοιπη εργασία για ευνόητους λόγους. Η επίλυση του προβλήματος πραγματοποιείται με δύο τρόπους: 1) με την χρήση της μεθοδολογίας AHP (Analytic Hierarchy Process) σε συνδυασμό με τη μέθοδο QFD (Quality Function Deployment) για την συμπλήρωση του πίνακα HOQ (House of Quality) και 2) την χρήση της μεθοδολογίας DEAHP (Data Envelopment Analytic Hierarchy Process) σε συνδυασμό με το QFD για την συμπλήρωση του HOQ. Τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης δείχνουν ότι και στις δύο μεθοδολογίες η κατάταξη των κριτηρίων βάσει των προτιμήσεων των πελατών είναι σχεδόν η ίδια. Συγκεκριμένα, τα δύο πρώτα κριτήρια στα οποία οι πελάτες δίνουν μεγαλύτερη βαρύτητα είναι τα έξοδα λογαριασμών και τα επιτόκια δανείων. Ακολουθούν τα κριτήρια φήμη, πρόταση από φίλο, πάρκινγκ κατά φθίνουσα σειρά κατάταξης και τελευταία είναι τα κριτήρια τοποθεσία και πιστωτική πολιτική. Ωστόσο, οι συντελεστές βαρύτητας των κριτηρίων που υπολογίστηκαν είναι διαφορετικοί στο συνδυασμό των μεθοδολογιών QFD-AHP σε σχέση με QFD-DEAHP. Αυτό συμβαίνει λόγω των διαφορετικών τρόπων επίλυσης και διαφορετικών υποθέσεων που χρησιμοποιούνται σε καθεμία μεθοδολογία. / This study was conducted at the Department of the Postgraduate program “New principles of Business Administration” in department of Business Administration of the University of Patras. The objective of this study is to present a methodology which can be used to design better services. This methodology is applied in order to investigate the efficiency of the services of a bank. For this purpose we used pre-defined criteria (recommendation by friends, reputation, expense accounts, location, interest charges on loans, parking, credit policy) which play an important role when the customers select a bank. These criteria are examined separately for each segment for the banking market (housing loans, consumer loans, credit cards, other loans, direct access deposits, time deposit accounts, matual funds shares) and we calculate the relative weight of each criterion. The relative weights above are important for the bank executives because they show the impact of each criterion in the opinion of customers. In this way, executives are able to design their banking services placing emphasis on the criteria with the highest preference in order to satisfy customer needs. Specifically, in this study we examine the case of a Greek bank with high market share and we calculate the weights for each service of the bank. This bank is called Bank X in the remaining study for obvious reasons. The problem was solved with two different ways: 1) by using the combination of AHP (Analytic Hierarchy Process) with QFD (Quality Function Deployment) methodology in order to complete the matrix of HOQ (House of Quality) and 2) by using DEAHP (Data Envelopment Analytic Hierarchy Process) methodology and QFD in order to complete the HOQ. The results of this study show that the ranking of bank selection criteria is almost the same for both methodologies. Specifically the first two criteria which customers seems to prefer are the expenses accounts and interest charges on loans. The rest of criteria are reputation, recommendation by friends, parking in descending order of priority and finally are the criteria location and credit policy. However, the weights which calculated for each criterion are different in combination of methodologies QFD-AHP compared with QFD-DEAHP. This happens because of the different ways of solving and different assumptions which are used in each methodology.

Η οπτική μεταγωγή ριπών (Optical Burst Switching-OBS) στοχεύει στον συνδυασμό των πλεονεκτημάτων της οπτικής μεταγωγής πακέτων και μεταγωγής κυκλώματος. Θεωρείται ως μια αρκετά υποσχόμενη τεχνολογία για την υλοποίηση του οπτικού Διαδικτύου της επόμενης γενιάς, με σκοπό να αντεπεξέλθει στην ταχεία ανάπτυξη της κίνησης του Διαδικτύου και στην αυξανόμενη υιοθέτηση νέων υπηρεσιών (π.χ VoIP τηλεφωνία, βίντεο κατά απαίτηση, υπολογισμός πλέγματος, ψηφιακά αποθηκευτικά μέσα). Στα OBS δίκτυα, τα πακέτα συναρμολογούνται σε ριπές και στέλνονται έτσι διαμέσου του δικτύου. Επομένως, ο τρόπος με τον οποίο πραγματοποιείται η συναρμολόγηση των πακέτων σε ριπές, καθορίζει και τα χαρακτηριστικά του συνολικού δικτύου και επηρεάζει κυρίως την συνολική καθυστέρηση του κάθε πακέτου που στέλνεται διαμέσου αυτού. Στην παρούσα εργασία (μέρος της διπλωματικής εργασίας δημοσιεύτηκε στο [21]), θα προτείνουμε τέσσερις νέες τεχνικές συναρμολόγησης ριπών που στοχεύουν στην μείωση της μέσης καθυστέρησης που επιβαρύνονται τα πακέτα κατά τη διαδικασία της συναρμολόγηση τους σε ριπές (burstification), με βάση ενός δεδομένου μέσου μήκους των ριπών που παράγονται. Αυτές οι τεχνικές χρησιμοποιούν ένα γραμμικό φίλτρο πρόβλεψης για την παραγωγή μιας εκτίμησης του πλήθους των πακέτων που πρόκειται να εισέλθουν στο κόμβο του δικτύου, που λαμβάνει χώρα το burstification, κατά τη διάρκεια της επόμενης χρονικής περιόδου. Με βάση την εκτίμηση αυτή, αποφασίζουν αν ικανοποιείται ένα συγκεκριμένο κριτήριο, το οποίο είναι διαφορετικό για κάθε προτεινόμενη μέθοδο, και στέλνουν, αναλόγως, μία νέα ριπή στο δίκτυο. Η μείωση της καθυστέρησης της συναρμολόγησης των πακέτων, για ένα δεδομένο μέσο μήκος ριπής, είναι σημαντική για τις εφαρμογές πραγματικού χρόνου, οι οποίες έχουν