Thesis (Ph.D.)--McMaster University, 2002 / Includes bibliographical references (leaves 92-101). Also available via World Wide Web.

Mobile Ad hoc Network of Networks (MANoN) are a group of large autonomous wireless nodes communicating on a peer-to-peer basis in a heterogeneous environment with no pre-defined infrastructure. In fact, each node by itself is an ad hoc network with its own management. MANoNs are evolvable systems, which mean each ad hoc network has the ability to perform separately under its own policies and management without affecting the main system; therefore, new ad hoc networks can emerge and disconnect from the MANoN without conflicting with the policies of other networks. The unique characteristics of MANoN makes such networks highly vulnerable to security attacks compared with wired networks or even normal mobile ad hoc networks. This thesis presents a novel security-management system based upon the Recommendation ITU-T M.3400, which is used to evaluate, report on the behaviour of our MANoN and then support complex services our system might need to accomplish. Our security management will concentrate on three essential components: Security Administration, Prevention and Detection and Containment and Recovery. In any system, providing one of those components is a problem; consequently, dealing with an infrastructure-less MANoN will be a dilemma, yet we approached each set group of these essentials independently, providing unusual solutions for each one of them but concentrating mainly on the prevention and detection category. The contributions of this research are threefold. First, we defined MANoN Security Architecture based upon the ITU-T Recommendations: X.800 and X.805. This security architecture provides a comprehensive, end-to-end security solution for MANoN that could be applied to every wireless network that satisfies a similar scenario, using such networks in order to predict, detect and correct security vulnerabilities. The security architecture identifies the security requirements needed, their objectives and the means by which they could be applied to every part of the MANoN, taking into consideration the different security attacks it could face. Second, realising the prevention component by implementing some of the security requirements identified in the Security Architecture, such as authentication, authorisation, availability, data confidentiality, data integrity and non-repudiation has been proposed by means of defining a novel Security Access Control Mechanism based on Threshold Cryptography Digital Certificates in MANoN. Network Simulator (NS-2) is a real network environment simulator, which is used to test the performance of the proposed security mechanism and demonstrate its effectiveness. Our ACM-MANoN results provide a fully distributed security protocol that provides a high level of secure, available, scalable, flexible and efficient management services for MANoN. The third contribution is realising the detection component, which is represented by providing a Behavioural Detection Mechanism based on nodes behavioural observation engaged with policies. This behaviour mechanism will be used to detect malicious nodes acting to bring the system down. This approach has been validated using an attacks case study in an unknown military environment to cope with misbehaving nodes.

Com o crescimento da utilização das redes de computadores e também o aumento da utilização das redes de dispositivos para a automação, torna-se cada vez mais atrativo se pensar em uma solução que integre essas tecnologias. Em cada uma das áreas se observa um aumento da utilização da tecnologia LonWorks em redes distribuídas de dispositivos, e a consolidação do Simple Network Management Protocol (SNMP) como um protocolo padrão para o gerenciamento das redes de computadores. Neste trabalho foi desenvolvido um agente proxy SNMP, capaz de auxiliar no gerenciamento de uma rede de automação baseada na tecnologia LonWorks através do uso de ferramentas já disponíveis no mercado para a realização do gerenciamento das redes de computadores. Esse tipo de solução possibilita que uma mesma equipe possa gerenciar as duas estruturas de rede, através de um mesmo sistema, facilitando a interação entre os dispositivos e reduzindo o custo atrelado à manutenção das equipes. O agente foi desenvolvido através da utilização de uma Application Programming Interface (API), que implementa toda a estrutura de comunicação SNMP; e para realizar o gerenciamento foi criada uma Management Information Base (MIB), com algumas informações de diagnóstico do dispositivo. / With the growth of the computer networks use and also the increase of devices network for the automation use, becomes each more attractive think about a solution that integrates these technologies. In each one of those areas it observes, an increase of the LonWorks technology use in distributed networks of devices, and the consolidation of the Simple Network Management Protocol (SNMP) as a protocol standard for the management of the computer networks. In this work was developed a proxy agent SNMP, capable to assist the management of control network, based on the LonWorks technology, through the available tools use already in the market for the accomplishment of the computer networks management. This solution type makes possible that same team can manage two network structures, through the same system, facilitating the interaction between the devices and reducing maintenance teams cost. The agent was developed through of an Application Programming Interface (API) use, that implements all the communication structure SNMP; and to achieve the management was created a Management Information Base (MIB), with some information of devices diagnosis.

