A disseminação dos dispositivos embarcados por diferentes domínios de aplicação torna necessário que a interação entre eles dispense ao máximo a intervenção humana. Diversos protocolos e tecnologias foram criados para a atingir este objetivo. Uma destas tecnologias é o Device Profile for Web Services (DPWS), que tem tido relativa aceitação tanto em ambientes industriais quanto residenciais. A expressividade e flexibilidade do DPWS tem permitido integrar dispositivos com recursos reduzidos diretamente com os sistema de gerenciamento das organizações. Com a diversidade dos dispositivos disponíveis e o crescimento das aplicações de redes sem fio, torna-se importante que os dados possam ser protegidos para manter a sua integridade e sigilo. Em aplicações como controle de processos, aquisição de dados estratégicos, medição de consumo de energia, entre outras, os prejuízos causados por interferências indevidas justificam a aplicação de estratégias de proteção dos dados, mesmo com o custo que elas podem gerar. Neste trabalho, são estudados os impactos da união da flexibilidade e expressividade do DPWS com a criptografia e compressão, fornecendo subsídios para que seja avaliado o custo de cada combinação destas soluções para definir quais níveis de proteção e otimização são mais adequados a cada cenário em que o DPWS possa ser aplicado. Ao fim do estudo realizado, demonstra-se o custo da criptografia na proteção dos dados, avaliando-se diferentes suítes de cifragem nas quais os algoritmos RC4 e o AES se mostram como opções viáveis em ambientes embarcados apesar do custo inerente ao processo de criptografia. Outro ponto importante é a comprovação estatística de que a compressão dos dados propicia um ganho de desempenho com redução de banda ocupada capaz de compensar o custo computacional da sua aplicação. Estas análises comprovam que o uso do tráfego seguro não pode ser aplicado a todos os casos devido às suas exigências de recursos. Em certas aplicações é possível achar um ponto intermediário onde se garanta apenas a autenticidade dos dados, deixando a criptografia completa para os casos mais críticos. Por fim, a conclusão à qual se chega é que o DPWS pode ser um substituto para as opções atuais de gerenciamento, sobre as quais tem como principal vantagem a capacidade de crescer em representatividade e complexidade de acordo com os recursos computacionais disponíveis. / The growth of use of embedded devices in several application domains makes necessary the reduction of human interaction for the devices control and has motivated the development of new technologies to achieve this goal. The Device Profile for Web Services (DPWS) is one of such technologies. It has been adopted on both industrial and home applications due to its flexibility, scalability and interoperability that allows the direct integration between deeply embedded devices and enterprise management systems. The remote device management requires a high level of data protection that could guarantee the integrity and confidentiality needed by industrial applications. In applications such as process control, strategic data acquisition, power consumption measurement, the possible harm caused by undue interference justify the use of data protection strategies despite the increasing of cost added by security technologies. This paper presents the results of a statistically proven study on the security layer applications of DPWS embedded devices using compressed data. The main objective of this work is to provide the background required to DPWS secure devices design, estimating the impact of many combinations of compression and security algorithms such as gzip, RC4 and AES. It proves that these technologies fit in embedded devices applications when data security is a strong requirement. Additionally, it is shown that performance degradation caused by data compression is compensated by the reduction of the amount of data to be encrypted. Best results were obtained when the compressed data fit in one Ethernet packet. Finally, is concluded that DPWS can replace the current alternatives to process management, having the advantages of scalability direct connection between deeply embedded devices and enterprise management systems.