αυστηρούς περιορισμούς στην συνολική καθυστέρηση των πακέτων. Αντίστοιχα, η αύξηση του μέσου μήκους των ριπών που δημιουργούνται σε ένα OBS δίκτυο, για μια δεδομένη μέση καθυστέρηση πακέτων, είναι σημαντική για την μείωση του αριθμού των ριπών που εισέρχονται σε αυτό. Μεγάλου μήκους ριπές συνεπάγονται μικρότερη επιβάρυνση σε επεξεργασία που διενεργείται από τους ενδιάμεσους κόμβους του δικτύου. Επίσης, στο παρόν κείμενο, θα αξιολογήσουμε την συμπεριφορά των προτεινόμενων τεχνικών συναρμολόγησης και θα αποδείξουμε ότι δύο από αυτές έχουν καλύτερη απόδοση (έως και 33% βελτίωση), σε σύγκριση με τους προηγουμένως προτεινόμενους από την βιβλιογραφία αλγόριθμους, ως προς την μέση καθυστέρηση πακέτων, για δεδομένο μήκος ριπής. Τέλος, θα συζητηθεί η δυνατότητα παροχής ποιότητας υπηρεσιών (Quality of Service- QoS) με την βοήθεια των προτεινόμενων αλγορίθμων συναρμολόγησης. Το υπόλοιπο του παρόντος κειμένου είναι οργανωμένο με βάση τα παρακάτω: • Το δεύτερο κεφάλαιο σχολιάζει βασικές έννοιες των οπτικών δικτύων και περιγράφει την αρχιτεκτονική των οπτικών δικτύων μεταγωγής ριπών. • Το τρίτο κεφάλαιο αναφέρεται στις ήδη προτεινόμενες τεχνικές συναρμολόγησης ριπών, από την υπάρχουσα βιβλιογραφία. • Στο τέταρτο κεφάλαιο, σχολιάζονται σημαντικές έννοιες των γραμμικών προβλεπτών, καθώς κι η δυνατότητα τους να εφαρμοστούν στην πρόβλεψη της κίνησης του δικτύου και υπό ποιες συνθήκες η χρήση τους είναι αποδοτική. • Οι προτεινόμενοι αλγόριθμοι περιγράφονται στο πέμπτο κεφάλαιο. • Στο έκτο κεφάλαιο εξετάζεται η απόδοση τους σε σχέση με τους υπάρχοντες αλγορίθμους και μελετάται η συμπεριφορά του επιλεγμένου γραμμικού προβλεπτή σε σχέση με τις παραμέτρους εισόδου που τον χαρακτηρίζουν. • Τέλος στο έβδομο κεφάλαιο, περιγράφεται η παροχή του QoS στο δίκτυο και ερευνάται η δυνατότητα υποστήριξης της, με τη βοήθεια των προτεινόμενων τεχνικών συναρμολόγησης. / -

Τα τελευταία χρόνια η ανάπτυξη των Ανοιχτών Συστημάτων Υπερκειμένου (ΑΣΥ) είναι ευρεία με την προσθήκη νέων πεδίων και αρχιτεκτονικών που βοηθούν στην καλύτερη οργάνωση της πληροφορίας με στόχο την εξομοίωση και επαύξηση της σκέψης του ανθρώπου στο συγκεκριμένο τομέα. Ωστόσο, η χρησιμοποίηση των ΑΣΥ από το ευρύ κοινό είναι πολύ μικρή διότι η κατηγορία των συστημάτων αυτών δεν έχει καταφέρει μέχρι στιγμής να γίνει γνωστή για τα πλεονεκτήματα που προσφέρει όσον αφορά τη διαχείριση, τη δόμηση και τη σύνδεση της πληροφορίας. Επίσης, η κοινωνία των ΑΣΥ δεν έχει ακόμα παγιώσει κοινές μεθοδολογίες και υποδομές που θα βοηθούσαν κάθε developer να εισάγει εύκολα στην εφαρμογή του λειτουργίες υπερκειμένου. Στην παρούσα Μεταπτυχιακή εργασία γίνεται μια προσπάθεια για την ανάπτυξη μιας υποδομής που βοηθά τον developer στην εύκολη ενσωμάτωση υπηρεσιών υπερκειμένου στην εφαρμογή του. Έτσι, μελετήθηκε, σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε ο τρόπος με τον οποίο μπορεί να γίνει ανακάλυψη υπηρεσιών (service discovery) στα σύγχρονα Ανοικτά Συστήματα Υπερκειμένου βασισμένα σε Ψηφίδες (ΑΣΥ-ΒΨ). Στα πλαίσια της αρχιτεκτονικής της ανακάλυψης υπηρεσιών των ΑΣΥ-ΒΨ μελετήθηκαν οι αρχιτεκτονικές πελάτη/εξυπηρετητή και peer-to-peer. Το άμεσο αποτέλεσμα της συγκεκριμένης προσπάθειας είναι η παροχή στον developer εργαλείου (μηχανισμού) που τον βοηθάει στην αναζήτηση και επισκόπηση υπηρεσιών υπερκειμένου και στην εύκολη επιλογή κατάλληλης υπηρεσίας (με βάση τα χαρακτηριστικά της). Το μελλοντικό αποτέλεσμα της συγκεκριμένης προσπάθειας θα είναι η επίτευξη της γνωστοποίησης των υπηρεσιών που προσφέρουν τα ΑΣΥ-ΒΨ σε όλο και μεγαλύτερο σύνολο από developers με αποτέλεσμα όλο και περισσότερες εφαρμογές να χρησιμοποιούν τις υπηρεσίες των ΑΣΥ-ΒΨ. / In the last few years, Component-Based Open Hypermedia Systems (CB-OHS) have been widely developed with the addition of new hypermedia domains and architectural models for better data organization with main aim to equate and increase the human thinking in this particular field. However, OHS aren’t widely used because they haven’t managed, until this time, to become popular for the advantages that they offer on management, structuring and data linking. Additionally, the OHS community hasn’t yet effectively targeted in the establishment of common methodologies and frameworks that could help any developer to insert hypermedia functionality into his applications. In this Master’s thesis an effort is being made to develop an infrastructure which will help any developer to integrate easily, in his application, hypermedia services. Taking into consideration the above issues, the application of Service Discovery functionality to Component-Based Open Hypermedia Systems was investigated, analyzed and developed, in the context of this project. Trying to specify the architecture that should better fit in this case, two different types of architecture were examined; the client/server and the peer-to-peer architecture. The direct objective of this study is to provide developers with a tool that will help them to search easily and effectively, review and finally choose the proper structure service for them based on each service’s characteristics. A long-term objective of the current research is to make CB-OHS services widely known to developer communities in order to broaden the utilization of the above mentioned services by more and more applications.

