Σκοπός του μαθήματος είναι η διδασκαλία βασικών αρχών και τεχνικών σχεδίασης, δημιουργίας και επαλήθευσης πρωτοκόλλων σε τηλεπικοινωνιακά δίκτυα και κατανεμημένα συστήματα. Οι γνώσεις που αποκτούν οι σπουδαστές, εστιάζουν στην αναγνώριση εννοιών, θεωριών, οντοτήτων και τεχνολογιών, που σχετίζονται με τα πρωτόκολλα και την επικοινωνία διεργασιών σε κατανεμημένα συστήματα. Σε αυτό το επίπεδο ασκούν τόσο τις αναλυτικές όσο και τις συνθετικές δεξιότητες τους, στις αρχές σχεδιασμού (εστίαση σε έλεγχο λαθών, έλεγχο ροής και λειτουργική επαλήθευση) και τους βασικούς κανόνες μοντελοποίησης και επαλήθευσης και υλοποίησης πρωτοκόλλων, ως εργαλεία ανάπτυξης και βελτιστοποίησης τηλεπικοινωνιακών συστημάτων και τεχνολογιών.

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής θα πρέπει να:

• Κατανοεί τις βασικές έννοιες της πολύ-επίπεδης ιεραρχικής σχεδίασης τηλεπικοινωνιακών συστημάτων (OSI, TCP/IP stack).
• Κατανοεί τη λειτουργική δομή και τα στοιχεία από τα οποία αποτελείται ένα πρωτόκολλο
• Αναλύει τη λειτουργία και εντοπίζει βασικά σχεδιαστικά ελαττώματα ενός πρωτοκόλλου.
• Κατανοεί τις βασικές αρχές και τεχνικές του ελέγχου σφαλμάτων (error control) και του ελέγχου ροής (flow control).
• Αναλύει και σχεδιάζει κατανεμημένες διεργασίες πρωτοκόλλων με χρήση διαγραμμάτων SDL
• Αναλύει και σχεδιάζει μοντέλα επαλήθευσης πρωτοκόλλων με χρήση της μετα-γλώσσας PROMELA
• Εκτιμά τις επιδόσεις πρωτοκόλλων εντοπίζοντας αδιέξοδα, ατέρμονους κύκλους και αντικανονικούς τερματισμούς.

• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων σχετικών τεχνολογιών
• Λήψη αποφάσεων
• Αυτόνομη / Ομαδική εργασία
• Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής, παραγωγικής και επαγωγικής σκέψης

Σύντομη περιγραφή

• Ιστορική Αναδρομή, Εξέλιξη Πρωτοκόλλων, Κρίσιμες Εφαρμογές.
• Δομή και Στοιχεία Πρωτοκόλλων: ορισμοί και προβλήματα (εφαρμογή: Lynch protocol).
• Ιεραρχική Σχεδίαση Πρωτοκόλλων: OSI Layering, μορφοποίηση PDUs, TCP/IP stack.
• Βασικές αρχές και τεχνικές ελέγχου σφαλμάτων (error control), ανίχνευση και διόρθωση.
• Κωδικοποίηση & πλεονασμός: van Lint code, νόμος C. Shannon για τα όρια της κωδικοποίησης.
• ∆ιαγράμματα Ροής (τυποποίηση SDL), ∆ιαγράμματα Ακολουθίας Μηνυμάτων (MSCs)
• Βασικές αρχές ελέγχου ροής (flow control), υπερχείλιση, καθήλωση, πίστωση, timeout.
• Χρήση αριθμών ακολουθίας (εφαρμογές: Alternating Bit Protocol, Sliding Window), έλεγχος επανεκπομπών (οικογένεια πρωτοκόλλων ARQ).
• Μοντέλα Επαλήθευσης Πρωτοκόλλων: εισαγωγή στην μετα-γλώσσα PROMELA.
• Ορισμός local / global μεταβλητών, κανάλια μηνυμάτων, διεργασίες, ασύγχρονη και σύγχρονη εκτέλεση.
• Απαιτήσεις ορθότητας, ισχυρισμοί (assertions), αναλλοίωτες (invariants), χρονικές απαιτήσεις.
• Υλοποίηση και επαλήθευση πρωτοκόλλων (Lynch, Alternating Bit Protocol, Sliding Window, κ.ο.κ) σε εργαλεία σχεδιασμού SDL flow charts (MS Visio, OpenOffice Draw, κ.ο.κ.) και της μετα-γλώσσας PROMELA (XSpin). 

Η γλώσσα αξιολόγησης είναι η ελληνική, με την εξαίρεση των εισερχόμενων σπουδαστών Erasmus οι οποίοι αξιολογούνται στην αγγλική. Το μάθημα είναι μικτό και αξιολογείται ανεξάρτητα στο θεωρητικό και στο εργαστηριακό του σκέλος. Ο τελικός βαθμός του μαθήματος προκύπτει από τη μέση τιμή της επίδοσης του σπουδαστή στο θεωρητικό και στο εργαστηριακό μέρος. Για το θεωρητικό σκέλος, πραγματοποιείται γραπτή τελική εξέταση με (ελάχιστη) βαρύτητα 80% και ενδιάμεση αξιολόγηση (πρόοδος) με (μέγιστη) βαρύτητα 20%. Η γραπτή τελική και ενδιάμεση εξέταση μπορεί να περιλαμβάνει: ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής (multiple choice questions), επίλυση προβλημάτων εφαρμογής των γνώσεων που αποκτήθηκαν και ανάλυση και συγκριτική αξιολόγηση στοιχείων θεωρίας. Για το εργαστηριακό σκέλος, πραγματοποιείται σειρά (τουλάχιστον 4) ενδιάμεσων και μίας τελικής αξιολογήσεων. Για τις περιπτώσεις σπουδαστών με αποδεδειγμένη μαθησιακή δυσκολία (π.χ. δυσλεξία), η γραπτή εξέταση μπορεί να συνοδεύεται από σύντομη προφορική εξέταση στα ίδια θέματα με εκείνα της γραπτής εξέτασης.

1.    G. J. Holzmann, Design & Validation of Computer protocols, Prentice Hall, 1991
2.    G. J. Holzmann, The SPIN Model Checker: Primer and Ref. Manual, ISBN:0-32122862-6, Addison-Wesley Professional, 2003
3. Tanenbaum, A., & van Steen, M., Κατανεμημένα Συστήματα: αρχές και υποδείγματα, 1η έκδ., ΚΛΕΙ∆ΑΡΙΘΜΟΣ, ISBN: 960-209-924-0, 2006 (κωδικός στον Εύδοξο: 13777)
4. ∆ουληγέρης, Χ., Σύγχρονα Τηλεπικοινωνιακά και ∆ικτυακά Πρωτόκολλα, 3η έκδ., Νέων Τεχνολογιών, ISBN: 978-960-578-083-8, 2021 (κωδικός στον Εύδοξο: 102125367)
5. Μητρόπουλος, Σ., Κατανεμημένα Πληροφοριακά Συστήματα και ∆ιαχείρισή τους, 1η έκδ., ΚΑΛΛΙΠΟΣ Ανοικτές Ακαδημαϊκές Εκδόσεις, ISBN: 9786182280722, 2023 (κωδικός στον Εύδοξο: 122137426)

https://eclass.uop.gr/courses/DS103

https://eclass.uop.gr/courses/DS102