Interazione tra applicazioni e strumenti di produttivita ospitati su Cloud

Il cloud permette di condividere in maniera veloce ed intuitiva non solo le informazioni, ma anche dati e programmi aumentando notevolmente le capacità di collaborazione di tutti, partendo da chi lo utilizza a livello personale per arrivare a chi lo utilizza a livello professionale. È possibile creare le proprie applicazioni aziendali e farle comunicare remotamente con le soluzioni cloud presenti sul mercato, attraverso gli strumenti messi a disposizione dai fornitori. Le applicazioni stesse potranno essere pubblicate su server anch’essi cloud, gestiti interamente da aziende esterne, che permettono una forma di pagamento in base all’effettivo utilizzo e libera dalle implicazioni della gestione di un server. In questo scenario verrà svolta una ricerca sulle caratteristiche di alcuni servizi cloud esistenti, in particolare riguardo ai software di gestione dei documenti, e verrà creata un’applicazione che comunica con essi sfruttandone le potenzialità.

The twofold role of Cloud Computing in Digital Forensics: target of investigations and helping hand to evidence analysis

This PhD thesis discusses the impact of Cloud Computing infrastructures on Digital Forensics in the twofold role of target of investigations and as a helping hand to investigators. The Cloud offers a cheap and almost limitless computing power and storage space for data which can be leveraged to commit either new or old crimes and host related traces. Conversely, the Cloud can help forensic examiners to find clues better and earlier than traditional analysis applications, thanks to its dramatically improved evidence processing capabilities. In both cases, a new arsenal of software tools needs to be made available. The development of this novel weaponry and its technical and legal implications from the point of view of repeatability of technical assessments is discussed throughout the following pages and constitutes the unprecedented contribution of this work

Pattern e tecnologie per lo sviluppo di applicazioni cloud: Orleans come caso di studio.

Uno dei temi più discussi ed interessanti nel mondo dell’informatica al giorno d’oggi è sicuramente il Cloud Computing. Nuove organizzazioni che offrono servizi di questo tipo stanno nascendo ovunque e molte aziende oggi desiderano imparare ad utilizzarli, migrando i loro centri di dati e le loro applicazioni nel Cloud. Ciò sta avvenendo anche grazie alla spinta sempre più forte che stanno imprimendo le grandi compagnie nella comunità informatica: Google, Amazon, Microsoft, Apple e tante altre ancora parlano sempre più frequentemente di Cloud Computing e si stanno a loro volta ristrutturando profondamente per poter offrire servizi Cloud adeguandosi così a questo grande cambiamento che sta avvenendo nel settore dell’informatica. Tuttavia il grande movimento di energie, capitali, investimenti ed interesse che l’avvento del Cloud Computing sta causando non aiuta a comprendere in realtà che cosa esso sia, al punto tale che oggi non ne esiste ancora una definizione univoca e condivisa. La grande pressione inoltre che esso subisce da parte del mondo del mercato fa sì che molte delle sue più peculiari caratteristiche, dal punto di vista dell’ingegneria del software, vengano nascoste e soverchiate da altre sue proprietà, architetturalmente meno importanti, ma con un più grande impatto sul pubblico di potenziali clienti. Lo scopo che mi propongo con questa tesi è quello quindi di cercare di fare chiarezza in quello che è il mondo del Cloud computing, focalizzandomi particolarmente su quelli che sono i design pattern più utilizzati nello sviluppo di applicazioni di tipo cloud e presentando quelle che oggi rappresentano le principali tecnologie che vengono utilizzate sia in ambito professionale, che in ambito di ricerca, per realizzare le applicazioni cloud, concentrandomi in maniera particolare su Microsoft Orleans.