Τα δίκτυα έχουν ζήσει μια αλματώδη ανάπτυξη τα τελευταία χρόνια. Ανάπτυξη που αφορά όχι μόνο το μέγεθος τους αλλά και τη λειτουργικότητά τους. Οι κόμβοι ενός δικτύου μπορούν πλέον να επιτελέσουν και λειτουργίες βασισμένες σε πολιτικές όπως το proxy-caching, το encryption, το tunneling και το firewalling. Στις μέρες μας έχει αρχίσει να εμφανίζετε η δυνατότητα προγραμματισμού στους κόμβους ενός δικτύου, επιτρέποντας έτσι τον πειραματισμό με ποιο πολύπλοκες υπηρεσίες. Η ανάγκη για πιο γρήγορη υλοποίηση νέων υπηρεσιών στα δίκτυα χρησιμοποιώντας τις ήδη υπάρχουσες πολύπλοκες δυνατότητες θέτει μια νέα, μεγάλη, πρόκληση στα ήδη υπάρχοντα εργαλεία ελέγχου των δικτύων. Η πολυπλοκότητα των υπηρεσιών, ο αριθμός των κόμβων του δικτύου, ο προγραμματισμός τέτοιων κόμβων, και η ταχύτητα απαιτούν μια πρωτοποριακή αντιμετώπιση του αντικειμένου που καλείται υλοποίηση υπηρεσιών (Service Deployment). Η παρούσα διδακτορική διατριβή παρουσιάζει μια αυτοματοποιημένη προσέγγιση σχετική με την υλοποίηση υπηρεσιών που μπορεί με ευκολία να εφαρμοστεί και σε μεγάλα ετερογενή δίκτυα. Η διατριβή επικεντρώνεται σε δυο κυρίως θέματα. Πρώτα παρουσιάζουμε ένα πλαίσιο που συνδέει τα επίπεδα του δικτύου και των κόμβων με ιεραρχικά κατανεμημένους υπολογισμούς. Και δεύτερον παρουσιάζουμε μια μέθοδο που χρησιμοποιήσαμε για να επιτύχουμε το ταίριασμα μεταξύ των προγραμματιστικών μοντέλων που χρησιμοποιούνται για τις υπηρεσίες και αυτών που χρησιμοποιούνται σαν δικτυακοί κόμβοι. Με τη βοήθεια των δυο παραπάνω προοπτικών οδηγούμαστε σε μια ολοκληρωμένη άποψη για το πώς πρέπει σε βάθος να αναλυθεί η έννοια της υλοποίησης υπηρεσιών (Service Deployment). Όταν νέες υπηρεσίες εγκαθιστούνται, το αυτοματοποιημένο σύστημα της υλοποίησης υπηρεσιών επιτρέπει στις κατανεμημένα και πολύπλοκα χαρακτηριστικά των δικτυακών στοιχείων να εντοπιστούν γρηγορότερα και να χρησιμοποιηθούν πιο αποδοτικά, σε σχέση πάντα με ένα παραδοσιακό κεντρικοποιήμενο σύστημα. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την ταχύτερη εγκατάσταση και την βέλτιστη χρησιμοποίηση των διαθέσιμων υπηρεσιών. Η δομή της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η ακόλουθη: Στο Κεφάλαιο 1 τονίζονται οι στόχοι της διδακτορικής διατριβής ενώ αναφέρονται περιληπτικά οι βασικές συνεισφορές της. Ο βασικός στόχος του Κεφαλαίου 2 είναι να εισάγει τον αναγνώστη στις αρχές της επιστήμης της XML. Αναφέρονται όλα τα βασικά στοιχεία που είναι απαραίτητα στο να διασαφηνιστούν έννοιες και αρχές σχετικά με την XML και τη χρήση της. Διευκρινίζονται θέματα όπως διαλειτουργικότητά της και η ανεξαρτησία που προσφέρει. Γίνεται μια σε βάθος περιγραφή από τα οφέλη που θα αποκομίσουμε υιοθετώντας μια τεχνολογία όπως η XML. Οφέλη που θα μας βοηθήσουν να αναπτύξουμε και να δημιουργήσουμε μια δυναμική αρχιτεκτονική που να ναι σε θέση να καλύψει τις ανάγκες μας. Στο Κεφάλαιο 3 παρουσιάζονται η μελέτη και εν συνεχεία ο σχεδιασμός του κατανεμημένου δρομολογητή (Distributed Router). Γίνεται μια παρουσίαση της προτεινόμενης λύσης. Παρουσιάζεται με έναν απλό και περιεκτικό τρόπο το FlexiNET κομμάτι του οποίου είναι ο κατανεμημένος δρομολογητής. Αναφερόμαστε στον διαχωρισμό του επιπέδου forwarding από το επίπεδο του control. Στη συνέχεια γίνεται μια λεπτομερής περιγραφή της προτεινόμενης αρχιτεκτονικής. Παρουσιάζεται μια λεπτομερής περιγραφή των επιμέρους επιπέδων του κατανεμημένου δρομολογητή. Παρουσιάζονται οι απαιτήσεις και προδιαγραφές των επιμέρους επιπέδων και γίνεται μια αντιστοίχηση με την αρχιτεκτονική του FlexiNET. Στο Κεφάλαιο 4 παρουσιάζεται μελέτη, ο σχεδιασμός και η υλοποίηση ενός ολοκληρωμένου συστήματος διαχείρισης πόρων και υλοποίησης υπηρεσιών. Αρχικά γίνεται μια παρουσίαση σχετικών εργασιών πάνω στο αντικείμενο που πραγματευόμαστε. Εντοπίζονται οι όποιες αδυναμίες και τονίζεται πως μπορούμε με τη βοήθεια του προτεινόμενου συστήματος να τις ξεπεράσουμε. Παρουσιάζουμε τις υπηρεσίες ιστού πάνω στις οποίες είναι δομημένο το σύστημά μας. Στη συνέχεια προχωράμε σε μια εις βάθος περιγραφή του συστήματος με τη χρήση εικόνων και σχεδιαγραμμάτων. Παρουσιάζουμε τον τρόπο με τον οποίο συνδέεται η προτεινόμενη αρχιτεκτονική με την αρχιτεκτονική του κατανεμημένου δρομολογητή. Χρησιμοποιούμε έναν απλό matchmaking αλγόριθμο για το τελικό τεστάρισμα του συστήματός μας. Και τέλος παρουσιάζουμε τον τρόπο με τον οποίο υλοποιείται μια υπηρεσία και καταγράφουμε τα πειραματικά αποτελέσματα. Έτσι γίνεται αναφορά στις παραμέτρους υλοποίησης του συστήματος και πως αυτές επηρεάζουν το συνολικό σύστημα. Στο Κεφάλαιο 5 παρουσιάζεται λεπτομερώς η διαδικασία μέσα από την οποία οδηγούμαστε από μια XML περιγραφή του κατανεμημένου μας δρομολογητή σε μια σημασιολογική περιγραφή αυτού. Αρχικά, παρουσιάζουμε με λεπτομέρεια τι είναι ο σημασιολογικός ιστός και πως δομείται. Στη συνέχεια παρουσιάζουμε τα πρότυπα και μοντέλα που χρησιμοποιεί και καταλήγουμε σε μια σημασιολογική περιγραφή του κατανεμημένου δρομολογητή. Μια βασισμένη σε οντολογίες περιγραφή του. Στο Κεφάλαιο 6 προτείνεται αρχιτεκτονική για δίκτυα σημασιολογικού Grid (Semantic Grid). Αρχικά δίνεται μια περιγραφή της τεχνολογίας Grid. Παρουσιάζονται οι στόχοι της και τα κυρία χαρακτηριστικά της συνοδευόμενα από μια γενική αρχιτεκτονική. Στη συνέχεια περνάμε στην προτεινόμενη αρχιτεκτονική. Με τη βοήθεια σχεδιαγραμμάτων και εικόνων δίνεται μια όσο το δυνατόν λεπτομερής περιγραφή του συστήματος και πως ενσωματώνει την σημασιολογική περιγραφή του κατανεμημένου δρομολογητή που παρουσιάσαμε στο προηγούμενο κεφάλαιο (Κεφάλαιο 5). Κλείνοντας το κεφάλαιο κάνουμε μια σύγκριση