Διαχείριση Δικτύων – Ευφυή Δίκτυα

Διδάσκων: Βασίλης Μάγκλαρης, Ομότιμος Καθηγητής Ε.Μ.Π. 

Συνδιδακαλία: Μαίρη Γραμματικού, ΕΔΙΠ ΣΗΜΜΥ Ε.Μ.Π., Δημήτρης Καλογεράς, Ερευνητής ΕΠΙΣΕΥ – Ε.Μ.Π.

Υποστήριξη: Δρ. Νίκος Κωστόπουλος, Υπ. Δρ. Δημήτρης Πανταζάτος

Ανακοίνωση: Οι διαλέξεις του μαθήματος του 9ου εξαμήνου “Διαχείριση Δικτύων – Ευφυή Δίκτυα” θα διεξάγονται κάθε Δευτέρα και ώρα 15:15-18:00 στην αίθουσα 013 των Νέων Κτιρίων της ΣΗΜΜΥ. Η πρώτη διάλεξη θα πραγματοποιηθεί στις 29/09/2025.

Περιγραφή:

Το μάθημα εισάγει τον σπουδαστή στις αρχιτεκτονικές Διαχείρισης Δικτύων (Network Management) με έμφαση στα δίκτυα και πρωτόκολλα Internet. Καλύπτονται ευφυείς μέθοδοι βασισμένες στο λογισμικό για την αυτοματοποίηση εργασιών διαχείρισης που βρίσκουν ιδιαίτερη εφαρμογή σε σύγχρονα κέντρα δεδομένων (data centers). Οι παραδόσεις πλαισιώνονται από εργαστηριακές ασκήσεις και αποθηκευμένο πολυμεσικό υλικό  online (συγχρονισμένες διαλέξεις – video/audio και διαφάνειες) μέσω του εργαλείου SeLCont. Το υλικό είναι ανοιχτά προσπελάσιμο στο webvm.netmode.ntua.gr.

Η ύλη περιλαμβάνει:

(1) Το πρότυπο αναφοράς FCAPS: Διαχείριση Βλαβών (Fault Management), Διάρθρωσης (Configuration), Λογιστικής (Accounting), Επιδόσεων  (Performance) και Ασφαλείας (Security)

(2) Ανασκόπηση των πρωτοκόλλων TCP/IP και σύγχρονες κατευθύνσεις σε οπτικά δίκτυα κορμού, δίκτυα ευρυζωνικής πρόσβασης τοπικά δίκτυα (LAN), υπολογιστικά νέφη (Clouds), Data Centers, Content Delivery Networks (CDNs). Αναφορά στο τοπικό δίκτυο του Ε.Μ.Π., το Εθνικό Δίκτυο Υποδομών Τεχνολογίας & Έρευνας (GRNET) και το Πανευρωπαϊκό Ακαδημαϊκό – Ερευνητικό Δίκτυο GÉANT

(3) Παγκόσμια διάρθρωση του Internet, διασύνδεση των παρόχων υπηρεσιών Internet (Internet Service Providers – ISPs), το Border Gateway Protocol (BGP)

(4) Διαχείριση δικτύων TCP/IP (Intranet/Internet) με Simple Network Management Protocol (SNMP)

(5) Διαχείριση και λειτουργία σε επίπεδα πρωτοκόλλων χαμηλότερα του IP, μεταγωγή Ethernet και Εικονικά Τοπικά Δίκτυα (VLAN)

(6) Αυτοματοποιημένες διεργασίες καταγραφής (monitoring, πρωτόκολλα NetFlow και sFlow), Τηλεμετρία (streaming telemetry και In-band Network Telemetry)

(7) Ο ρόλος των Data Models, δομές YANG για ευφυή προγραμματιζόμενα δικτυακά στοιχεία, διαχειριστικά εργαλεία NETCONF και RESTCONF

(8) Διαχείριση ασφαλείας: Συμμετρική, ασύμμετρη και υβριδική κρυπτογραφία. Ψηφιακά πιστοποιητικά, υποδομές δημοσίου κλειδιού (Public Key Infrastructures – PKI), υποδομές ταυτοποίησης και εξουσιοδότησης (Authentication & Authorization Infrastructures – ΑΑΙ). Firewalls και ανίχνευση επιθέσεων και ανωμαλιών

(9) Διαστασιολόγηση και μετρήσεις σε εικονικά και οπτικά ιδιωτικά δίκτυα (Virtual Private Networks – VPN). Αρχιτεκτονικές κέντρων δεδομένων (Data Centers) και υπολογιστικού νέφους (Cloud Architecture). Network Management as a Service, Digital Twinning και εξομοίωση (emulation) σε διεθνή δίκτυα πιλοτικών δοκιμών

(10) Ευφυή δίκτυα: Παροχή ολοκληρωμένων υπηρεσιών σε δίκτυα IP (Voice over IP – VoIP, Triple Play Next Generation Networks). Δίκτυα οριζόμενα από Λογισμικό (Software Defined Networks – SDN)ευφυείς διαδικασίες ελέγχου, προγραμματισμός δικτυακών συσκευών σε επίπεδο δεδομένων (data plane programmability)