A disseminação dos dispositivos embarcados por diferentes domínios de aplicação torna necessário que a interação entre eles dispense ao máximo a intervenção humana. Diversos protocolos e tecnologias foram criados para a atingir este objetivo. Uma destas tecnologias é o Device Profile for Web Services (DPWS), que tem tido relativa aceitação tanto em ambientes industriais quanto residenciais. A expressividade e flexibilidade do DPWS tem permitido integrar dispositivos com recursos reduzidos diretamente com os sistema de gerenciamento das organizações. Com a diversidade dos dispositivos disponíveis e o crescimento das aplicações de redes sem fio, torna-se importante que os dados possam ser protegidos para manter a sua integridade e sigilo. Em aplicações como controle de processos, aquisição de dados estratégicos, medição de consumo de energia, entre outras, os prejuízos causados por interferências indevidas justificam a aplicação de estratégias de proteção dos dados, mesmo com o custo que elas podem gerar. Neste trabalho, são estudados os impactos da união da flexibilidade e expressividade do DPWS com a criptografia e compressão, fornecendo subsídios para que seja avaliado o custo de cada combinação destas soluções para definir quais níveis de proteção e otimização são mais adequados a cada cenário em que o DPWS possa ser aplicado. Ao fim do estudo realizado, demonstra-se o custo da criptografia na proteção dos dados, avaliando-se diferentes suítes de cifragem nas quais os algoritmos RC4 e o AES se mostram como opções viáveis em ambientes embarcados apesar do custo inerente ao processo de criptografia. Outro ponto importante é a comprovação estatística de que a compressão dos dados propicia um ganho de desempenho com redução de banda ocupada capaz de compensar o custo computacional da sua aplicação. Estas análises comprovam que o uso do tráfego seguro não pode ser aplicado a todos os casos devido às suas exigências de recursos. Em certas aplicações é possível achar um ponto intermediário onde se garanta apenas a autenticidade dos dados, deixando a criptografia completa para os casos mais críticos. Por fim, a conclusão à qual se chega é que o DPWS pode ser um substituto para as opções atuais de gerenciamento, sobre as quais tem como principal vantagem a capacidade de crescer em representatividade e complexidade de acordo com os recursos computacionais disponíveis. / The growth of use of embedded devices in several application domains makes necessary the reduction of human interaction for the devices control and has motivated the development of new technologies to achieve this goal. The Device Profile for Web Services (DPWS) is one of such technologies. It has been adopted on both industrial and home applications due to its flexibility, scalability and interoperability that allows the direct integration between deeply embedded devices and enterprise management systems. The remote device management requires a high level of data protection that could guarantee the integrity and confidentiality needed by industrial applications. In applications such as process control, strategic data acquisition, power consumption measurement, the possible harm caused by undue interference justify the use of data protection strategies despite the increasing of cost added by security technologies. This paper presents the results of a statistically proven study on the security layer applications of DPWS embedded devices using compressed data. The main objective of this work is to provide the background required to DPWS secure devices design, estimating the impact of many combinations of compression and security algorithms such as gzip, RC4 and AES. It proves that these technologies fit in embedded devices applications when data security is a strong requirement. Additionally, it is shown that performance degradation caused by data compression is compensated by the reduction of the amount of data to be encrypted. Best results were obtained when the compressed data fit in one Ethernet packet. Finally, is concluded that DPWS can replace the current alternatives to process management, having the advantages of scalability direct connection between deeply embedded devices and enterprise management systems.

A disseminação dos dispositivos embarcados por diferentes domínios de aplicação torna necessário que a interação entre eles dispense ao máximo a intervenção humana. Diversos protocolos e tecnologias foram criados para a atingir este objetivo. Uma destas tecnologias é o Device Profile for Web Services (DPWS), que tem tido relativa aceitação tanto em ambientes industriais quanto residenciais. A expressividade e flexibilidade do DPWS tem permitido integrar dispositivos com recursos reduzidos diretamente com os sistema de gerenciamento das organizações. Com a diversidade dos dispositivos disponíveis e o crescimento das aplicações de redes sem fio, torna-se importante que os dados possam ser protegidos para manter a sua integridade e sigilo. Em aplicações como controle de processos, aquisição de dados estratégicos, medição de consumo de energia, entre outras, os prejuízos causados por interferências indevidas justificam a aplicação de estratégias de proteção dos dados, mesmo com o custo que elas podem gerar. Neste trabalho, são estudados os impactos da união da flexibilidade e expressividade do DPWS com a criptografia e compressão, fornecendo subsídios para que seja avaliado o custo de cada combinação destas soluções para definir quais níveis de proteção e otimização são mais adequados a cada cenário em que o DPWS possa ser aplicado. Ao