των αποτελεσμάτων που είχαμε πετύχει με το αρχικό μας σύστημα (Κεφάλαιο 4) σε σχέση με την υλοποίηση με τη βοήθεια του σημασιολογικού Grid. Τα αποτελέσματα και ο σχολιασμός της σύγκρισης παρουσιάζονται στο τέλος του κεφαλαίου. Συμπεράσματα και μελλοντικές προεκτάσεις της εργασίας αυτής παρουσιάζονται στο Κεφάλαιο 7. / Owing to the increase in both heterogeneity and complexity in today’s networking systems, the need arises for new network-based services architectures. They must provide flexibility and efficiency in the definition, deployment and execution of the services and, at the same time, handle the adaptability and evolution of such services. In this paper we present an approach that applies a Web-service-based resource management framework. It enables the provision of parallel applications as QoS-aware applications, whose performance characteristics may be dynamically negotiated between a client application and service providers. Our component model allows context dependencies to be explicitly expressed and dynamically managed with respect to the hosting environment, computational resources and dependencies on other components. In such a model the resource management, in terms of representation, allocation and management of the resources, plays a vital role regarding the efficiency of the entire dynamic service deployment architecture. Network and service management fields nowadays find themselves at crossroads with middleware technologies, new network architectures and emerging research directions. Middleware technologies like Web services have reached maturity and enjoy wide deployment and adoption. Network architectures and infrastructures built for different purposes are well on their way towards IP convergence, giving rise to new integrated and more complex architectures. Finally, recent ambitious research directions like autonomic computing and communications have already made a dynamic appearance in the networking community, increasing the challenges even further. This activity has coincided with the end of an era in network and service management during which vast experience has been accumulated and numerous lessons have been learned. It is based on what constitutes the past state of the art in telecommunications and in data networks, realized by many as CORBA-based distributed management platforms and SNMP-based platforms, respectively. This produces speculation and activity about redefining/reassessing the initial requirements that drove the developments in network and service management in the past and about the ‘shape’ of management when projected into the future. As network infrastructure is shifting towards service-centric networks, a number of architectural characteristics are likely to influence management operations and functionality and dictate specific choices of technologies for the realization thereof. In our opinion, three such characteristics are going to play a crucial role in the coming years: • Federated network architectures. In an effort to provide seamless end-to-end connectivity that meets customer demands, networks/service providers have started forming federations of networks wherein a number of operations, such as AAA (Authentication, Authorization, and Accounting), monitoring and SLA (Service-Level Agreement) support, are treated in a homogeneous way in a heterogeneous environment. • Network architectures with distinct separation of concerns. The most representative example is the separation of control from the forwarding plane, which allows the two to evolve separately. The binding element between the two is a set of open interfaces that abstract functionality and allow access to vendor-independent functionalities and resources. • Distributed network node architectures. Individual network nodes and other devices are clustered together to form more complex and extensible distributed architectures that operate as one integrated node. Such constellations provide the means of adding resources as needed and foster dynamic service deployment, namely the injection of new functionality into the network. In such a context, management faces a number of challenges originating from the increasing complexity and size of networks, the heterogeneity of devices and technologies that must coexist, and the high degree of flexibility required in services. The common denominator is the management functionality that injects services and components on demand and configures the network end-to-end. Unless we address these challenges with sufficient and complete technical solutions first, it is difficult to see how new research initiatives, e.g. autonomic networking, can be brought to a successful outcome. This has been the primary motivation of our research presented in this thesis, which touches upon these issues by exploring potential solutions on the service deployment and network configuration within a network architecture, called FlexiNET, that bears the aforementioned architectural characteristics. We have based our designs on Web services as the de facto standard technology in networks with high integration capability and one of the most promising approaches to future management technologies. Our research has been carried out as part of the FlexiNET European Union IST research project, and we have developed the Dynamic Service Deployment (DSD) functionality, hosted by the FlexiNET Wireless Access Node (FWAN), one of the key architectural components of the FlexiNET architecture.