(11) Εξέλιξη ενοποιημένης διαχείρισης  υποδομών και εφαρμογών προς μεθοδολογία DevOps (Development & Operations). Χρήση εργαλείων Τεχνητής Νοημοσύνης (Artificial Intelligence Tools)

Οι σπουδαστές ασκούνται στη χρήση εργαλείων λογισμικού διαχείρισης στο τοπικό δίκτυο του Ε.Μ.Π. και σε διεθνή δίκτυα παροχής εικονικών υποδομών (GRNET Okeanos, GÉANT). Οι εργαστηριακές ασκήσεις παρουσιάζονται στα εργαστήρια προσωπικών υπολογιστών του Ιδρύματος (PC Labs)

Παραδόσεις 2025-2026 (Διαφάνειες – Video – Συγχρονισμένο online υλικό)

Ημερομηνία	Διάλεξη	Διαφάνειες
29/09/2025	Εισαγωγή – Introduction – Η Αρχιτεκτονική του Internet – Internet Architecture: (i) Πρότυπο τριών Διαστάσεων Λειτουργίας – Network Operation Planes, (ii) Μοντέλο Διαχείρισης FCAPS – ISO/OSI FCAPS Model, (iii) Το Δίκτυο του Ε.Μ.Π. – NTUA LAN, (iv) Περιβάλλον Εργαστηριακών Ασκήσεων – Laboratory Setup, (v) Το Παγκόσμιο Internet – The Global Internet	Αρχείο
06/10/2025	Αρχιτεκτονική & Δρομολόγηση στο Internet – Internet Architecture & Routing: i) Διευθυνσιοδότηση στο Internet, ii) Εκπαιδευτικά & Ερευνητικά Δίκτυα, iii) Ακαδημαϊκά & Εμπορικά Δίκτυα – Academic & Commercial Networks, iv) Tier 1, Tier 2 Internet Service Providers (ISP), Internet eXchange Points (IXP), v) Δρομολόγηση Επιπέδου Δικτύου – Network Level Routing (IP),  vi) Πρωτόκολλα Δρομολόγησης IP: Intra-AS & Border Gateway Protocols (BGP)	Αρχείο
13/10/2025	Τεχνικές & Αλγόριθμοι Δρομολόγησης IP – IP Routing: i) Interior Gateway Protocols (IGP), Border Gateway Protocol (BGP), ii) Άμεση Δρομολόγηση (Host Routing Tables), iii) Έμμεση Δρομολόγηση IGP, Open Shortest Path First (OSPF), iv) Αλγόριθμοι Bellman – Ford (Distance Vector) & Dijkstra (Link State)	Αρχείο
20/10/2025	Δρομολόγηση Επιπέδου 2 – Ethernet Switching Δρομολόγηση Επιπέδου 2.5 – Label Switching, MPLS: i) Επίπεδο 2 (Medium Access Control, MAC) – Layer 2 Ethernet Switches, ii) Virtual Local Area Networks (VLANs), iii) Spanning Tree Protocol (STP), iv) Layer 2 & 3 Carrier Networks, v) Layer 2.5 Carrier Networks, Multi-Protocol Label Switching (MPLS)	Αρχείο

Παλαιότερο Υλικό Μαθήματος:

• Παραδόσεις 2024-2025 (Διαφάνειες – Video – Συγχρονισμένο online υλικό)
• Παλαιά Θέματα

Ενδεικτική Βιβλιογραφία:

• L. Peterson, C. Cascone, B. O’Connor, T. Vachuska & B. Davie, “Software-Defined Networks: A Systems Approach”, Systems Approach LLC, 2021 (available: https://sdn.systemsapproach.org/)
• J. Kurose & S. Ross, “Computer Networking: A Top-Down Approach”, 8th edition, Pearson Education, 2021
• J. Kurose & S. Ross, “Δικτύωση Υπολογιστών: Πρεσέγγιση από Πάνω προς τα Κάτω”, 8η Έκδοση, Μ. Γκιούρδας, 2021
• B. Claise, J. Clarke & J. Lindblad, “Network Programmability with YANG”, Addison-Wesley, 2019
• K. Abuelenain, J. Doyle, A. Karneliuk & V. Jain, “Network Programmability & Automation Fundamentals”, Cisco Press, 2021
• J. Edelman, S.S. Lowe & M. Oswalt, “Network Programmability & Automation”, O’Reilly Media Inc., 2018
• D. G. Dutt, “Cloud Native Data Center Networking: Architecture, Protocols, and Tools”, O’Reilly Media Inc., 2019      

Εργαστήριο (30% της συνολικής βαθμολογίας)

Εργαστηριακές Ασκήσεις

Τελική Εξέταση (70% της συνολικής βαθμολογίας)

Ανοικτά Βιβλία και Σημειώσεις