Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του υποέργου 2 με τίτλο «Ανάπτυξη έντυπου εκπαιδευτικού υλικού για τα νέα Προγράμματα Σπουδών» της Πράξης «Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήμιο» η οποία έχει ενταχθεί στο Επιχειρησιακό Πρόγραμμα «Εκπαίδευση και Διά Βίου Μάθηση» (ΕΠΕΔΒΜ) του ΕΣΠΑ (2007-2013), Άξονας Προτεραιότητας 7: «Ενίσχυση της Διά Βίου Εκπαίδευσης Ενηλίκων στις 8 Περιφέρειες Σύγκλισης» με κωδικό MIS 296121 και η οποία συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο - ΕΚΤ) και από εθνικούς πόρους, μέσω του Προγράμματος Δημοσίων Επενδύσεων (ΠΔΕ) του Υ.ΠΑΙ.Θ. Προηγμένα Θέματα Δικτύων Υπολογιστών Σημείωση Το ΕΑΠ είναι υπεύθυνο για την επιμέλεια έκδοσης και την ανάπτυξη των κειμένων σύμφωνα με τη Μεθοδολογία της εξ Αποστάσεως Εκπαίδευσης. Για την επιστημονική αρτιότητα και πληρότητα των συγγραμμάτων την αποκλειστική ευθύνη φέρουν οι συγγραφείς, κριτικοί αναγνώστες και ακαδη μα ϊ κοί υπεύθυνοι που ανέλαβαν το έργο αυτό.
ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Σχολή Θετικών Επιστημών και Τεχνολογίας Πρόγραμμα Σπουδών ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΞΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΣΤΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Θεματική Ενότητα ΕΞΕΙΔΙΚΕΥΣΕΙΣ ΔΙΚΤΥΩΝ ΚΑΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Τόμος A Προηγμένα Θέματα Δικτύων Υπολογιστών Συγγραφή ΧΡΗΣΤΟΣ ΑΝΑΓΝΩΣΤΟΠΟΥΛΟΣ Επίκουρος Καθηγητής Ιονίου Πανεπιστημίου Κριτική Ανάγνωση ΕΥΑΓΓΕΛΟΣ ΖΕΡΒΑΣ Καθηγητής ΤΕΙ Αθηνών Ακαδημαϊκός Υπεύθυνος για την ανάπτυξη του έντυπου διδακτικού υλικού του Π.Σ. ΒΑΣΙΛΕΙΟΣ ΒΕΡΥΚΙΟΣ Αναπληρωτής Καθηγητής Ελληνικού Ανοικτού Πανεπιστημίου Συντονιστής για την ανάπτυξη του έντυπου διδακτικού υλικού της Θ.Ε. ΕΥΣΤΑΘΙΟΣ ΧΑΤΖΗΕΥΘΥΜΙΑΔΗΣ Αναπληρωτής Καθηγητής Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών Ειδικός στη Μεθοδολογία της Ανοικτής και εξ Αποστάσεως Εκπαίδευσης ΑΔΑΜΑΝΤΙΑ ΣΠΑΝΑΚΑ Γλωσσική Επιμέλεια ΣΟΦΙΑ ΑΛΕΞΑΚΗ Τεχνική Επιμέλεια Καλλιτεχνική Επιμέλεια Σελιδοποίηση opusmagnum ISBN: 978-960-538-958-1 Κωδικός Έκδοσης: ΠΛΣ 62/A Copyright 2015 για την Ελλάδα και όλο τον κόσμο ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Πάροδος Αριστοτέλους 18, 26335 Περιβόλα Πατρών Τηλ.: 2610 367300, Φαξ: 2610 367650 To παρόν έργο πνευματικής ιδιοκτησίας προστατεύεται κατά τις διατάξεις του Ελληνικού Νόμου (Ν. 2121/1993 όπως έχει τροποποιηθεί και ισχύει σήμερα) και τις διεθνείς συμβάσεις περί πνευματικής ιδιοκτησίας. Απαγορεύεται απολύτως η άνευ γραπτής αδείας του εκδότη, κατά οποιονδήποτε τρόπο ή μέσο, αντιγραφή, φωτοανατύπωση και εν γένει αναπαραγωγή, εκμίσθωση ή δανεισμός, μετάφραση, διασκευή, αναμετάδοση στο κοινό σε οποιαδήποτε μορφή (ηλεκτρονική, μηχανική κ.λπ.) και η εν γένει εκμετάλλευση του συνόλου ή μέρους του έργου.
ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Σχολή Θετικών Επιστημών και Τεχνολογίας Πρόγραμμα Σπουδών ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΞΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΣΤΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Θεματική Ενότητα ΕΞΕΙΔΙΚΕΥΣΕΙΣ ΔΙΚΤΥΩΝ ΚΑΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Τόμος A Προηγμένα Θέματα Δικτύων Υπολογιστών ΧΡΗΣΤΟΣ ΑΝΑΓΝΩΣΤΟΠΟΥΛΟΣ Επίκουρος Καθηγητής Ιονίου Πανεπιστημίου ΠΑΤΡΑ 2015
Βιογραφικό Ο Χρήστος Βασιλείου Αναγνωστόπουλος είναι Επίκουρος Καθηγητής στο Τμήμα Πληροφορικής του Ιονίου Πανεπιστημίου από το 2011, με ειδικότητα στα Δικτυοκεντρικά Πληροφοριακά Συστήματα. Είναι κάτοχος πτυχίου, μεταπτυχιακού και διδακτορικού διπλώματος (2008) του Τμήματος Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών. Από το 2013 είναι μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Τμήμα Επιστήμης Υπολογισμού, Πανεπιστήμιο Γλασκόβης, Σκοτία (Ηνωμένο Βασίλειο). Η έρευνά του εστιάζεται στα κατανεμημένα συστήματα, στα συστήματα κινητού και διάχυτου υπολογισμού και στις μεθόδους μηχανικής μάθησης στην επεξεργασία μεγάλου όγκου δεδομένων. Είναι μέλος των ερευνητικών ομάδων/εργαστηρίων P-COMP (Πανεπιστήμιο Αθηνών) και IDEAS (Πανεπιστήμιο Γλασκόβης). Είναι συγγραφέας περισσότερων από 80 επιστημονικών δημοσιεύσεων στα παραπάνω ερευνητικά πεδία.
στη Στέλλα και τη Θάλεια
Περιεχόμενα Πρόλογος... 15 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Διαδικτυακά συστήματα και υπηρεσίες Σκοπός, Προσδοκώμενα Αποτελέσματα, Έννοιες-Κλειδιά, Εισαγωγικές Παρατηρήσεις...19 1.1 Μοντέλο πελάτη-διακομιστή...22 1.1.1 Διαδικτυακή αρχιτεκτονική δύο επιπέδων...25 1.1.2 Διαδικτυακή αρχιτεκτονική τριών επιπέδων...27 1.1.3 Κλήση απομακρυσμένης διαδικασίας...30 1.2 Δίκτυα και συστήματα ομότιμων κόμβων...32 1.2.1 Κατανεμημένοι πίνακες κατακερματισμού...33 1.2.2 Δομημένα και αδόμητα δίκτυα ομότιμων κόμβων...36 1.2.3 Το ιεραρχικό σύστημα ομότιμων κόμβων Kazaa...39 1.2.4 Το δομημένο σύστημα ομότιμων κόμβων CAN...40 1.2.5 Το δομημένο σύστημα ομότιμων κόμβων Chord...57 1.2.6 Αδόμητα συστήματα ομότιμων κόμβων...69 1.3 Υπηρεσίες Διαδικτύου...83 1.3.1 Υπηρεσιοστραφείς αρχιτεκτονικές...85 1.3.2 Λειτουργίες στις υπηρεσίες Διαδικτύου...88 1.3.3 Υπηρεσίες σημασιολογικού ιστού...94 Σύνοψη...98 Λίστα Ελέγχου Γνώσεων...99 Ευρετήριο Όρων...100 Γλωσσάρι...101