Αντικείμενο αυτής της διδακτορικής διατριβής είναι η μελέτη και η υλοποίηση ενός ολοκληρωμένου κατανεμημένου συστήματος διανομής δεδομένων σε πραγματικό χρόνο. Η ταχεία ανάπτυξη του Διαδικτύου και η πολυπλοκότητα των υπηρεσιών που προσφέρονται μέσα από αυτό έχει εξαντλήσει τα περιθώρια- όρια της κλασικής αρχιτεκτονικής του εξυπηρετητή και του πελάτη , καθώς, ο συνεχώς αυξανόμενος αριθμός χρηστών που ζητούν διάφορες υπηρεσίες δημιουργούν ένα τεράστιο φορτίο στους εξυπηρετητές, το οποίο δεν είναι σε θέση πια να ικανοποιήσουν. Η αρχιτεκτονική των διομότιμων συστημάτων αποτελεί σήμερα τον πιο υποσχόμενο αντικαταστάτη της αρχιτεκτονικής του εξυπηρετητή-πελάτη για την παροχή υπηρεσιών μέσω του Διαδικτύου. Η υπόθεση αυτή δικαιολογείται, αφού αξιοποιώντας τους πόρους των ίδιων των χρηστών, που αποτελούν πλέον ενεργό κομμάτι του συστήματος, η συγκεκριμένη αρχιτεκτονική μπορεί να εξασφαλίσει κλιμάκωση των συστημάτων αυτών σε αριθμό χρηστών αλλά και σε πόρους, του οποίους και αυτό-διαχειρίζονται για την παροχή οποιασδήποτε υπηρεσίας. Η ανάπτυξη, όμως, διομότιμων συστημάτων προϋποθέτει την επίλυση ενός συνόλου προβλημάτων που προκύπτουν από την κατανεμημένη φύση τους και την πολυπλοκότητα τους. Τα τελευταία χρόνια, η επιστημονική κοινότητα έχει ασχοληθεί εκτενώς με τα συστήματα αυτά και έχει προτείνει τρόπους επίλυσης των προβλημάτων που εμφανίζουν, οι οποίες όμως επικεντρώνονται σε συγκεκριμένες πτυχές τους, με αποτέλεσμα να μην προσφέρουν ακόμα δυνατότητες επαρκούς αξιοποίησης των πλεονεκτημάτων τους. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μελετήθηκαν η ανάπτυξη και η υλοποίηση ενός ολοκληρωμένου κατανεμημένου συστήματος διαμοιρασμού δεδομένων σε πραγματικό χρόνο. Το σύστημα αυτό αποτελείται από τρία διακριτά υποσυστήματα: 1. Ένα διομότιμο σύστημα για το διαμοιρασμό δεδομένων σε πραγματικό χρόνο. Το υποσύστημα αυτό αποτελείται από το γράφο διασύνδεσης των κόμβων που το συγκροτούν και το χρονοπρογραμματιστή που εκτελείται σε κάθε κόμβο. 2. Ένα σύστημα υποστήριξης, το οποίο είναι υπεύθυνο για την παρακολούθηση της λειτουργίας του υποσυστήματος διαμοιρασμού και την παροχή επιπλέον εύρους ζώνης, στην περίπτωση που δεν επαρκούν οι πόροι του πρώτου. 3. Ένα διομότιμο σύστημα για την αποθήκευση και την εύρεση των αντικειμένων που είναι διαθέσιμα προς διανομή μέσω του πρώτου υποσυστήματος. Για την ανάπτυξη του πρώτου υποσυστήματος, αρχικά διερευνήθηκε η φύση της εφαρμογής και ορίστηκαν τα επιθυμητά χαρακτηριστικά. Αυτά είναι ο μικρός χρόνος στησίματος, η ανοχή του σε δυναμικά φαινόμενα, όπως είναι η δυναμική συμπεριφορά των χρηστών και του φυσικού δικτύου, η ικανότητα κλιμάκωσης ως προς τον αριθμό των κόμβων και η ικανότητα για διαμοιρασμό δεδομένων με το μεγαλύτερο δυνατό ρυθμό υπό τον περιορισμό του μέσου εύρους ζώνης των κόμβων που αποτελούν το σύστημα. Στη συνέχεια ακολούθησε η μοντελοποίηση της λειτουργίας των συστημάτων κατανεμημένου διαμοιρασμού μέσα από την οποία προέκυψε η κατάλληλη αρχιτεκτονική ενός τέτοιου συστήματος που εγγυάται τη βέλτιστη εκπλήρωση των παραπάνω χαρακτηριστικών. Η προσφορά της παρούσας διατριβής στην έρευνα του επιστημονικού πεδίου των διομότιμων συστημάτων διαμοιρασμού δεδομένων σε πραγματικό χρόνο συνοψίζεται στα παρακάτω σημεία/συμπεράσματα : • Αντίθετα με τη μέχρι τώρα πρακτική που εφαρμόζεται στα συστήματα κατανεμημένου διαμοιρασμού, είναι αναγκαία η παράλληλη ανάπτυξη του γράφου διασύνδεσης και του χρονοπρογραμματιστή έτσι ώστε να μπορεί το κάθε υποσύστημα να χρησιμοποιήσει με βέλτιστο τρόπο τα χαρακτηριστικά του άλλου. • Ο γράφος διασύνδεσης πρέπει να αντικατοπτρίζει τη θέση των κόμβων στο φυσικό υποδίκτυο και να μπορεί να αυτό-οργανώνεται στις δυναμικές αλλαγές του δικτύου ή του πληθυσμού των κόμβων. • Η λειτουργία του χρονοπρογραμματιστή γίνεται πιο αποτελεσματική όταν διαχωρίζεται σε τρεις διαφορετικούς μηχανισμούς. Στο μηχανισμό δημιουργίας κουπονιών, στο μηχανισμό προ-ενεργής αίτησης πακέτου και στο μηχανισμό απόφασης επόμενου κόμβου προς αποστολή πακέτου. Τέλος, υλοποιήθηκαν κατανεμημένοι αλγόριθμοι για τη δημιουργία και την αυτό-οργάνωση του γράφου διασύνδεσης καθώς και οι απαραίτητοι αλγόριθμοι για την υλοποίηση του χρονοπρογραμματιστή. Οι αλγόριθμοι αυτοί σχεδιάστηκαν με τέτοιο τρόπο έτσι ώστε να χρησιμοποιούν ένα ελάχιστο ποσοστό του εύρους ζώνης των κόμβων χωρίς να συμβιβάζουν την αποτελεσματικότητα και την ταχύτητα σύγκλισής τους. Το δεύτερο ζήτημα που μελετήθηκε είναι η βοηθητική χρήση εξυπηρετητών με στόχο την αδιάλειπτη διάθεση απαραίτητων δικτυακών πόρων (εύρος ζώνης) που απαιτούνται από το σύστημα για τον πλήρη και συνεχή διαμοιρασμό του αντικειμένου. Αναλυτικότερα, ο σύγχρονος διαμοιρασμός βίντεο μέσω διομότιμων συστημάτων απαιτεί τη συνεχή ύπαρξη μέσου εύρους