The Scrum approach to software development

Agile methodologies have become the standard approach to software development. The most popular and used one is Scrum. Scrum is a very simple and flexible framework that respond to unpredictability in a really effective way. However, his implementation must be correct, and since Scrum tells you what to do but not how to do it, this is not trivial. In this thesis I will describe the Scrum Framework, how to implement it and a tool that can help to do this. The thesis is divided into three parts. The first part is called Scrum. Here I will introduce the framework itself, its key concepts and its components. In Scrum there are three components: roles, meetings and artifacts. Each of these is meant to accomplish a series of specific tasks. After describing the “what to do”, in the second part, Best Practices, I will focus on the “how to do it”. For example, how to decide which items should be included in the next sprint, how to estimate tasks, and how should the team workspace be. Finally, in the third part called Tools, I will introduce Visual Studio Online, a cloud service from Microsoft that offers Git and TFVC repositories and the opportunity to manage projects with Scrum. == Versione italiana: I metodi Agile sono diventati l’approccio standard per lo sviluppo di software. Il più famoso ed utilizzato è Scrum. Scrum è un framework molto semplice e flessibile che risponde ai cambiamenti in una maniera molto efficace. La sua implementazione deve però essere corretta, e visto che Scrum ci dice cosa fare ma non come farlo, questo non risulta essere immediato. In questa tesi descriverò Scrum, come implementarlo ed uno strumento che ci può aiutare a farlo. La tesi è divisa in tre parti. La prima parte è chiamata Scrum. Qui introdurrò il framework, i suoi concetti base e le sue componenti. In Scrum ci sono tre componenti: i ruoli, i meeting e gli artifact. Ognuno di questi è studiato per svolgere una serie di compiti specifici. Dopo aver descritto il “cosa fare”, nella seconda parte, Best Practices, mi concentrerò sul “come farlo”. Ad esempio, come decidere quali oggetti includere nella prossima sprint, come stimare ogni task e come dovrebbe essere il luogo di lavoro del team. Infine, nella terza parte chiamata Tools, introdurrò Visual Studio Online, un servizio cloud della Microsoft che offre repository Git e TFVC e l’opportunità di gestire un progetto con Scrum.

Collaborazione real-time in una piattaforma web di sviluppo software

La diffusione dei servizi cloud ha spinto anche il mondo degli IDE verso questa direzione. Recentemente si sta assistendo allo spostamento degli IDE da ambienti desktop ad ambienti Web. Questo è determinante per quanto riguarda gli aspetti legati alla collaborazione perchè permette di sfruttare tutti i vantaggi del cloud per dotare questi sistemi di chat, integrazione con i social network, strumenti di editing condiviso e molte altre funzionalità collaborative. Questi IDE sono detti browser-based in quanto i servizi che mettono a disposizione sono accessibili via Web tramite un browser. Ne esistono di diversi tipi e con caratteristiche molto diverse tra di loro. Alcuni sono semplici piattaforme sulle quali è possibile effettuare test di codice o utilizzare tutorial forniti per imparare nuovi linguaggi di programmazione; altri invece sono ambienti di sviluppo completi dotati delle più comuni funzionalità presenti in un IDE desktop, oltre a quelle specifiche legate al Web. Dallo studio di questi ambienti di sviluppo di nuova generazione è emerso che sono pochi quelli che dispongono di un sistema di collaborazione completo e che non tutti sfruttano le nuove tecnologie che il Web mette a disposizione. Per esempio, alcuni sono dotati di editor collaborativi, ma non offrono un servizio di chat ai collaboratori; altri mettono a disposizione una chat e il supporto per la scrittura simultanea di codice, ma non sono dotati di sistemi per la condivisione del display. Dopo l'analisi dei pregi e dei difetti della collaborazione fornita dagli strumenti presi in considerazione ho deciso di realizzare delle funzionalità collaborative inserendomi nel contesto di un IDE browser-based chiamato InDe RT sviluppato dall'azienda Pro Gamma SpA.

Design and implementation of an anonymous peer-to-peer iaas cloud

Cloud services are becoming ever more important for everyone's life. Cloud storage? Web mails? Yes, we don't need to be working in big IT companies to be surrounded by cloud services. Another thing that's growing in importance, or at least that should be considered ever more important, is the concept of privacy. The more we rely on services of which we know close to nothing about, the more we should be worried about our privacy. In this work, I will analyze a prototype software based on a peer to peer architecture for the offering of cloud services, to see if it's possible to make it completely anonymous, meaning that not only the users using it will be anonymous, but also the Peers composing it will not know the real identity of each others. To make it possible, I will make use of anonymizing networks like Tor. I will start by studying the state of art of Cloud Computing, by looking at some real example, followed by analyzing the architecture of the prototype, trying to expose the differences between its distributed nature and the somehow centralized solutions offered by the famous vendors. After that, I will get as deep as possible into the working principle of the anonymizing networks, because they are not something that can just be 'applied' mindlessly. Some de-anonymizing techniques are very subtle so things must be studied carefully. I will then implement the required changes, and test the new anonymized prototype to see how its performances differ from those of the standard one. The prototype will be run on many machines, orchestrated by a tester script that will automatically start, stop and do all the required API calls. As to where to find all these machines, I will make use of Amazon EC2 cloud services and their on-demand instances.

