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. / -

Τα νέφη υπολογιστών γίνονται ολοένα και πιο σημαντικά για εφαρμογές διαχείρισης δεδομένων, λόγω της δυνατότητας που προσφέρουν για διαχείριση πολύ μεγάλου όγκου δεδομένων. Καθημερινά προκύπτουν νέα προβλήματα, που η λύση τους απαιτεί αποδοτικές και κλιμακώσιμες εφαρμογές για την επεξεργασία αυτού του τεράστιου όγκου πληροφορίας. Κεντρικό ρόλο σε αυτόν τον τομέα κατέχουν τα συστήματα αποθήκευσης κλειδιού-τιμής σε νέφη υπολογιστών (cloud key-value stores), καθώς και συστήματα παράλληλης επεξεργασίας μεγάλης ποσότητας δεδομένων όπως το MapReduce. Τα ερωτήματα διαστημάτων εμφανίζονται συχνά σε πραγματικές εφαρμογές. Η εργασία αυτή ασχολείται με ερωτήματα διαστημάτων σε περιβάλλοντα νεφών υπολογιστών με κορυφαία εφαρμογή τα χρονικά ερωτήματα (temporal queries). Τέτοια ερωτήματα επικεντρώνονται συνήθως στο να απαντήσουν ποια γεγονότα συνέβησαν ή συνέβαιναν κατά την διάρκεια ενός χρονικού διαστήματος. ́Ομως τα παραδοσιακά συστήματα για τη διαχείριση τέτοιου είδους ερωτημάτων δεν μπορούν να αντεπεξέλθουν στον όγκο δεδομένων που παράγονται τη σημερινή εποχή από ορισμένες εφαρμογές, με αποτέλεσμα να μην υπάρχει μία αποδοτική λύση. Για να αντιμετωπιστεί το πρόβλημα αυτό προτείνεται η χρήση συστημάτων νεφών υπολογιστών, τέτοιων που θα καταστήσουν διαχειρίσιμο αυτόν τον τεράστιο όγκο δεδομένων. Τα υπάρχοντα, όμως, έως σήμερα συστήματα νεφών υπολογιστών δεν διαθέτουν τη δυνατότητα υποστήριξης τέτοιου είδους ερωτημάτων. Στην εργασία αυτή, αρχικά, μελετήθηκε το πρόβλημα και οι σχετικές λύσεις που είχαν προταθεί παλαιότερα, όπως πχ. τα δέντρα ευθυγράμμων τμημάτων (Segment trees). Αυτές οι δομές επιτρέπουν την απάντηση των ερωτημάτων που περιγράφονται παραπάνω με αποδοτικό τρόπο. Στη συνέχεια μελετήθηκε η δυνατότητα εφαρμογής τους σε περιβάλλοντα νεφών υπολογιστών, ενώ διερευνήθηκαν πιθανές εναλλακτικές λύσεις που θα εκμεταλλεύονται καλύτερα τις δυνατότητες που προσφέρουν τα συστήματα αυτά. Η μελέτη αυτή οδήγησε στην δημιουργία νέων δομών δεδομένων και αλγορίθμων, ή τροποποιήσεις των υπαρχόντων, που βοηθούν στην αποδοτική επίλυση του προβλήματος. Τέλος πραγματοποιήθηκε σύγκριση της απόδοσης των λύσεων και τον αλγορίθμων που προτείνονται με τις ήδη υπάρχουσες. Τα αποτελέσματα της σύγκρισης έδειξαν βελτίωση του χρόνου εκτέλεσης έως και μία τάξης μεγέθους σε μερικές περιπτώσεις. / The cloud is becoming increasingly more important for data management applications, as it can seamlessly handle huge amounts of data. New problems arise on a daily basis and can only be solved by the use of efficient and scalable applications that can process these data. Cloud key-value storage systems play a crucial role in this new field, along with systems like MapReduce that can distributedly process huge amounts of data. One of these problems appearing often is supporting interval queries, an efficient solution for which is lacking in the field of cloud key-value stores. This thesis deals with this problem, and more specifically with the problem of temporal queries. This kind of queries try to answer what happened during a specific time range. But in recent years there has been an explosion in how much data are produced from some applications, rendering traditional systems incapable of handling them. For handling this amount of data the use of cloud key-value stores is suggested. But these systems don't have any special functionality for enabling them to answer those queries. First, in this thesis, older solutions where studied, such as Segment Trees. These kinds of data structures can answer the queries described above in an efficient way. After that, it was studied whether these data structures can be deployed on top of cloud key-value stores, additionally other solutions were investigated that could take better advantage of these systems. Finally, the efficiency of these new methods is compared with those already existing. The comparisons results showed even an order of magnitude improvement on some occasions.