ζώνης συμμετεχόντων κόμβων μεγαλύτερο από το ρυθμό αναπαραγωγής του αντικειμένου που διαμοιράζεται. Αντιθέτως, λόγω της δυναμικής συμπεριφοράς των χρηστών και του απρόβλεπτου μέσου όρου εύρους ζώνης που διατίθεται από τους κόμβους οδηγούμαστε συχνά στη μη ομαλή λειτουργία του συστήματος ή/και στο διαμοιρασμό ενός αντικειμένου με μικρό ρυθμό αναπαραγωγής. Η επίλυση αυτού του προβλήματος απαιτεί την εξασφάλιση του ακριβούς και σε πραγματικό χρόνο υπολογισμού των διαθέσιμων πόρων του συστήματος. Επιπλέον, προϋποθέτει το σχεδιασμό μιας αρχιτεκτονικής που είναι κλιμακούμενη, δηλαδή επιτρέπει την παρακολούθηση συστημάτων στα οποία συμμετέχει πολύ μεγάλος αριθμός χρηστών. Παράλληλα, το προτεινόμενο σύστημα παρακολούθησης και ελέγχου του εύρους ζώνης πρέπει να εισάγει στο σύστημα όσο το δυνατόν μικρότερη κατανάλωση πόρων. Ομοίως, το εύρος ζώνης που συνεισφέρουν οι εξυπηρετητές πρέπει να ελαχιστοποιείται με στόχο την ελαχιστοποίηση του κόστους λειτουργίας. Τέλος, οι συνδέσεις που δημιουργούνται μεταξύ εξυπηρετητών και κόμβων πρέπει να εισάγουν με τη σειρά τους ελάχιστο φορτίο στο δίκτυο του προτεινόμενου συστήματος. Εκμεταλλευόμενοι, λοιπόν, τις ιδιότητες του χρονοπρογραμματιστή που αναπτύχθηκε είμαστε σε θέση μετρώντας ένα μικρό μόνο υποσύνολο κόμβων να εκτιμήσουμε γρήγορα και με ακρίβεια το συνολικό διαθέσιμο εύρος ζώνης του συστήματος. Επιπλέον, μετρώντας κάποιες παραμέτρους του χρονοπρογραμματιστή ανταλλαγής μπλοκ εκτιμούμε δυναμικά το φορτίο που αυτός εισάγει για διαμοιρασμό ανάλογα με τις επικρατούσες συνθήκες. Ο αριθμός των κόμβων αυτών είναι αρκετά μικρός και ανεξάρτητος από τον αριθμό των συμμετεχόντων κόμβων καθιστώντας το προτεινόμενο σύστημα ικανό για εξαιρετική κλιμάκωση. Με τις μετρήσεις αυτές γίνεται εφικτός ο υπολογισμός του εύρους ζώνης που απαιτείται από τους εξυπηρετητές για την ομαλή λειτουργία του συστήματος διαμοιρασμού. Τέλος, με τη βοήθεια ενός δυναμικά προσαρμόσιμου στο δίκτυο γράφου διασύνδεσης επιτυγχάνεται η μέγιστη εκμετάλλευση του εύρους ζώνης που συνεισφέρουν οι εξυπηρετητές και ο διαμοιρασμός του σε κόμβους με τη μικρότερη δυνατή δικτυακή καθυστέρηση. Το προτεινόμενο σύστημα αξιολογήθηκε σε κάθε είδους κατάσταση όπως: αυξομειούμενο μέσο εύρος ζώνης, γρήγορες μεταβολές στο μέσο εύρος ζώνης, μέσο εύρος ζώνης μεγαλύτερο και μικρότερο από το ρυθμό αναπαραγωγής. Η αξιολόγηση απέδειξε ότι ο πλήρης διαμοιρασμός του αντικειμένου, η ελαχιστοποίηση του εύρους ζώνης που συνεισφέρουν οι εξυπηρετητές μέσω της ακριβούς εκτίμησης των διαθέσιμων πόρων και η δυνατότητα εκτίμησης μέσω ενός μικρού υποσυνόλου συμμετεχόντων κόμβων είναι εφικτά κάτω από οποιεσδήποτε συνθήκες. Ο τρίτος στόχος που επιδιώξαμε να εκπληρώσουμε είναι η δημιουργία ενός κατανεμημένου συστήματος αποθήκευσης δεδομένων. Αυτό το σύστημα βασίστηκε στους Κατανεμημένους Πίνακες Κατακερματισμού (ΚΠΚ). Σκοπός αυτού του συστήματος είναι η δημιουργία ενός κατανεμημένου αποθηκευτικού χώρου, αποτελούμενου από πόρους των συμμετεχόντων κόμβων, για την αποθήκευση και ανάκτηση δεδομένων που πρόκειται να διαμοιραστούν. Οι απαιτήσεις ενός τέτοιου συστήματος περιλαμβάνουν την γρήγορη αναζήτηση δεδομένων, τη χρησιμοποίηση του μικρότερου δυνατού ποσοστού εύρος ζώνης για τη δρομολόγηση των αναζητήσεων, τη δυνατότητα εκτέλεσης σύνθετων αναζητήσεων και τη συμμέτοχη των κόμβων στο σύστημα ανάλογα με τους διαθέσιμους πόρους τους. Οι παραπάνω απαιτήσεις είναι αδύνατον να ικανοποιηθούν από έναν μόνο γράφο διασύνδεσης, καθώς προϋποθέτουν ετερόκλητα χαρακτηριστικά από το γράφο. Προκειμένου να είναι εφικτή η γρήγορη δρομολόγηση ο γράφος πρέπει να αντανακλά τη θέση των κόμβων στο φυσικό δίκτυο συνεπώς η εισαγωγή των κόμβων στον γράφο πρέπει επίσης να βασίζεται σε αυτό το χαρακτηριστικό. Η δυνατότητα για σύνθετες αναζητήσεις και η συμμετοχή των κόμβων ανάλογα με τους διαθέσιμους πόρους τους προϋποθέτει την μη ομοιόμορφη κατανομή των δεδομένων στο γράφο καθώς και επίσης και την εισαγωγή των κόμβων σε αυτόν ανάλογα με τους πόρους τους και τα δεδομένα που επιθυμούν να αποθηκεύσουν στο δίκτυο. Στα πλαίσια αυτής της διδακτορικής διατριβής προτείνεται ένα σύστημα κατανεμημένης αποθήκευσης το οποίο αποτελείται από δύο συνδεόμενους γράφους διασύνδεσης και μπορεί να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις που έχουν τεθεί. Αυτοί οι δύο γράφοι είναι: • Ο γράφος διασύνδεσης και δρομολόγησης ο οποίος είναι υπεύθυνος για τη δρομολόγηση των αιτήσεων αναζήτησης. Οι κόμβοι εισέρχονται σε αυτόν ανάλογα με τη θέση τους στο φυσικό δίκτυο. Η παραπάνω συνθήκη συντελεί στην ταχύτατη δρομολόγηση των αιτήσεων αναζήτησης και τη χρησιμοποίηση ελάχιστου εύρους ζώνης για την εκτέλεσή τους. Για τη δημιουργία αυτού του γράφου αναπτύχτηκαν/σχεδιάστηκαν δύο κατανεμημένοι αλγόριθμοι. Ο