Orientadores: Edmundo Roberto Mauro Madeira, Luiz Fernando Bittencourt / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-24T15:34:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Meneguette_RodolfoIpolito_D.pdf: 3843404 bytes, checksum: 77fcd1e3b13f66d77af6e7537e8105fc (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Redes Ad Hoc Veiculares (VANETs) constituem uma subclasse das redes Ad Hoc móveis que provê uma conexão sem fio entre veículos bem como entre veículos e dispositivos de acostamento. Essas redes proveem aplicações que focam na segurança do condutor, em fornecer maior eficiência do tráfego dos veículos nas vias públicas e em trazer algum conforto e entretenimento para os passageiros ao longo de sua viagem. Algumas dessas aplicações precisam estar conectadas com a internet através de um ponto de acesso que encontra-se no acostamento, como uma torre celular ou uma torre WiFi. Essa conexão pode gerar uma sobrecarga de mensagens de controle e pode sofrer uma troca de ponto de acesso que impacta no desempenho da aplicação. Além da interface de conexão com o ponto de acesso, o veículo é equipado com várias outras interfaces de redes vinculadas a diferentes tecnologias, podendo tirar vantagens do uso simultâneo dessas diversas interfaces de rede, com isso, maximizando a vazão e diminuindo a latência. Entretanto, esse uso pode aumentar ainda mais a sobrecarga das mensagens de controle, tendo como consequencia o aumento do tempo de troca de um ponto de acesso a outro, afetando a vazão da rede e o seu desempenho. Para superar esses desafios e prover uma boa qualidade de serviço para a aplicação, ou seja, atender aos requisitos mínimos que as aplicações das redes veiculares necessitam, desenvolvemos e avaliamos uma arquitetura para o gerenciamento de mobilidade de fluxo baseado nas classes de aplicações das redes veiculares. A arquitetura tem como objetivo minimizar o tempo da troca de conexão do fluxo, diminuir a quantidade de perda de pacotes e diminuir o tempo de entrega das mensagens, a fim de cumprir com os requisitos mínimos das classes de aplicação veicular, bem como maximizar o desempenho das aplicações. A arquitetura foi implementada no Network Simulator versão 3 para análise do comportamento da arquitetura em diversos tipos de cenário de simulação. Além da análise da arquitetura, também foram analisados alguns dos seus módulos separadamente. O resultado dessas análises, tanto dos módulos como da arquitetura, mostrou que a arquitetura proposta apresentou um baixo tempo de entrega, com menor perda de pacotes e menor atraso / Abstract: Vehicular Ad Hoc Networks (VANETs) constitutes a subclass of mobile Ad Hoc Networks that provides a wireless connection between vehicles and between vehicles and roadside devices. These networks provide applications that focus on driver safety, traffic efficiency of vehicles on public roads, and in the comfort and entertainment to passengers throughout their journey. Some of these applications need to be connected to the Internet via an access point in the roadside, like a cell tower or WiFi tower. This connection can generate an overhead of control messages and could suffer a change of access point that can impact the performance of the application. Besides the interface connected to the access point, the vehicle is equipped with other network interfaces linked with different technologies, thus the vehicular application can take advantage of the simultaneous use of these various network interfaces, thereby maximizing throughput and reducing latency. However, this use can increase the overhead of control message, and the time of exchange of one access point to another, thus affecting the network throughput and consequently the performance of the application. To overcome these challenges and provide a good quality of service to the application, i.e., attend the minimum requirements that applications for vehicular networks need, we developed and evaluated an architecture for flow mobility management based on classes of applications of vehicular networks. The architecture aims to minimize the time of the exchange of the connection flow, decrease the amount of packet loss, and reduce the delivery time of messages in order to comply with the minimum requirements for vehicular application classes as well as to maximize the application performance. The architecture was implemented in Network Simulator version 3 to analyze the behavior of the architecture in various types of scenarios. Besides the analysis of the architecture, we also analyzed some of the modules of the architecture separately. The results of these analyses of both the architecture and its modules showed a low delivery time, lower packet loss and lower delay / Doutorado / Ciência da Computação / Doutor em Ciência da Computação