Η υποστήριξη μικρών ομάδων, (που απαρτίζονται από 2-6 μέλη), οι οποίες συνεργάζονται για την επίτευξη κοινών στόχων, αποτελεί αντικείμενο έρευνας τόσο ανθρωπιστικών όσο και τεχνολογικών επιστημονικών πεδίων. Σήμερα, η τεχνολογία διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη συνεργασία ομάδων με διάφορους τρόπους: ως μέσο που επιτρέπει τo διάλογο από απόσταση ή εκ του σύνεγγυς, το διαμοιρασμό πόρων, τη συντήρηση και καθοδήγηση των μελών της ομάδας, το συντονισμό τους κλπ. Επιπλέον, μπορεί να υποστηρίξει σε μεγάλο βαθμό τον ερευνητή στην ανάλυση των δεδομένων που προκύπτουν από δραστηριότητες αυτού του τύπου με κατάλληλες μεθόδους και εργαλεία. O όρος groupware ή collaborative software (Ellis, Gibbs, Rein, 1991), ο οποίος αποδίδεται στη διατριβή αυτή ως συνεργατικό λογισμικό, περιλαμβάνει υπολογιστικά συστήματα τα οποία προορίζονται για την υποστήριξη ομάδων ανθρώπων διαφορετικών μεγεθών, οι οποίες εμπλέκονται σε δραστηριότητες με κοινούς στόχους. Συστήματα αυτού του τύπου μπορεί να είναι είτε γενικού σκοπού, όπως ηλεκτρονικό ταχυδρομείο, chat, συστήματα τηλεδιάσκεψης, φόρουμ συζητήσεων, wiki κλπ., είτε ειδικά λογισμικά που έχουν κατασκευαστεί για να υποστηρίζουν τη συνεργασία και κάποιες συνεργατικές δραστηριότητες στο χώρο εργασίας ή μάθησης. Προβλήματα που σχετίζονται με τη σχεδίαση συνεργατικού λογισμικού αφορούν αφενός την καλύτερη υποστήριξη των συνεργατικών δραστηριοτήτων, την κατανόηση της τυπικής συμπεριφοράς των μελών των ομάδων και της υποστήριξης που η τρέχουσα τεχνολογία είναι σε θέση να τους προσφέρει. Για το σκοπό αυτό είναι σημαντικό να γίνουν κατανοητοί οι παράγοντες που επηρεάζουν τη συμπεριφορά των ομάδων με αυτά τα χαρακτηριστικά. Η Ψυχολογία (και ειδικότερα η Γνωστική Ψυχολογία) και η Κοινωνιολογία είναι δύο επιστημονικοί κλάδοι που ασχολούνται με την μελέτη της συμπεριφοράς ατόμων που συνεργάζονται σε μικρές ομάδες. Οι επιστήμες αυτές προτείνουν μοντέλα τα οποία περιγράφουν χαρακτηριστικά των συμπεριφορών αυτών. Από αυτές τις επιστημονικές περιοχές αναδεικνύονται στα επόμενα κεφάλαια ορισμένοι από τους παράγοντες που επηρεάζουν τη συμπεριφορά των ατόμων κατά τη συνεργασία ούτως ώστε να διατυπωθεί τελικά πρόταση για το ρόλο της τεχνολογίας στον έλεγχο των παραγόντων αυτών. Η παρούσα διατριβή ασχολείται με το θέμα αφενός της ανάλυσης της συμπεριφοράς και αφετέρου της υποστήριξης με κατάλληλο συνεργατικό λογισμικό μικρών ομάδων που εμπλέκονται σε συνεργατικές δραστηριότητες με στόχο τη μάθηση. Στα πλαίσια αυτά έχουν τεθεί επί μέρους στόχοι, οι οποίοι επιτρέπουν την εμβάθυνση στην περιοχή αυτή: Πρώτος στόχος αποτελεί η ανάλυση ορισμένων κοινωνικών και τεχνολογικών παραμέτρων που επηρεάζουν τη συνεργασία μικρών ομάδων, εν συνεχεία η σχεδίαση και ανάπτυξη ενός πρωτότυπου συνεργατικού λογισμικού το οποίο επιτρέπει τη ρύθμιση των παραμέτρων αυτών, ούτως ώστε να είναι δυνατή η σχεδίαση