10 ΠΡΟΗΓΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΔΙΚΤΥΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Βιβλιογραφία...103 Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη...105 Απαντήσεις σε Ασκήσεις Αυτοαξιολόγησης...106 Απαντήσεις Δραστηριοτήτων...115 Κατάλογος σχημάτων...132 Κατάλογος πινάκων...134 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Κινητός υπολογισμός Σκοπός, Προσδοκώμενα Αποτελέσματα, Έννοιες-Κλειδιά, Εισαγωγικές Παρατηρήσεις...135 2.1 Εισαγωγή στον κινητό υπολογισμό...137 2.2 Περιβάλλοντα κινητού υπολογισμού και εφαρμογές...142 2.3 Δομή και περιορισμοί κινητού υπολογισμού...145 2.4 Εφαρμογές και υπηρεσίες κινητού υπολογισμού...149 2.4.1 Ασύρματη ανταλλαγή μηνυμάτων...149 2.4.2 Κινητό εμπόριο...150 2.4.3 Κινητές επιχειρηματικές εφαρμογές...150 2.4.4 Κινητές εφαρμογές με κινητούς πράκτορες...151 2.5 Πρωτόκολλο ασύρματης εφαρμογής...152 2.5.1 Αρχιτεκτονική πρωτοκόλλου ασύρματης εφαρμογής...152 2.5.2 WAP πύλη...154 2.5.3 Διαλειτουργικότητα της WAP πύλης...155 2.5.4 WAP πελάτης...156 2.5.5 Διακομιστής εφαρμογών WAP...157 2.5.6 Εσωτερική δομή του WAP...157 2.5.7 Ασύρματη σημειογραφική γλώσσα...161
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 11 2.6 WWW αρχιτεκτονικές για συστήματα κινητού υπολογισμού...164 2.6.1 Αρχιτεκτονική IBM WebExpress...165 2.6.2 Αρχιτεκτονική Mobisaic...169 2.6.3 Αρχιτεκτονική Mowgli...170 2.6.4 Αρχιτεκτονική Rover Toolkit...173 2.7 Αδόμητα δίκτυα κινητών τερματικών...176 2.7.1 Εφαρμογές αδόμητων δικτύων κινητών τερματικών...178 2.7.2 Μοντέλο λειτουργίας αδόμητων δικτύων κινητών τερματικών...179 2.7.3 Δρομολόγηση σε αδόμητο δίκτυο κινητών τερματικών...181 2.8 Πρωτόκολλο ασύρματου ελέγχου μετάδοσης...185 2.9 Υποστήριξη κινητικότητας στον κινητό υπολογισμό...187 2.9.1 Mobile IP...187 2.9.2 Cellular IP...191 2.10 Υπηρεσίες εξαρτώμενες από τη θέση...195 2.10.1 Ιστορία ΥΕΘ...196 2.10.2 Σύγχρονες ΥΕΘ...197 2.10.3 Χαρακτηριστικά ΥΕΘ...199 2.10.4 Μοντέλο αυτόματης προώθησης...201 2.10.5 Αρχιτεκτονική ΥΕΘ...204 2.10.6 Χωρικό περιεχόμενο και ΥΕΘ...205 2.10.7 Τρόποι αναπαράστασης περιεχομένου σε ΥΕΘ...213 2.11 Προσδιορισμός θέσης...214 2.11.1 Τεχνικές προσδιορισμού θέσης...214 2.11.2 Φυσική και συμβολική θέση...215 2.11.3 Απόλυτη και σχετική θέση...216 2.11.4 Τοπικός υπολογισμός θέσης...216
12 ΠΡΟΗΓΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΔΙΚΤΥΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ 2.11.5 Ορθότητα και ακρίβεια...217 2.11.6 Κλιμάκωση...217 2.11.7 Αναγνώριση...218 2.11.8 Προσδιορισμός θέσης σε εσωτερικούς χώρους...218 2.12 Μοντέλα κινητικότητας και πρόβλεψη θέσης...223 2.12.1 Μοντέλα τυχαίας κίνησης...226 2.12.2 Αιτιοκρατικά μοντέλα κίνησης...230 2.12.3 Υβριδικά μοντέλα κίνησης...231 2.12.4 Αλγόριθμοι πρόβλεψης κινητικότητας...233 2.12.5 Αλγόριθμος