fim do estudo realizado, demonstra-se o custo da criptografia na proteção dos dados, avaliando-se diferentes suítes de cifragem nas quais os algoritmos RC4 e o AES se mostram como opções viáveis em ambientes embarcados apesar do custo inerente ao processo de criptografia. Outro ponto importante é a comprovação estatística de que a compressão dos dados propicia um ganho de desempenho com redução de banda ocupada capaz de compensar o custo computacional da sua aplicação. Estas análises comprovam que o uso do tráfego seguro não pode ser aplicado a todos os casos devido às suas exigências de recursos. Em certas aplicações é possível achar um ponto intermediário onde se garanta apenas a autenticidade dos dados, deixando a criptografia completa para os casos mais críticos. Por fim, a conclusão à qual se chega é que o DPWS pode ser um substituto para as opções atuais de gerenciamento, sobre as quais tem como principal vantagem a capacidade de crescer em representatividade e complexidade de acordo com os recursos computacionais disponíveis. / The growth of use of embedded devices in several application domains makes necessary the reduction of human interaction for the devices control and has motivated the development of new technologies to achieve this goal. The Device Profile for Web Services (DPWS) is one of such technologies. It has been adopted on both industrial and home applications due to its flexibility, scalability and interoperability that allows the direct integration between deeply embedded devices and enterprise management systems. The remote device management requires a high level of data protection that could guarantee the integrity and confidentiality needed by industrial applications. In applications such as process control, strategic data acquisition, power consumption measurement, the possible harm caused by undue interference justify the use of data protection strategies despite the increasing of cost added by security technologies. This paper presents the results of a statistically proven study on the security layer applications of DPWS embedded devices using compressed data. The main objective of this work is to provide the background required to DPWS secure devices design, estimating the impact of many combinations of compression and security algorithms such as gzip, RC4 and AES. It proves that these technologies fit in embedded devices applications when data security is a strong requirement. Additionally, it is shown that performance degradation caused by data compression is compensated by the reduction of the amount of data to be encrypted. Best results were obtained when the compressed data fit in one Ethernet packet. Finally, is concluded that DPWS can replace the current alternatives to process management, having the advantages of scalability direct connection between deeply embedded devices and enterprise management systems.

Current global business competition has resulted in significant challenges for manufacturing and production sectors focused on shorter product lifecyc1es, more diverse and customized products as well as cost pressures from competitors and customers. To remain competitive, manufacturers, particularly in automotive industry, require the next generation of manufacturing paradigms supporting flexible and reconfigurable production systems that allow quick system changeovers for various types of products. In addition, closer integration of shop floor and business systems is required as indicated by the research efforts in investigating "Agile and Collaborative Manufacturing Systems" in supporting the production unit throughout the manufacturing lifecycles. The integration of a business enterprise with its shop-floor and lifecycle supply partners is currently only achieved through complex proprietary solutions due to differences in technology, particularly between automation and business systems. The situation is further complicated by the diverse types of automation control devices employed. Recently, the emerging technology of Service Oriented Architecture's (SOA's) and Web Services (WS) has been demonstrated and proved successful in linking business applications. The adoption of this Web Services approach at the automation level, that would enable a seamless integration of business enterprise and a shop-floor system, is an active research topic within the automotive domain. If successful, reconfigurable automation systems formed by a network of collaborative autonomous and open control platform in distributed, loosely coupled manufacturing environment can be realized through a unifying platform of WS interfaces for devices communication. The adoption of SOA- Web Services on embedded automation devices can be achieved employing Device Profile for Web Services (DPWS) protocols which encapsulate device control functionality as provided services (e.g. device I/O operation, device state notification, device discovery) and business application interfaces into physical control components of machining automation. This novel approach supports the possibility of integrating pervasive enterprise applications through unifying Web Services interfaces and neutral Simple Object Access Protocol (SOAP) message communication between control systems and business applications over standard Ethernet-Local Area Networks (LAN's). In addition, the re-configurability of the automation system is enhanced via the utilisation of Web Services throughout an automated control, build, installation, test, maintenance and reuse system lifecycle via device self-discovery provided by the DPWS protocol.