Com o crescimento da utilização das redes de computadores e também o aumento da utilização das redes de dispositivos para a automação, torna-se cada vez mais atrativo se pensar em uma solução que integre essas tecnologias. Em cada uma das áreas se observa um aumento da utilização da tecnologia LonWorks em redes distribuídas de dispositivos, e a consolidação do Simple Network Management Protocol (SNMP) como um protocolo padrão para o gerenciamento das redes de computadores. Neste trabalho foi desenvolvido um agente proxy SNMP, capaz de auxiliar no gerenciamento de uma rede de automação baseada na tecnologia LonWorks através do uso de ferramentas já disponíveis no mercado para a realização do gerenciamento das redes de computadores. Esse tipo de solução possibilita que uma mesma equipe possa gerenciar as duas estruturas de rede, através de um mesmo sistema, facilitando a interação entre os dispositivos e reduzindo o custo atrelado à manutenção das equipes. O agente foi desenvolvido através da utilização de uma Application Programming Interface (API), que implementa toda a estrutura de comunicação SNMP; e para realizar o gerenciamento foi criada uma Management Information Base (MIB), com algumas informações de diagnóstico do dispositivo. / With the growth of the computer networks use and also the increase of devices network for the automation use, becomes each more attractive think about a solution that integrates these technologies. In each one of those areas it observes, an increase of the LonWorks technology use in distributed networks of devices, and the consolidation of the Simple Network Management Protocol (SNMP) as a protocol standard for the management of the computer networks. In this work was developed a proxy agent SNMP, capable to assist the management of control network, based on the LonWorks technology, through the available tools use already in the market for the accomplishment of the computer networks management. This solution type makes possible that same team can manage two network structures, through the same system, facilitating the interaction between the devices and reducing maintenance teams cost. The agent was developed through of an Application Programming Interface (API) use, that implements all the communication structure SNMP; and to achieve the management was created a Management Information Base (MIB), with some information of devices diagnosis.

Lifelines are vital networks and it is important that those networks are still be functional after major natural disasters such as earthquakes. The goal of this study is to develop a GIS software for evaluating network reliability of lifelines under seismic hazard. In this study, GIS, statistics and facility management is used together and a GIS software module, which constructs GIS based reliability maps of lifeline networks, is developed by using geoTools. Developed GIS module imports seismic hazard and lifeline network layers in GIS formats using geoTools libraries and after creating a gridded network structure it uses a network reliability algorithm, initially developed by Yoo and Deo (1988), to calculate the upper and lower bounds of lifeline network reliability under seismic hazard. Also it can show the results in graphical form and save as shape file format. In order to validate the developed application, results are compared with a former case study of Selcuk (2000) and the results are satisfactorily close to previous study. As a result of this study, an easy to use, GIS based software module that creates GIS based reliability map of lifelines under seismic hazard was developed.

Renewable energy generation is becoming a major part of energy supply, often in the form of distributed generation (DG) connected to distribution networks. While growth has been rapid, there is awareness that limitations on spare capacity within distribution (and transmission) networks is holding back development. Developments are being shelved until new network reinforcements can be built, which may make some projects non-viable. Reinforcements are costly and often underutilised, typically only loaded to their limits for a few occasions during the year. In order to accommodate new DG without the high costs or delays, active network management (ANM) is being promoted in which generation and other network assets are controlled within the limits of the existing network. There is a great deal of complexity and uncertainty associated with developing ANM and devising coherent plans to accommodate new DG is challenging for Distribution Network Operators (DNOs). As such, there is a need for robust network planning tools that can explicitly handle ANM and which can be trusted and implemented easily. This thesis describes the need for and the development of a new distribution expansion planning framework that provides DNOs with a better understanding of the impacts created by renewable DG and the value of ANM. This revolves around a heuristic planning framework which schedules necessary upgrades in power lines and transformers associated with changes in demand as well as those driven by the connection of DG. Within this framework a form of decentralised, adaptive control of DG output has been introduced to allow estimation of the impact of managing voltage and power flow constraints on the timing and need for network upgrades. The framework is initially deployed using simple scenarios but a further advance is the explicit use of time series to provide substantially improved estimates of the levels of curtailment implied by ANM. In addition, a simplified approach to incorporating demand side management has been deployed to facilitate understanding of the scope and role this may play in facilitating DG connections.