Orientador: Edmundo Roberto Mauro Madeira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-23T07:19:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 OliveiraFilho_JorgeLimade_D.pdf: 4901235 bytes, checksum: e6b9bb2a16e6d8b4b4cac7d26265847a (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Atualmente há uma necessidade das pessoas estarem conectadas a todo o momento e em qualquer lugar utilizando seus MNs (Mobile Nodes) para realizarem suas tarefas. É desejável uma Internet disponível a todo instante. Porém, a integração das redes sem fio de tecnologias diferentes apresenta vários desafios, como por exemplo, manter a continuidade dos serviços que rodam no MN quando há uma troca de rede. Percebendo a demanda crescente por mobilidade e de uma necessidade de uma Internet ubíqua, o IEEE padronizou um conjunto de serviços e protocolos com o intuito de integrar as redes de diferentes tecnologias denominadas IEEE 802.21. Entretanto, não fazem parte do padrão alguns mecanismos necessários para suportar mobilidade nas redes heterogêneas, como por exemplo, o algoritmo de decisão para a escolha da rede e o mecanismo de gerência de handover. Além disso, a demanda por mobilidade exige um mecanismo de gerência diferenciado devido à heterogeneidade dos elementos e a dinâmica do ambiente das redes sem fio heterogêneas. Para lidar com esses desafios, este trabalho apresenta uma arquitetura de gerência de mobilidade cognitiva para redes sem fio heterogêneas. Essa arquitetura é baseada no IEEE 802.21 e é capaz de integrar diversas redes com tecnologias diferentes e de suportar mobilidade mantendo a continuidade dos serviços quando o MN troca de uma rede para outra. Foi desenvolvido para esta arquitetura um algoritmo cognitivo de decisão de handover que seleciona as redes baseado nas experiências prévias dos MNs. Esse algoritmo utiliza como métrica de decisão as perdas dos fluxos TCP configurados nos MNs. O módulo cognitivo embutido na arquitetura foi uma evolução do resultado de pesquisa da nossa proposta de um algoritmo cognitivo para reconfiguração dos parâmetros do IEEE 802.11, denominado CogMAC. O CogMAC é uma proposta descentralizada, ou seja, os MNs que o implementam não possuem uma visão total da rede, cada MN individualmente é capaz de monitorar o desempenho e reconfigurar os parâmetros da subcamada MAC para evitar degradação do desempenho devido a mudanças nas condições da rede. O CogMAC é avaliado através de simulações e de um testbed real e os resultados comparados confirmam sua eficácia. Já a arquitetura de gerência cognitiva é avaliada através de simulações, e os resultados são comparados com o algoritmo que prioriza a conexão das redes WiFi. Os resultados obtidos confirmam também o bom desempenho da arquitetura proposta / Abstract: The mobile nodes (MNs) have become popular nowadays, the rapid increase in the use of wireless technologies has changed the behavior of individuals and businesses in the way they communicate. Currently, there is a demand for people to be connected all time and everywhere by using their MNs to perform their tasks. It is desirable to have a ubiquitous Internet, available at any moment and everywhere. However, the integration of heterogeneous wireless networks introduces several challenges. One of the most challenging issues is service continuity during handovers. As a result of the high demand for mobility, IEEE has created a set of services and protocols in order to integrate heterogeneous networks, called IEEE 802.21. However, there are no mechanisms in the standard in order to support mobility in heterogeneous networks, such as decision algorithms and mechanisms to perform the handover. Moreover, the mobility demand requires a special management mechanism due to the elements' diversity and the dynamic environment of the heterogeneous wireless networks. In order to tackle these challenges, this work presents cognitive mobility management architecture for heterogeneous wireless networks. This architecture is based on the IEEE 802.21 and is able to integrate different networks with different technologies and supporting mobility while maintaining service continuity when the MN performs a handover. A handover decision algorithm was developed for this architecture to select networks based on the previous experiences of MNs. This algorithm uses as decision metric the TCP loss in the MNs. The cognitive module in the architecture is an evolution of research results of our proposed algorithm for reconfiguration of cognitive parameters of the IEEE 802.11, called CogMAC. The CogMAC is a completely distributed proposal capable to monitor the MAC layer performance and react to changes to avoid performance degradation. The CogMAC is evaluated by simulations and real testbed and the results are compared with the first-WiFi algorithm. This algorithm prioritizes the connection of WiFi networks. The results also confirm the good performance of the proposed architecture / Doutorado / Ciência da Computação / Doutor em Ciência da Computação