συνεργατικών δραστηριοτήτων με διαφορετικά χαρακτηριστικά και να είναι δυνατός ο έλεγχος ισχύος των σχετικών θεωρητικών υποθέσεων που αφορούν στην επίδραση τους στη συνεργασία. Για την εξακρίβωση των υποθέσεων αυτών, επιδιώκεται η υποστήριξη της ανάλυσης της συνεργατικής δραστηριότητας της ομάδας όπως καταγράφεται από το ίδιο το συνεργατικό λογισμικό με κατάλληλα εργαλεία και μεθόδους ανάλυσης. Με σχετικές εμπειρικές μελέτες γίνεται έλεγχος της αποτελεσματικότητας των συστημάτων που έχουν αναπτυχθεί είτε ως προς την δυνατότητα υποστήριξης της συνεργατικής συμπεριφοράς, είτε ως προς τη δυνατότητα ανάλυσης της συμπεριφοράς αυτής. Η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε για την επίτευξη των στόχων αυτών είναι η εξής. 1. Σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε αρχικά μία πλατφόρμα η οποία επιτρέπει την ανάπτυξη συνεργατικών εφαρμογών με παραμετρικά χαρακτηριστικά. Ο όρος «παραμετρικός» αναφέρεται στο γεγονός ότι στις εφαρμογές αυτές ορισμένοι όροι της συνεργασίας μπορεί κάθε φορά να μεταβάλλονται ώστε να υποστηρίζουν προσδοκώμενη συμπεριφορά των μελών της ομάδας. 2. Κατόπιν δημιουργήθηκε ένα μοντέλο καταγραφής της συνεργατικής δραστηριότητας και μια μεθοδολογία ανάλυσης αυτής. Η μοντελοποίηση αυτή βοηθάει, εκτός των άλλων, στην δημιουργία μετρικών για την υποστήριξη του αναλυτή της συνεργασίας. Τελικά, αναπτύχθηκαν συγκεκριμένα εργαλεία που υποστηρίζουν την μοντελοποίηση αυτή και τα οποία δημιουργούν οπτικοποιήσεις της συνεργατικής δραστηριότητας. 3. Τέλος, με τη βοήθεια δύο διαφορετικών παραμετρικών εφαρμογών (του συνεργατικού λογισμικού ModellingSpace και Synergo) και της μεθοδολογίας ανάλυσης των δεδομένων που προέκυψαν από τη χρήση των εφαρμογών αυτών, διατυπώθηκαν υποθέσεις σε σχέση με συγκεκριμένες παραμέτρους και τον τρόπο που επηρεάζουν τη συνεργασία και διεξήχθησαν εμπειρικές μελέτες για την επιβεβαίωση των υποθέσεων αυτών. Τα συμπεράσματα που προέκυψαν από τις μελέτες αυτές απέδειξαν αφενός ότι η παραμετρική πλατφόρμα που σχεδιάστηκε είναι πράγματι ικανή να βοηθήσει στη δημιουργία ποικίλων συνεργατικών εφαρμογών με παραμετρικούς όρους συνεργασίας και αφετέρου ότι η μεθοδολογία ανάλυσης των συνεργατικών δεδομένων μπορεί πράγματι να βοηθήσει την ανάλυση δεδομένων από συνεργατικές δραστηριότητες και να υποστηρίξει την περαιτέρω κατανόηση των σύνθετων φαινομένων που παρατηρούνται κατά τη συνεργασία μικρών ομάδων με στόχο τη μάθηση. / -

Η παρούσα διπλωματική εργασία εξερευνά την αξιοποίηση εκπαιδευτικού λογισμικού ανοικτού κώδικα για την υποστήριξη της διδασκαλίας των μαθημάτων της «Αρχιτεκτονικής υπολογιστή» και του «Μικροπρογραμματισμού». Μετά από μία προσεκτική έρευνα επιλέγεται το MythSim, το οποίο και προσαρμόζεται κατάλληλα στην ελληνική γλώσσα. Το λογισμικό αξιολογείται για την παιδαγωγική και εκπαιδευτική αξιοποίησή του, ενώ σχεδιάζεται και ένα πλήρες σύνολο δραστηριοτήτων