πρώτος είναι υπεύθυνος για την εισαγωγή ενός κόμβου στο γράφο ανάλογα με τη θέση του στο φυσικό δίκτυο. Ο δεύτερος είναι υπεύθυνος για τη βελτιστοποίηση και προσαρμοστικότητα του γράφου στις δυναμικές αλλαγές των ιδιοτήτων του φυσικού δικτύου ή του πληθυσμού των συμμετεχόντων κόμβων. • Ο γράφος αποθήκευσης δεδομένων. Αυτός ο γράφος είναι υπεύθυνος για την αποθήκευση των δεδομένων στους κόμβους του συστήματος με τέτοιο τρόπο ώστε να είναι δυνατή η σύνθετη αναζήτησή τους καθώς επίσης και η αποθήκευσή τους ανάλογα με τους διαθέσιμους πόρους κάθε κόμβου. Η αξιολόγηση του συστήματος αυτού απέδειξε ότι ο διαχωρισμός της διαδικασίας δρομολόγησης από τη διαδικασία αποθήκευσης δεδομένων με την δημιουργία δύο ξεχωριστών γράφων διασύνδεσης εξασφαλίζει την εκπλήρωση όλων των απαιτήσεων ενός τέτοιου συστήματος. / The subject of this phd thesis is the study and development of a complete distributed system for real time data distribution. The rapid growth of the Internet and the complexity of the provided services, renders the investigation for a new architectural paradigm necessary, since classic server-client architecture has reached its full potential. The main reason for the above is that the continuously increasing number of users demanding a diversity of services generates an enormous overhead on the servers, that can’t be dealt with efficiently. Today, Peer-to-Peer architecture is considered to be the most promising replacement for client-server architecture for providing such services via the Internet. This assumption can be easily justified since, taking advantage of users resources, who now become active members of the system, peer-to-peer architecture can guarantee the scalability of these systems in respect to the number of participating users as well as the amount of data that they can manage. The development, however, of peer-to-peer systems requires the clarification of a set of problems which stem from their distributed nature and their complexity. In recent years, scientific community has been focusing on these systems suggesting a number of solutions, which, however, deal with certain only aspects of them, thus are unable to provide a holistic approach that could benefit from their numerous advantages. The complete distributed system for the real time distribution of data developed in the current dissertation thesis consists of three discrete subsystems: • a peer-to-peer live streaming system. This subsystem consists of an overlay, for the interconnection of peers, and a scheduler, which runs in every peer. • a supporting system, responsible for the monitoring of live streaming system and the supply of extra bandwidth in cases when peers’ aggregated resources are insufficient to sustain the streaming process • a peer-to-peer system for the storage and query of objects available for streaming, aided by the first subsystem described above. For the development of the first subsystem initially we investigated the nature of the application and defined the required characteristics. Those are the small setup time values, the tolerance of the system in dynamic conditions, like the dynamic behavior of the participating users and the dynamic conditions of the underlying network, the increased scalability concerning the number of supported users, and the ability to support streaming rates as high as possible having as constrain the aggregated upload bandwidth of the participating peers. The contribution of the present dissertation in the research of the scientific field of P2P real time data distribution systems is summarized below: 1. in contrast to contemporary practices regarding distributed live streaming systems the parallel development of the overlay and scheduler are necessary in order for the systems to be able to benefit from each other characteristics 2. the overlay should reflect the locations of the peers in the underlying network and be able to self-organize in response to dynamic changes of the peer population and the network conditions 3. the performance of the scheduler is enhanced when it comprises of three different mechanisms: the token generation algorithm, the mechanism of pro-active block request and the mechanism for selecting the next peer for packet transmitting. At last, distributed algorithms for the realization and self-organization of the overlay along with the necessary algorithms for the actualization of the scheduler were developed. These algorithms were designed in a way that allows for the usage of a small percentage of the nodes’ upload capacities without compromising the efficiency and the speed of their convergence A second subject that was studied was the use of supporting servers