[pt] A combinação de computação móvel sem fio e tecnologias para a localização de dispositivos possibilitou o surgimento de um novo paradigma de computação conhecido como Serviços Baseados em Localização, cujo objetivo é estudar como prover ao usuário serviços personalizados que dependem da localidade onde este se encontra. Dentre esses serviços, destacam-se aqueles cuja principal função é dar apoio a diferentes formas de comunicação entre usuários de dispositivos móveis. Apesar de vários serviços terem sido desenvolvidos com esse intuito, são poucos os trabalhos que fizeram um levantamento de suas características comuns com o objetivo de projetar uma infra- estrutura genérica que sirva de base para o desenvolvimento de novos serviços. Isso serviu de motivação para esta dissertação, que trata do desenvolvimento de um framework que facilite a construção de serviços para comunicação baseada na localização de usuários móveis. Como estudos de caso, foram instanciados um aplicativo chamado Nita (Notes In The Air), que provê comunicação síncrona e assíncrona entre usuários presentes numa mesma localidade, e um aplicativo para comunicação instantânea similar ao BuddySpace. / [en] The combination of mobile wireless computing and location technology enabled the emergence of a new computing paradigm known as Location-Based Services, whose goal is to study how to provide personalized services to users depending on the their location. Among these services, very useful are the ones which support different kinds of communication between mobile users. Although several services have been developed with this goal, only few work aimed at identifying the common characteristics of these systems, with the goal of designing a generic infrastructure that serves as the basis for the development of new services. This was the main motivation for this thesis work, in which we designed an object framework facilitating the construction of applications for location-based communication among mobile users. As main case studies, we instantiated an application called Nita (Notes In The Air), which provides both synchronous and asynchronous communication between co- located users, and a location-enhanced instant messaging application similar to BuddySpace.

Many of those who buy a PDA today do it for the purpose of time management. The PDA is meant to replace other artifacts like paper diaries and notebooks but in practice the PDA cannot be used as the sole resource for time management. We think that to succeed in making time management with a PDA more useful the design has to be grounded in an understanding of the existing technology and how it is used in practice. We achieved this understanding of the time management with a PDA by conducting an ethnographical study to find out how the PDA is used in practice, making a technical investigation of the PDA and cooperated with the PDA users throughout the design process. In this thesis we describe our design suggestion that improves the applications for time management in the PDA and take it a step closer to be the replacement for other time management artifacts that the users wanted.

Cyber-physikalische Systeme (CPS) sind eine erweitere Sicht auf eingebettete Systeme, die die konkreten umgebenden Elemente in das Systemdesign einbeziehen. Das Design solcher Systeme erfordert neue Herangehensweisen: Während beispielsweise in "normalen" verteilten Systemen Aspekte wie "Bewegung" oder "Ort" möglichst transparent und damit für den Nutzer unsichtbar gestaltet werden, benötigen CPS-Anwendungen häufig Bewusstsein für Bewegung oder Ort, d.h., sie sind _motion aware_ oder _location aware_. Die Professur "Betriebssysteme" der TUC hat sich die Frage gestellt, wie eine generische Unterstützung für solche verteilte mobile Systeme aussehen könnte. Im Vortrag werden Probleme, Konzepte und erste Lösungsansätze für ein künftiges Betriebssystem für diese Art von Systemen vorgestellt.

