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 τους βασικούς κανόνες μοντελοποίησης, επαλήθευσης και υλοποίησης πρωτοκόλλων, ως εργαλεία ανάπτυξης και βελτιστοποίησης τηλεπικοινωνιακών συστημάτων και τεχνολογιών.

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

• Κατανοεί τις βασικές έννοιες της πολύ-επίπεδης ιεραρχικής σχεδίασης τηλεπικοινωνιακών συστημάτων (OSI).
• Κατανοεί τη 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 με χρήση διαγραμμάτων SDL
• Αναλύει και σχεδιάζει μοντέλα επαλήθευσης πρωτοκόλλων με χρήση της 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).
• Ιεραρχική Σχεδίαση Πρωτοκόλλων: OSI Layering, μορφοποίηση PDUs.
• 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 (ARQ).
• Μοντέλα Επαλήθευσης Πρωτοκόλλων: εισαγωγή στην 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, κ.α.). Η οργάνωση του μαθήματος σε εβδομάδες είναι η ακόλουθη.

Θεματικές ενότητες ανά εβδομάδα

1. 1η εβδομάδα: Ιστορική αναδρομή – διαδικαστικά
2. 2η εβδομάδα: Ιστορική αναδρομή – Clayton Tunnel
3. 3η εβδομάδα: Στοιχεία / ∆ομή πρωτοκόλλων: ορισμός και ιεραρχική σχεδίαση
4. 4η εβδομάδα: Στοιχεία / ∆ομή πρωτοκόλλων: OSI, TCP/IP models
5. 5η εβδομάδα: Έλεγχος σφαλμάτων: βασικές αρχές, coding rate
6. 6η εβδομάδα: Έλεγχος σφαλμάτων: Van Lint coding, Humming distance
7. 7η εβδομάδα: Έλεγχος σφαλμάτων: Shannon, χωρητικότητα καναλιού
8. 8η εβδομάδα: Έλεγχος ροής: SDL τυποποίηση, αρχές flow control
9. 9η εβδομάδα: Έλεγχος ροής: αρχές flow control - Ενδιάμεση Αξιολόγηση (Πρόοδος)
10. 10η εβδομάδα: Έλεγχος ροής: ABP, Sliding Window, ARQ
11. 11η εβδομάδα: PROMELA: Μοντέλα επαλήθευσης – Μεταβλητές, ∆ιεργασίες και Κανάλια
12. 12η εβδομάδα: PROMELA: ∆ομές ελέγχου ροής, εφαρμογή σε Lynch & ABP
13. 13η εβδομάδα: PROMELA: Αρχές Σχεδιασμού Πρωτοκόλλων - Επανάληψη

Η γλώσσα αξιολόγησης είναι η ελληνική, με την εξαίρεση των εισερχόμενων σπουδαστών Erasmus οι οποίοι αξιολογούνται στην αγγλική. Το μάθημα αξιολογείται τόσο στο θεωρητικό όσο και στο πρακτικό του σκέλος, με τρόπο που ανακοινώνεται στην αρχή του εξαμήνου και περιλαμβάνει γραπτή / ηλεκτρονική (σύμφωνα με τα προβλεπόμενα) τελική εξέταση, ενδιάμεση αξιολόγηση (πρόοδος γραπτή / ηλεκτρονική) και ατομικές / ομαδικές εργασίες. Για τις περιπτώσεις σπουδαστών με αποδεδειγμένη μαθησιακή δυσκολία (π.χ. δυσλεξία), η γραπτή / ηλεκτρονική εξέταση μπορεί να συνοδεύεται από σύντομη προφορική εξέταση στα ίδια ή αντίστοιχα θέματα.

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.    Βασίλης Θ. Τσαουσίδης, ∆ιαδικτυακά Πρωτόκολλα, Εκδ. 1η, ISBN: 978-960-8050-
35-8, Εκδ. ΚΛΕΙ∆ΑΡΙΘΜΟΣ, 2004 (κωδικός στον Εύδοξο: 13638)

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

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