με σκοπό να μυήσουν σταδιακά τον μαθητευόμενο στον προγραμματισμό σε χαμηλό επίπεδο. / This diploma exploits the benefits of an educational open source software in supporting the teaching of "Computer architecture" and "Microprogramming". After a careful search the MythSim software is selected and adapted to the modern greek language. The software is evaluated for its pedagogical and educational use and a complete set of activities is designed to gradually initiate the student in low-level programming.

Τα τελευταία χρόνια το Διαδίκτυο αναπτύσσεται και επεκτείνεται με εκθετικούς ρυθμούς τόσο σε επίπεδο πλήθους χρηστών όσο και σε επίπεδο παρεχόμενων υπηρεσιών. Η ευρεία χρήση των κατανεμημένων βάσεων δεδομένων, των κατανεμημένων υπολογιστών και των τηλεπικοινωνιακών εφαρμογών βρίσκει άμεση εφαρμογή και αποτελεί θεμελιώδες στοιχείο στις επικοινωνίες, στην άμυνα, στις τράπεζες, στα χρηματιστήρια, στην υγεία, στην εκπαίδευση και άλλους σημαντικούς τομείς. Το γεγονός αυτό, έχει κάνει επιτακτική την ανάγκη προστασίας των υπολογιστικών και δικτυακών συστημάτων από απειλές που μπορούν να τα καταστήσουν τρωτά σε κακόβουλους χρήστες και ενέργειες. Αλλά για να προστατεύσουμε κάτι θα πρέπει πρώτα να καταλάβουμε και να αναλύσουμε από τι απειλείται. Η διαθεσιμότητα αξιόπιστων μοντέλων σχετικά με τη διάδοση απειλών στα δίκτυα υπολογιστών, μπορεί να αποδειχθεί χρήσιμη με πολλούς τρόπους, όπως το να προβλέψει μελλοντικές απειλές ( ένα νέο Code Red worm) ή να αναπτύξει νέες μεθόδους αναχαίτισης. Αυτή η αναζήτηση νέων και καλύτερων μοντέλων αποτελεί ένα σημαντικό τομέα έρευνας στην ακαδημαϊκή και όχι μόνο κοινότητα. Σκοπός της παρούσης εργασίας είναι η παρουσίαση κάποιων βασικών επιδημιολογικών μοντέλων και κάποιων παραλλαγών αυτών. Αναλύουμε για κάθε μοντέλο τις υποθέσεις που έχουν γίνει, τα δυνατά και αδύνατα σημεία αυτών. Αυτά τα μοντέλα χρησιμοποιούνται σήμερα εκτεταμένα προκειμένου να μοντελοποιηθεί η διάδοση αρκετών απειλών στα δίκτυα υπολογιστών, όπως είναι για παράδειγμα οι ιοί και τα σκουλήκια ( viruses and worms). Θα πρέπει εδώ να αναφέρουμε ότι οι ιοί υπολογιστών και τα σκουλήκια (worms) είναι οι μόνες μορφές τεχνητής ζωής που έχουν μετρήσιμη επίδραση-επιρροή στη κοινωνία. Επίσης αναφέρουμε συγκεκριμένα παραδείγματα όπως το Code Red worm, τον οποίων η διάδοση έχει χαρακτηριστεί επιτυχώς από αυτά τα μοντέλα. Τα επιδημιολογικά αυτά μοντέλα που παρουσιάζουμε και αναλύουμε είναι εμπνευσμένα από τα αντίστοιχα βιολογικά, που συναντάμε σήμερα σε τομείς όπως είναι για παράδειγμα ο τομέας της επιδημιολογίας στην ιατρική που ασχολείται με μολυσματικές ασθένειες. Αναλύουμε τις βασικές στρατηγικές σάρωσης που χρησιμοποιούν σήμερα τα worms προκειμένου να βρουν και να διαδοθούν σε νέα συστήματα. Παρουσιάζουμε τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα αυτών. Επίσης παρουσιάζουμε αναλυτικά κάποιες βασικές κατηγορίες δικτύων