Orientador: Julio Cesar López Hernández / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-27T12:14:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pietz_Franz_M.pdf: 27442530 bytes, checksum: 1648252389eb63cf26ca0525be124bda (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A criptografia visual é um método de compartilhamento de segredos proposto por Naor em Shamir no artigo ''Criptografia Visual'' de 1994. Nele, uma imagem secreta é dividida em um conjunto de parcelas, sendo necessário sobrepor um número mínimo de parcelas para decodificarmos o segredo visualmente, sem nenhum tipo de dispositivo ou cálculo criptográfico; e analisando as parcelas isoladamente, não é possível recuperar nenhuma informação sobre a imagem secreta original. O esquema é considerado seguro e pode ser comparado com as cifras de one-time-pad, também chamadas de cifras perfeitas, devido à dificuldade do atacante obter o segredo ou parte dele. Existem propostas para a utilização de criptografia visual em protocolos de autenticação, como autenticação de transações bancárias e verificação de legitimidade de produtos. Entretanto, esse método possui problemas como definição do segredo recuperado, baixo contraste e desvios de alinhamento, que é o problema mais sensível. Nossa proposta mostra como utilizar um dispositivo móvel, como smartphone ou tablet, para realizar o alinhamento automático de parcelas e auxiliar o usuário no processo de recuperação de segredos encriptados utilizando criptografia visual. Para isso, utilizamos a câmera do dispositivo móvel para torná-lo uma ''transparência'' e técnicas de análise de imagens para localizar uma parcela exibida em um monitor ou impressa na embalagem de um produto, e sobrepô-la com uma parcela presente no dispositivo móvel, permitindo a visualização do segredo recuperado na tela do dispositivo. A utilização de um dispositivo móvel traz vantagens imediatas, como facilidade para a entrega de parcelas no momento da transação, sem necessidade de guardar informação previamente / Abstract: Visual cryptography is a secret sharing method proposed by Naor and Shamir in the paper ''Visual Cryptography'', in 1994. It split a secret image into a set of shares, so that we need to stack a minimum number of shares to visually decode the secret image without the help of hardware or computation, and analyzing the shares alone is not possible to obtain any information about the secret image. The scheme is considered safe and can be compared to the one-time-pad cyphers, also called perfect cyphers, due to the difficulty of an attacker to obtain the secret or part of it. There are proposals to use visual cryptography in authentication protocols, such as in bank transactions and product's legitimacy verification. But these methods have problems with recovered secret's definition, low contrast and misalignment of the shares, which is the most sensitive. Our proposal shows how to use a mobile device, such as smartphone or tablet, to perform automatic alignment of the shares and to assist a user to recover a secret encrypted using visual cryptography. For this, we use the device camera to turn it into a ''transparency'' and image analysis techniques to locate a share that can be displayed on a monitor or printed on the packaging of a product, and overlay it with a second share present on the mobile device, allowing the visualization of the recovered secret on the device's display. Using a mobile device brings immediate advantages, such as easy delivery of shares at the transaction's time, without having to store information in advance / Mestrado / Ciência da Computação / Mestre em Ciência da Computação

Com a heterogeneidade de tecnologias de comunicação sem fio presentes na borda de redes de acesso, serviços providos na Internet podem ser acessados de forma quasi ubíqua através de dispositivos móveis ou portáteis. O acesso a esses serviços, contudo, está associado a atrasos e rupturas frequentes na comunicação devido a razões inerentes à mobilidade do dispositivo, como: i) perda de sinal em locais onde há pouca ou nenhuma cobertura de acesso móvel; ii) erros no quadro de dados durante a transmissão e, consequentemente, perdas de pacotes, que podem ser ocasionados por interferência no sinal ou enfraquecimento deste pelo distanciamento do dispositivo em relação à Estação Base; iii) mudanças de endereços IP durante transmissões em andamento causadas pela migração do dispositivo entre diferentes redes. Como consequência, aplicações falham com a ruptura de comunicações orientadas a conexão. Tratar a mobilidade de forma transparente à aplicação é um dos desafios da Computação Móvel e Ubíqua que vem sendo pesquisado ao longo da última década. Soluções foram propostas para operarem desde a Camada de Enlace à Aplicação. Muitas delas, entretanto, exigem modificações na pilha de protocolos TCP/IP e adição de infraestrutura específica de rede no suporte à comunicação fim-a-fim. Além de elevar o custo das etapas de implantação e manutenção, estratégias intrusivas e dependentes de infraestrutura adicional podem não apresentar desempenho satisfatório. Nesse contexto, propomos tratar a mobilidade no nível da própria aplicação através de Sessões de Comunicação que não falham com atrasos e desconexões. Operando somente nos nós-fim e de modo transparente às Camadas adjacentes de Aplicação e Transporte, as sessões não requerem infraestrutura adicional para intermediar ou controlar a comunicação entre pares, tampouco modificações em protocolos legados da pilha TCP/IP. O conceito de Sessões Tolerantes a Rupturas é implementado através de uma API de propósito geral em sistemas Linux que estende a interface de Sockets. A API é, na prática, uma camada transparente sobre o Socket que provê Ciência de Mobilidade à aplicação através de mecanismos para: acompanhar a localização de nós ao longo da duração de uma sessão; detectar rupturas nas transmissões causadas pela mobilidade do nó ou de seu par remoto; suspender e retomar sessões de forma eficiente, segura e confiável. Experimentos conduzidos em ambientes emulados e reais com equipamentos de uso comercial mostram a eficiência das sessões. Além de introduzir baixa degradação na vazão fim-a-fim, rupturas na transmissão podem ser detectadas em microssegundos e sessões suspensas são reabertas em milissegundos. Com um desempenho superior a solução de mobilidade geral da Camada IP, as sessões não necessitam de adaptações de software em equipamentos de rede / Nowadays services available on the Internet can be accessed from mobile devices while they roam across heterogeneous wireless networks. Due to the inherent reasons of device mobility, however, the access to such services is frequently involved with delay and disruptions. The most common reasons are: i) losing radio signal at places where mobile access coverage area is not available; ii) frame error, losses, and fading on the radio signal when the mobile device moves away from the Base Station; iii) changes on the devices IP address over ongoing transmission, while the mobile node migrates among different wireless networks. As result, networked application fails with disruptions on TCP connections established in the mobile users path. Handling seamlessly mobility on the Internet is a technical challenge of the Mobile Computing Paradigm. It has been widely researched over the last decade. Several solutions have been proposed to work from the Link Layer to the Application Layer. Most of them, however, work intrusively and require modifications in the classical TCP/IP protocol stack, as well as rely on additional network infrastructure to support mobile end-to-end communication. Besides increasing the cost of deployment and maintenance, intrusive and infrastructure dependent strategies may not present suitable performance. In this sense, we devised an architecture to handle mobility at the Application level by means of communication sessions that do not fail with delay, disruption or disconnection. Such sessions work only at the end-systems in a such way that: are fully transparent to the adjacent layers of Transport and Application; do not require additional network infrastructure to forward and manage the communication between two mobile peers; and do not impose any modification on the legacy protocols from the TCP/IP stack. The concept of Disruption-Tolerant Sessions is implemented in Linux by means of a general purpose API extended from the Socket interface. Such API is a transparent layer placed on top of the Socket to provide mobility awareness to the Application Layer. To do so, session services are provided for: tracking mobile peers along the session duration; detecting disruptions over TCP connection caused by mobility of the local or remote peer; suspending and resuming sessions with efficiency, security and reliability. Experiments conducted in emulated and real systems (off-the-shelf hardware and open source software) showed the desired efficiency. Besides introducing little overhead on the goodput, disruptions are detected in a range of microseconds and suspended sessions are resumed in milliseconds. With performance greater than the general IP layer mobility solution, the proposed sessions do not require software adaptation in the core of the network infrastructure