Implementazione di una infrastruttura basata su Kafka e Storm per il Mobile Cloud computing

Lo scopo dell'elaborato di tesi è l'analisi, progettazione e sviluppo di un prototipo di una infrastruttura cloud in grado di gestire un grande flusso di eventi generati da dispositivi mobili. Questi utilizzano informazioni come la posizione assunta e il valore dei sensori locali di cui possono essere equipaggiati al fine di realizzare il proprio funzionamento. Le informazioni così ottenute vengono trasmesse in modo da ottenere una rete di device in grado di acquisire autonomamente informazioni sull'ambiente ed auto-organizzarsi. La costruzione di tale struttura si colloca in un più ampio ambito di ricerca che punta a integrare metodi per la comunicazione ravvicinata con il cloud al fine di permettere la comunicazione tra dispositivi vicini in qualsiasi situazione che si potrebbe presentare in una situazione reale. A definire le specifiche della infrastruttura e quindi a impersonare il ruolo di committente è stato il relatore, Prof. Mirko Viroli, mentre lo sviluppo è stato portato avanti da me e dal correlatore, Ing. Pietro Brunetti. Visti gli studi precedenti riguardanti il cloud computing nell'area dei sistemi complessi distribuiti, Brunetti ha dato il maggiore contributo nella fase di analisi del problema e di progettazione mentre la parte riguardante la effettiva gestione degli eventi, le computazioni in cloud e lo storage dei dati è stata maggiormente affrontata da me. In particolare mi sono occupato dello studio e della implementazione del backend computazionale, basato sulla tecnologia Apache Storm, della componente di storage dei dati, basata su Neo4j, e della costruzione di un pannello di visualizzazione basato su AJAX e Linkurious. A questo va aggiunto lo studio su Apache Kafka, utilizzato come tecnologia per realizzare la comunicazione asincrona ad alte performance tra le componenti. Si è reso necessario costruire un simulatore al fine di condurre i test per verificare il funzionamento della infrastruttura prototipale e per saggiarne l'effettiva scalabilità, considerato il potenziale numero di dispositivi da sostenere che può andare dalle decine alle migliaia. La sfida più importante riguarda la gestione della vicinanza tra dispositivi e la possibilità di scalare la computazione su più macchine. Per questo motivo è stato necessario far uso di tecnologie per l'esecuzione delle operazioni di memorizzazione, calcolo e trasmissione dei dati in grado di essere eseguite su un cluster e garantire una accettabile fault-tolerancy. Da questo punto di vista i lavori che hanno portato alla costruzione della infrastruttura sono risultati essere un'ottima occasione per prendere familiarità con tecnologie prima sconosciute. Quasi tutte le tecnologie utilizzate fanno parte dell'ecosistema Apache e, come esposto all'interno della tesi, stanno ricevendo una grande attenzione da importanti realtà proprio in questo periodo, specialmente Apache Storm e Kafka. Il software prodotto per la costruzione della infrastruttura è completamente sviluppato in Java a cui si aggiunge la componente web di visualizzazione sviluppata in Javascript.

Radiologia distribuita: Cloud e Post Processing 3D

L’effetto dell’informatica e dell’automazione sulle procedure medico sanitarie si sta manifestando in maniera sempre più ampia, portando notevoli vantaggi per la salute e il benessere di tutti i pazienti e al tempo stesso ponendo sfide sempre più complesse alle istituzioni sanitarie e ai produttori di dispositivi medico-sanitari. Al di là dei meriti del singolo prodotto o tecnologia, esiste un fattore strategico che dovrebbe essere sempre considerato nel momento di progettare un software o un dispositivo da utilizzare in ambito sanitario (da parte dei produttori) o nel momento di pianificare l’acquisto di sistemi medicali o diagnostici complessi (da parte delle istituzioni sanitarie): l’aspetto dell’Integrazione, ovvero la capacità del sistema di inserirsi in maniera semplice, efficace e poco costosa in un Workflow (flusso di lavoro) completamente integrato. Nel primo capitolo di questo elaborato finale è stato fatto un quadro generale sull’organizzazione del flusso di lavoro in radiologia e sono stati trattati i vari standard di comunicazione e scambio dati in ambito clinico, in primis DICOM, HL7 e IHE. L’oggetto del secondo capitolo è l’organizzazione e gli obbiettivi del Dipartimento di Radiologia attuati dal Gruppo Villa Maria (GVM) e il confronto di questi ultimi con il contenuto del documento: ‘Linee guida per l’assicurazione di qualita` in teleradiologia ‘che è stata redatta dal Istituto Superiore di Sanita` destinata ad apportare, non solo ai medici radiologi ed ai TSRM ma anche agli altri professionisti della sanità coinvolti, gli elementi di informazione e di metodo per l’organizzazione della teleradiologia nel rispetto delle esigenze della deontologia medica, della sicurezza del paziente, compreso il consenso, anche per quanto riguarda la radioprotezione, la privacy e la qualità. Nel terzo capitolo sono elencati gli strumenti con cui il Dipartimento di radiologia intende perseguire i suoi obbiettivi. Il quarto capitolo tratta la mia esperienza presso una clinica esterna al GVM, in particolare la clinica Santo Stefano, di Porto Potenza Picena, dove sono stati fatti dei test volti a valutare i tempi di caricamento di esami di TAC e RMN sul cloud di GVM.