for the continuous provision of the required resources (upload bandwidth) for the complete and uninterrupted delivery of a stream. In more detail, peer-to-peer live streaming requires the constant presence of aggregated upload bandwidth greater than the rate of the stream being delivered. In contrast, the dynamic behavior of peers and the unpredictable upload bandwidth of nodes and of the conditions of the underlying network, often result in the disturbance of the streaming process and/or the delivery of a stream with low rate. Solving the above problems requires precise and real time monitoring of participating peers’ resources. Moreover, it assumes the development of an architecture which is scalable, allowing for the monitoring of systems with large peers number. Additionally, the proposed monitoring and bandwidth control system should introduce as little overhead as possible to the system, meaning that the amount of bandwidth used by the servers should be the minimum required to support peer-to-peer streaming system. Finally, connections established between servers and nodes should introduce, in their turn, the least possible overhead. Benefitting from the properties of our proposed peer-to-peer live streaming system’s scheduler we manage, by monitoring a small subset of participating peers, to measure with accuracy and in real time the aggregated upload bandwidth of the total participating peers. In addition, by measuring some parameters of the scheduler of bloc exchange we can dynamically estimate the overhead introduced for the distribution depending on the present conditions. The number of nodes is quite small and independent of the number of participant nodes allowing for the exceptional scalability of the proposed system. Because of these measurements the approximation of the bandwidth necessary for the successful performance of the distribution system becomes feasible. The evaluation process proved that the complete distribution of data, the minimization of the available servers bandwidth through the precise estimation of the available resources as well as the potential for estimation of a small subset of participating nodes are possible under any given circumstances. The third goal we tried to achieve is the development of a distributed data storage system. This system is based on DHTs. It aims to create a distributed storage space that consists of resources belonging to participating nodes, for the storage and retrieval of data about to be distributed. The prerequisites of such a system include: - fast routing process - usage of the smallest possible percentage of bandwidth for the querying process - the potential for execution of complex queries and - the participation of nodes in the system depending on their available recourses The above prerequisites can not be met by one only overlay, since they require diverse characteristics/ from the overlay. In order to achieve fast queries the overlay should reflect the location of all nodes in the physical network, therefore the introduction of nodes in the overlay should also rely on the above feature. The potential for complex queries and the participation of nodes depending on their available resources assumes a non-uniform node distribution in the overlay as well as the introduction of nodes in the system depending on their resources and the data needed to be stored in the network. In this work we propose a system for distributed storage that comprises of two interconnected overlays and can achieve all the demands set. The two overlays are described below: - LCAN is responsible for the routing process. Nodes enter this overlay in terms of their location on the physical network. The condition above leads to the fast routing of queries and the usage of the least possible bandwidth for their execution. In order to design this overlay the development of two distributed algorithms was necessary. The first one performs the introduction of nodes in the overlay according to their location in the network. The second distributed algorithm is responsible for the optimization and the adjustability of the overlay to the dynamic changes of the physical network properties or the participating nodes population. - VCAN. This is responsible for the storage of data in the nodes of the system in a way their storage according to each node’s available resources becomes feasible, while complex queries can be performed. The evaluation of the system has proved that the separation of the routing process from the data storage process with the creation of two separate overlays can result in the successful achievement of all prerequisites set by a distributed data storage system.