The Prescription Express System is a software program that was developed with express service of health care in mind. The purpose was to provide easy access for doctors to check on upcoming appointments with patients and send prescriptions via wireless network directly to the pharmacy to provide faster service.

[pt] O progresso tecnológico da computação móvel associada à Internet promove a concretização de uma visão futurista em que os usuários acessam dados e serviços a qualquer momento e em qualquer lugar. Entretanto, esta visão expõe questões importantes no desenvolvimento de aplicações, pois se deve dar maior atenção para a comunicação entre dispositivos móveis e serviços web, considerando restrições de processamento, armazenamento de dados, diversidade de padrões e disponibilidade dos serviços. Esta dissertação explora aspectos de engenharia de software como computação autonômica, frameworks e sistemas multiagentes no desenvolvimento de aplicações para dispositivos móveis dando ênfase ao gerenciamento do uso de serviços web. Para consolidar os conceitos abordados e prover um guia que facilite o desenvolvimento de aplicações autoadaptáveis, propõe-se um framework para auxiliar o desenvolvimento de aplicações para computação móvel. Para ilustrar a utilização do framework são apresentadas duas aplicações. A primeira aplicação é um sistema que apresenta o risco de deslizamento de massa em uma área a partir do cálculo de susceptibilidade baseado em informações sobre clima, relevo e solo. A segunda aplicação faz parte de um sistema de agência de viagens que define um pacote de viagens que melhor atende às necessidades do usuário. / [en] Technological progress in mobile computing and the Internet promotes an achievement of the futuristic vision in which users have access to data and services anytime and anywhere. However, this vision realization brings important issues to application development, because more attention is required to the communication between mobile devices and web services, especially regarding processing and data storage constraints, diversity standards and availability of services. This dissertation explores aspects of software engineering as autonomic computing, multi-agent systems and frameworks in developing applications for mobile devices, emphasizing autonomic management of web services use. Aiming the consolidation of the investigated concepts and provide a guide to facilitate the development of self-adapting applications, a framework is proposed to help in applications development for mobile computing. The development of two applications illustrates the framework appliance. The first application is a system that presents the risk of mass sliding in an area through a susceptibility calculation based on information of climate, topography and soil. The second application is part of a travel agency system that defines a travel package that best fit user needs.

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