που συναντάμε σήμερα και χαρακτηρίζουν τα δίκτυα υπολογιστών. Η γνώση αυτή που αφορά την τοπολογία των δικτύων είναι ένα απαραίτητο στοιχείο που σχετίζεται άμεσα με τη διάδοση κάποιων απειλών που μελετάμε στη συγκεκριμένη εργασία. Τέλος παρουσιάζουμε και αναλύουμε ένα δικό μας μοντέλο διάδοσης απειλών με τη χρήση ενός συστήματος διαφορικών εξισώσεων βασιζόμενοι στο θεώρημα του Wormald. Θεωρούμε ότι τα δίκτυα email, Instant messaging και P2P σχηματίζουν ένα social δίκτυο. Αυτά τα δίκτυα μακροσκοπικά μπορούν να θεωρηθούν σαν μία διασύνδεση ενός αριθμού αυτόνομων συστημάτων. Ένα αυτόνομο σύστημα είναι ένα υποδίκτυο που διαχειρίζεται από μία και μόνο αρχή. Παρουσιάζουμε λοιπόν ένα μοντέλο διάδοσης βασισμένο σε αυτή τη δομή δικτύου που θα αναλύσουμε, καθώς και στις συνήθειες επικοινωνίας των χρηστών. Το μοντέλο αυτό ενσωματώνει τη συμπεριφορά των χρηστών με βάση κάποιες παραμέτρους που ορίζουμε. Επίσης προτείνουμε ένα πιο ρεαλιστικό μοντέλο σχετικά με τη προοδευτική ανοσοποίηση των συστημάτων. Η μοντελοποίηση του δικτύου έγινε με βάση το Constraint Satisfaction Problem (CSP). Χρησιμοποιώντας αυτό το μοντέλο που προτείνουμε, μπορούμε να καθορίσουμε τη διάδοση κάποιων απειλών όταν δεν έχουμε εγκατεστημένο κάποιο πρόγραμμα προστασίας ή σωστά ενημερωμένους χρήστες. / In recent years the Internet grows and expands exponentially rates at many levels of users and service level. The widespread use of distributed databases, distributed computing and telecommunications applications is directly applicable and is an essential element in the communications, defense, banks, stock exchanges in the health, education and other important areas. This has made imperative the need to protect computer and network systems from threats that may make them vulnerable to malicious users and actions. But to protect something you must first understand and analyze what is threatened. The availability of reliable models for the spread of threats to computer networks, may prove useful in many ways, such as to predict future threats (a new Code Red worm) or develop new methods of containment. This search for new and better models is an important area of research in the academic community and not only. The purpose of this work is to present some basic epidemiological models and some variations thereof. We analyze each model assumptions made, the strengths and weaknesses of these. These models are currently used extensively to disseminate montelopoiithei several threats to computer networks, eg viruses and worms (viruses and worms). It should be mentioned here that the computer viruses and worms (worms) are the only artificial life forms that have a measurable impact-influence in society. Also cite specific examples, such as Code Red worm, whose spread has been described successfully by these models. Epidemiological models are presented and analyzed