Breathing adapted radiotherapy: a 4D gating software for lung cancer

Purpose Physiological respiratory motion of tumors growing in the lung can be corrected with respiratory gating when treated with radiotherapy (RT). The optimal respiratory phase for beam-on may be assessed with a respiratory phase optimizer (RPO), a 4D image processing software developed with this purpose. Methods and Materials Fourteen patients with lung cancer were included in the study. Every patient underwent a 4D-CT providing ten datasets of ten phases of the respiratory cycle (0-100% of the cycle). We defined two morphological parameters for comparison of 4D-CT images in different respiratory phases: tumor-volume to lung-volume ratio and tumor-to-spinal cord distance. The RPO automatized the calculations (200 per patient) of these parameters for each phase of the respiratory cycle allowing to determine the optimal interval for RT. Results Lower lobe lung tumors not attached to the diaphragm presented with the largest motion with breathing. Maximum inspiration was considered the optimal phase for treatment in 4 patients (28.6%). In 7 patients (50%), however, the RPO showed a most favorable volumetric and spatial configuration in phases other than maximum inspiration. In 2 cases (14.4%) the RPO showed no benefit from gating. This tool was not conclusive in only one case. Conclusions The RPO software presented in this study can help to determine the optimal respiratory phase for gated RT based on a few simple morphological parameters. Easy to apply in daily routine, it may be a useful tool for selecting patients who might benefit from breathing adapted RT.

Towards Energy Consumption Measurement in a Cloud Computing Wireless Testbed

The evolution of the Next Generation Networks, especially the wireless broadband access technologies such as Long Term Evolution (LTE) and Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX), have increased the number of "all-IP" networks across the world. The enhanced capabilities of these access networks has spearheaded the cloud computing paradigm, where the end-users aim at having the services accessible anytime and anywhere. The services availability is also related with the end-user device, where one of the major constraints is the battery lifetime. Therefore, it is necessary to assess and minimize the energy consumed by the end-user devices, given its significance for the user perceived quality of the cloud computing services. In this paper, an empirical methodology to measure network interfaces energy consumption is proposed. By employing this methodology, an experimental evaluation of energy consumption in three different cloud computing access scenarios (including WiMAX) were performed. The empirical results obtained show the impact of accurate network interface states management and application network level design in the energy consumption. Additionally, the achieved outcomes can be used in further software-based models to optimized energy consumption, and increase the Quality of Experience (QoE) perceived by the end-users.

An Active Learning Module for an Introduction to Software Engineering Course

Many schools do not begin to introduce college students to software engineering until they have had at least one semester of programming. Since software engineering is a large, complex, and abstract subject it is difficult to construct active learning exercises that build on the students’ elementary knowledge of programming and still teach basic software engineering principles. It is also the case that beginning students typically know how to construct small programs, but they have little experience with the techniques necessary to produce reliable and long-term maintainable modules. I have addressed these two concerns by defining a local standard (Montana Tech Method (MTM) Software Development Standard for Small Modules Template) that step-by-step directs students toward the construction of highly reliable small modules using well known, best-practices software engineering techniques. “Small module” is here defined as a coherent development task that can be unit tested, and can be car ried out by a single (or a pair of) software engineer(s) in at most a few weeks. The standard describes the process to be used and also provides a template for the top-level documentation. The instructional module’s sequence of mini-lectures and exercises associated with the use of this (and other) local standards are used throughout the course, which perforce covers more abstract software engineering material using traditional reading and writing assignments. The sequence of mini-lectures and hands-on assignments (many of which are done in small groups) constitutes an instructional module that can be used in any similar software engineering course.