πρόβλεψης θέσης σε κυψελωτά δίκτυα...236 2.12.6 Αλγόριθμος πρόβλεψης θέσης βάσει προεκβολής τροχιάς...242 Σύνοψη...250 Λίστα Ελέγχου Γνώσεων...251 Ευρετήριο Όρων...252 Γλωσσάρι...253 Βιβλιογραφία...255 Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη...257 Απαντήσεις σε Ασκήσεις Αυτοαξιολόγησης...258 Απαντήσεις Δραστηριοτήτων...268 Κατάλογος σχημάτων...272 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Διάχυτος υπολογισμός Σκοπός, Προσδοκώμενα Αποτελέσματα, Έννοιες-Κλειδιά, Εισαγωγικές Παρατηρήσεις...273 3.1 Εισαγωγή στην έννοια του διάχυτου υπολογισμού...276 3.1.1 Πληροφορία πλαισίου και πλαίσιο...276
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 13 3.1.2 Διάχυτος υπολογισμός...277 3.1.3 Επίγνωση πληροφορίας πλαισίου...279 3.1.4 Υπολογιστική ευφυΐα και επίγνωση πληροφορίας πλαισίου...282 3.1.5 Αισθητήρες, ασύρματα δίκτυα αισθητήρων και ασύρματα αδόμητα δίκτυα αισθητήρων...287 3.2 Στοιχεία ασύρματου δικτύου αισθητήρων...292 3.2.1 Δομή κόμβου...292 3.2.2 Παράγοντες σχεδιασμού ασύρματου δικτύου αισθητήρων...294 3.3 Αρχιτεκτονική ασύρματου δικτύου αισθητήρων...299 3.3.1 Φυσικό επίπεδο...300 3.3.2 Επίπεδο ζεύξης δεδομένων...300 3.3.3 Επίπεδο δικτύου...302 3.4 Διάχυση πληροφορίας σε ασύρματο δίκτυο αισθητήρων...308 3.4.1 Δεδομενοκεντρική δρομολόγηση...308 3.4.2 Ιεραρχική δρομολόγηση...318 Σύνοψη...321 Λίστα Ελέγχου Γνώσεων...322 Ευρετήριο Όρων...323 Γλωσσάρι...324 Βιβλιογραφία...326 Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη...329 Απαντήσεις σε Ασκήσεις Αυτοαξιολόγησης...330 Απαντήσεις Δραστηριοτήτων...339 Κατάλογος σχημάτων...346
14 ΠΡΟΗΓΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΔΙΚΤΥΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Διαδικτυακός προγραμματισμός Σκοπός, Προσδοκώμενα Αποτελέσματα, Έννοιες-Κλειδιά, Εισαγωγικές Παρατηρήσεις...347 4.1 Διαδικτυακός προγραμματισμός πελάτη...350 4.1.1 Applets...350 4.1.2 Σημειογραφική γλώσσα JavaScript...356 4.1.3 Πρόσβαση βάσει διαδικτυακών προσδιοριστών πόρων...361 4.1.4 Ανάγνωση διαδικτυακού περιεχομένου πόρου...364 4.2 Διαδικτυακός προγραμματισμός διακομιστή...367 4.2.1 Διαδικτυακός προγραμματισμός διαύλων...367 4.2.2 Δίαυλος επικοινωνίας πελάτη...369 4.2.3 Δίαυλος επικοινωνίας διακομιστή...375 4.2.4 Σύνδεση με διακομιστή βάσης δεδομένων...387 Σύνοψη...391 Λίστα Ελέγχου Γνώσεων...392 Ευρετήριο Όρων...393 Γλωσσάρι...394 Βιβλιογραφία...395 Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη...396 Απαντήσεις σε Aσκήσεις Aυτοαξιολόγησης...397 Απαντήσεις Δραστηριοτήτων...400 Αρκτικόλεξα ελληνικών όρων...421 Αρκτικόλεξα αγγλικών όρων...422