are inspired by their biological, which have been created in areas such as for example the field of epidemiology in medicine that deals with infectious diseases. We analyze the basic scanning strategies used today to find worms and spread to new systems. We present the advantages and disadvantages of these. Also present in detail some basic types of networks which have been characterized and computer networks. This knowledge on the topology of networks is an essential element directly related to the dissemination of some threats are studying in this work. Finally we present and analyze our own model proliferation threats using a system of differential equations based on the theorem of Wormald. We believe that networks email, Instant messaging and P2P form a social network. These networks can be considered macroscopically as an interconnection of a number of autonomous systems. An autonomous system is a subnet managed by a single authority. Presents a diffusion model based on the network structure to be analyzed, and the communication habits of users. This model incorporates the behavior of users based on some parameters set. Also propose a more realistic model of the progressive immune systems. The modeling system was based on the Constraint Satisfaction Problem (CSP). Using this model we propose, we can determine the spread of some threats when we have established a protection program or properly informed users.

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.

- / -

Με την ολοένα και αυξανόμενη τάση για ενσωματωμένα (embedded) και φορητά υπολογιστικά συστήματα της σύγχρονης εποχής, έχειδημιουργηθεί ένας ολόκληρος επιστημονικός κλάδος γύρω από τεχνικές βελτιστοποίησης μεταγλωττιστών για ειδικούς πυρήνες λογισμικού που εκτελούνται στα συστήματα αυτά. Κάνοντας χρήση τεχνικών βελτιστοποίησης τα κέρδη είναι πολλαπλά. Καταρχήν οι πυρήνες μπορούν να ολοκληρώσουν το χρόνο που απαιτείται για να ολοκληρωθεί η εκτέλεση τους σε πολύ μικρότερο διάστημα, έχοντας πολύ μικρότερες απαιτήσεις μνήμης. Επίσης μειώνονται οι ανάγκες τους σε επεξεργαστική ισχύ κάτι το οποίο άμεσα οδηγεί στη μείωση κατανάλωσης ενέργειας, στην αύξηση αυτονομίας τους σε περίπτωση που μιλάμε για φορητά συστήματα και στις ανάγκες για ψύξη των συστημάτων αυτών καθώς εκλύονται πολύ μικρότερα ποσά ενέργειας. Έτσι λοιπόν επιτυγχάνονται κέρδη σε πολλούς τομείς (χρόνος εκτέλεσης, ανάγκες μνήμης, αυτονομία, έκλυση θερμότητας) καθιστώντας τον κλάδο των βελτιστοποιήσεων ένα από τους πιο ταχέως αναπτυσσόμενους κλάδους. Εκτός όμως από την σκοπιά της αύξησης επιδόσεων, στην περίπτωση των ενσωματωμένων συστημάτων πραγματικού χρόνου (real time operations) που όταν ξεπερνιούνται οι διορίες χρόνου εκτέλεσης οδηγούνται σε υποβαθμισμένες επιδόσεις (soft real time) και ειδικότερα στην περίπτωση αυτών που οδηγούνται σε αποτυχία όταν ξεπερνιούνται οι διορίες αυτές (hard real time operations), οι τεχνικές αυτές αποτελούν ουσιαστικά μονόδρομο για την υλοποίηση των συστημάτων αυτών σε λογικά επίπεδα κόστους. Η διαδικασία όμως της ανάπτυξης βελτιστοποιήσεων δεν είναι αρκετή καθώς είναι εξίσου σημαντικό το κατά πόσο οι βελτιστοποιήσεις αυτές ταιριάζουν στην εκάστοτε αρχιτεκτονική του συστήματος. Εάν δε ληφθεί υπόψη η αρχιτεκτονική του συστήματος που θα εφαρμοστούν, τότε οι βελτιστοποιήσεις μπορούν να οδηγήσουν σε αντίθετα αποτελέσματα υποβαθμίζοντας την απόδοση του συστήματος. Στην παρούσα διπλωματική εργασία βελτιστοποιείται η διαδικασία πολλαπλασιασμού διανύσματος με πίνακα toeplitz. Κατά την εκπόνηση της αναπτύχθηκε πληθώρα χρονοπρογραμματισμών που στοχεύουν στην βελτιστοποίηση της διαδικασίας αυτής. Μετά από μια εις βάθους μελέτη της ιεραρχίας μνήμης και των τεχνικών βελτιστοποίησης που προσφέρονται για αποδοτικότερη εκμετάλλευσή της, αλλά και των κυριότερων τεχνικών βελτιστοποίησης μεταγλωττιστών, παρουσιάζονται οι κυριότεροι χρονοπρογραμματισμοί, από όσους αναπτύχθηκαν, με τον κάθε ένα να προσφέρει κέρδος σε διαφορετικές αρχιτεκτονικές συστημάτων. Κατά αυτό τον τρόπο αναπτύσσεται ένα εργαλείο που δέχεται σαν είσοδο την αρχιτεκτονική του συστήματος πάνω στο οποίο πρόκειται να γίνει βελτιστοποίηση του εν λόγω πυρήνα, αποκλείονται αρχικά οι χρονοπρογραμματισμοί που δεν είναι κατάλληλοι για την συγκεκριμένη αρχιτεκτονική, ενώ για τους υποψήφιους πιο αποδοτικούς γίνεται εξερεύνηση ούτως ώστε να επιλεγεί ο αποδοτικότερος. / --

Σκοπός της παρούσας ερευνητικής εργασίας είναι πρώτον να διερευνηθεί ο ρόλος του ηλεκτρονικού υπολογιστή σε ένα πραγματικό περιβάλλον τάξης, δηλαδή εάν ο υπολογιστής μπορεί να λειτουργήσει ως μέσο που οδηγεί τη σκέψη των παιδιών στην οικοδόμηση ενός πρόδρομου μοντέλου για το φαινόμενο του φωτός. Δεύτερον είναι να διερευνηθεί εάν οι νοητικές παραστάσεις των παιδιών μεταβάλλονται και σε ποιο βαθμό μετά τη διδασκαλία του φαινομένου με τον ηλεκτρονικό υπολογιστή. Η εργασία αποτελείται από τέσσερα βασικά μέρη. Το 1ο Μέρος αποτελεί θεωρητικό πλαίσιο στο οποίο στηρίζεται η έρευνα. Γίνεται αναφορά στις νοητικές παραστάσεις, στο επιστημονικό μοντέλο για το φως, στις φυσικές επιστήμες ως διδακτικό αντικείμενο, στη χρήση των ΤΠΕ ως μέσο για τη διδασκαλία των φυσικών επιστημών και επίσης παρουσιάζεται βιβλιογραφική ανασκόπηση αναφορικά με το φαινόμενο του φωτός. Στο 2ο Μέρος παρουσιάζεται η μεθοδολογία της έρευνας. Αναλύονται ο σκοπός και τα ερευνητικά ερωτήματα, προσδιορίζεται το είδος της έρευνας, το δείγμα, το ερευνητικό εργαλείο και περιγράφεται η διεξαγωγή της έρευνας. Ακολουθεί το 3ο Μέρος με την παρουσίαση των αποτελεσμάτων για τις συνεντεύξεις του προ-τεστ και μετά-τεστ και με την αξιολόγηση της διδακτικής παρέμβασης. Τέλος, στο 4ο Μέρος υπάρχουν τα συμπεράσματα, καθώς και οι προτάσεις της έρευνας. / --

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.)