New Trends in Networking, Computing, E-learning, Systems Sciences, and Engineering

This book provides the latest in a series of books growing out of the International Joint Conferences on Computer, Information and Systems Sciences and Engineering. It includes chapters in the most advanced areas of Computing, Informatics, Systems Sciences and Engineering. It has accessible to a wide range of readership, including professors, researchers, practitioners and students. This book includes a set of rigorously reviewed world-class manuscripts addressing and detailing state-of-the-art research projects in the areas of Computer Science, Informatics, and Systems Sciences, and Engineering. It includes selected papers form the conference proceedings of the Ninth International Joint Conferences on Computer, Information, and Systems Sciences, and Engineering (CISSE 2013). Coverage includes topics in: Industrial Electronics, Technology & Automation, Telecommunications and Networking, Systems, Computing Sciences and Software Engineering, Engineering Education, Instructional Technology, Assessment, and E-learning.

In vitro accuracy evaluation of image-guided robot system for direct cochlear access

HYPOTHESIS A previously developed image-guided robot system can safely drill a tunnel from the lateral mastoid surface, through the facial recess, to the middle ear, as a viable alternative to conventional mastoidectomy for cochlear electrode insertion. BACKGROUND Direct cochlear access (DCA) provides a minimally invasive tunnel from the lateral surface of the mastoid through the facial recess to the middle ear for cochlear electrode insertion. A safe and effective tunnel drilled through the narrow facial recess requires a highly accurate image-guided surgical system. Previous attempts have relied on patient-specific templates and robotic systems to guide drilling tools. In this study, we report on improvements made to an image-guided surgical robot system developed specifically for this purpose and the resulting accuracy achieved in vitro. MATERIALS AND METHODS The proposed image-guided robotic DCA procedure was carried out bilaterally on 4 whole head cadaver specimens. Specimens were implanted with titanium fiducial markers and imaged with cone-beam CT. A preoperative plan was created using a custom software package wherein relevant anatomical structures of the facial recess were segmented, and a drill trajectory targeting the round window was defined. Patient-to-image registration was performed with the custom robot system to reference the preoperative plan, and the DCA tunnel was drilled in 3 stages with progressively longer drill bits. The position of the drilled tunnel was defined as a line fitted to a point cloud of the segmented tunnel using principle component analysis (PCA function in MatLab). The accuracy of the DCA was then assessed by coregistering preoperative and postoperative image data and measuring the deviation of the drilled tunnel from the plan. The final step of electrode insertion was also performed through the DCA tunnel after manual removal of the promontory through the external auditory canal. RESULTS Drilling error was defined as the lateral deviation of the tool in the plane perpendicular to the drill axis (excluding depth error). Errors of 0.08 ± 0.05 mm and 0.15 ± 0.08 mm were measured on the lateral mastoid surface and at the target on the round window, respectively (n =8). Full electrode insertion was possible for 7 cases. In 1 case, the electrode was partially inserted with 1 contact pair external to the cochlea. CONCLUSION The purpose-built robot system was able to perform a safe and reliable DCA for cochlear implantation. The workflow implemented in this study mimics the envisioned clinical procedure showing the feasibility of future clinical implementation.

An Architecture to offer Cloud-Based Radio Access Network as a Service

This paper addresses the novel notion of offering a radio access network as a service. Its components may be instantiated on general purpose platforms with pooled resources (both radio and hardware ones) dimensioned on-demand, elastically and following the pay-per-use principle. A novel architecture is proposed that supports this concept. The architecture's success is in its modularity, well-defined functional elements and clean separation between operational and control functions. By moving much processing traditionally located in hardware for computation in the cloud, it allows the optimisation of hardware utilization and reduction of deployment and operation costs. It enables operators to upgrade their network as well as quickly deploy and adapt resources to demand. Also, new players may easily enter the market, permitting a virtual network operator to provide connectivity to its users.

Simulation of SLA-based VM-scaling algorithms for cloud-distributed applications

Cloud Computing has evolved to become an enabler for delivering access to large scale distributed applications running on managed network-connected computing systems. This makes possible hosting Distributed Enterprise Information Systems (dEISs) in cloud environments, while enforcing strict performance and quality of service requirements, defined using Service Level Agreements (SLAs). {SLAs} define the performance boundaries of distributed applications, and are enforced by a cloud management system (CMS) dynamically allocating the available computing resources to the cloud services. We present two novel VM-scaling algorithms focused on dEIS systems, which optimally detect most appropriate scaling conditions using performance-models of distributed applications derived from constant-workload benchmarks, together with SLA-specified performance constraints. We simulate the VM-scaling algorithms in a cloud simulator and compare against trace-based performance models of dEISs. We compare a total of three SLA-based VM-scaling algorithms (one using prediction mechanisms) based on a real-world application scenario involving a large variable number of users. Our results show that it is beneficial to use autoregressive predictive SLA-driven scaling algorithms in cloud management systems for guaranteeing performance invariants of distributed cloud applications, as opposed to using only reactive SLA-based VM-scaling algorithms.