Το παράδειγμα του Service Oriented computing αναφέρεται σε ένα σύνολο από έννοιες, αρχές και μεθόδους οι οποίες αξιοποιούν την Service Oriented αρχιτεκτονική, σύμφωνα με την οποία οι εφαρμογές λογισμικού κατασκευάζονται από ανεξάρτητες συνιστώσες υπηρεσιών με πρότυπες διεπαφές. Η υπηρεσιοστρεφής (Service Oriented) αρχιτεκτονική είναι ένα σύνολο από κανόνες και μεθοδολογίες για το σχεδιασμό και την ανάπτυξη λογισμικού με τη μορφή διαλειτουργικών υπηρεσιών. Μία από τις σημαντικότερες τεχνολογίες για την αξιοποίηση αυτής της αρχιτεκτονικής είναι τα Web Services. Τα Web Services είναι μία τεχνολογία σχεδιασμένη για την υποστήριξη διαλειτουργικών αλληλεπίδρασης σταθμών πάνω από το διαδίκτυο. Τα συστήματα βιομηχανικών αυτοματισμών είναι συστήματα τα οποία χρησιμοποιούνται για την αύξηση της απόδοσης των βιομηχανικών καθώς και των διαδικασιών παραγωγής. Οι παραδοσιακές τεχνικές ανάπτυξης των συστημάτων αυτών δεν ικανοποιούν πλέον τις απαιτήσεις των σύνθετων βιομηχανικών συστημάτων και υπάρχει μια τάση για αξιοποίηση τεχνολογιών αιχμής από την περιοχή του Software Engineering. Στην κατεύθυνση αυτή η παρούσα εργασία μελετά τα πλεονεκτήματα αλλά και τα μειονεκτήματα που προσφέρει η αξιοποίηση του SOC παραδείγματος στην ανάπτυξη βιομηχανικών συστημάτων. Μελετήθηκε η DPWS τεχνολογία η οποία αποτελεί μια επέκταση της τεχνολογίας των Web Services με σκοπό την ικανοποίηση των αναγκών που παρουσιάζουν οι εφαρμογές βιομηχανικού αυτοματισμού. Ως μελέτη περίπτωσης χρησιμοποιήθηκε το εργαστηριακό σύστημα Festo MPS. Σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε ένας εξομοιωτής του συστήματος αυτού, ο οποίος στη συνέχεια επεκτάθηκε για να είναι συμβατός με την DPWS Τεχνολογία. Με βάση αυτόν σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε ένας ελεγκτής του συστήματος ο οποίος αξιοποιώντας τις υπηρεσίες που προσφέρει η DPWS τεχνολογία υλοποίει την διαδικασία ελέγχου του συστήματος Festo MPS. Στη συνέχεια με βάση τα αποτελέσματα των δοκιμών προχωρήσαμε σε μια συνολική αξιολόγηση της τεχνολογίας. / The Service-Oriented Computing (SOC) paradigm refers to the set of concepts, principles, and methods that represent computing in Service-Oriented Architecture (SOA), in which software applications are constructed based on independent component services with standard interfaces. In software engineering, a Service-Oriented Architecture (SOA) is a set of principles and methodologies for designing and developing software in the form of interoperable services. One of the most important technologies used utilize this architecture is Web Services technology. Web service technology, is designed to support interoperable machine-to-machine interaction over a network. Industrial automation systems are the systems used for the enhancement of industrial and manufacturing processes. Traditional techniques to develop these systems, no longer satisfy the requirements of the complex industrial systems and there is a tendency to utilize state of the art technologies of software engineering area. The current thesis discusses the advantages and disadvantages as a result of utilizing the Service-Oriented Computing (SOC) paradigm in the development of industrial Systems. The technology that was utilized was the Devices Profile for Web Services technology(DPWS). DPWS is the extension of the Web Services technology that was designed in order to satisfy the requirements of the industrial systems applications. As a case study we used Festo Modular Production System. We designed and implemented a simulator of this system. This simulator was then redesigned and implemented in order to be compatible with DPWS technology. Based on the redesigned Simulator we designed and implemented a system Controller which utilizes the DPWS technology and implements the control process of Festo MPS. Then we proceeded with the evaluation of the technology based on the results of the tests.