A avaliação do comportamento das redes de computadores através de métricas de desempenho é útil para avaliação de protocolos, para o aperfeiçoamento de aplicações, na escolha de conteúdo, entre outros. A obtenção destas métricas, porém, continua sendo uma tarefa complexa porque na maioria das vezes não se tem instrumentos adequados para tal. O desempenho de uma rede é fácil de ser obtido quando as conexões envolvidas estão limitadas a uma Intranet, pois os administradores têm acesso irrestrito a todos os equipamentos envolvidos. Por outro lado, quando os equipamentos pertencerem a domínios administrativos diferentes, a avaliação de desempenho passa a ser uma tarefa difícil de ser efetuada. As infra-estruturas de medição de desempenho foram propostas como uma forma de dotar as redes de computadores com instrumentos que facilitem a mensuração do desempenho. Uma infra-estrutura de medição de desempenho é um conjunto de equipamentos, espalhados por diversas redes, designados para interagirem uns com os outros quantificando o desempenho dos enlaces entre eles. As vantagens da utilização de infra-estruturas de medição de desempenho são claras, porém a sua utilização em larga escala ainda é problemática. Isso ocorre por problemas de escalabilidade e da inabilidade de gerenciamento dos equipamentos que compõem a infra-estrutura, presentes em diferentes domínios administrativos. Este trabalho avaliou um conjunto de infra-estruturas de medição de desempenho e concluiu que o tratamento dado ao gerenciamento de tais infra-estruturas é variado. De forma resumida, elas não possuem um conjunto de funções de gerenciamento padronizado. Com base nesta avaliação, o trabalho apresenta um modelo de gerenciamento para infra-estruturas de medição de desempenho. O modelo proposto mantém a independência administrativa dos pontos presentes na infra-estrutura, mas permite a interação entre os mesmos por meio de funções de gerenciamento específicas. Um protótipo foi implementado e implantado em um ambiente real para validação do modelo de gerenciamento proposto. Durante o período de avaliação do protótipo foi possível confirmar a importância do gerenciamento dos componentes das infra-estruturas de medição. Os problemas ocorridos durante esse período foram rapidamente detectados e solucionados. A experiência de uso do protótipo possibilitou observar os benefícios que podem ser obtidos com o gerenciamento de infra-estruturas de medição de desempenho. / The evaluation of computer network behavior through performance metrics is useful in protocol evaluation, application improvement and content choice, among others. The process of obtaining those metrics continues to be a complex task because most of the time there are no tools available for such. The performance of a network is easy to be obtained when the involved connections are limited to an Intranet. In this case, administrators have unrestricted access to all the involved equipments. On the other hand, when the equipments belong to different administrative domains, the performance evaluation becomes a very difficult task. The measurement infrastructures appear as a form of endowing the computer networks with instruments that facilitate measuring performance. A measurement infrastructure is a group of equipments, spread through several networks, designated to interact with each other quantifying the performance of the connections among them. The advantages of the use of measurement infrastructures are clear, although its use in wide scale is still problematic. That happens mainly due to scalability problems and to inability of equipment management belonging to different administrative domains. This work evaluated a set of measurement infrastructures and concluded that the treatment given to the management of such infrastructures is varied. In summary, there is not a set of standardized management functions. Based on this evaluation, this work presents a management model for measurement infrastructures. The proposed model maintains the administrative independence of the present points in the infrastructure but, also, allows the interaction among them by means of specific management functions. A prototype was implemented and deployed in a real environment for validation of the proposed management model. During the evaluation prototype period it was possible to confirm the importance of the management of the components of the measurement infrastructures. The experience of use of the prototype made possible to observe the benefits that can be obtained with the management of measurement infrastructures.

A avaliação do comportamento das redes de computadores através de métricas de desempenho é útil para avaliação de protocolos, para o aperfeiçoamento de aplicações, na escolha de conteúdo, entre outros. A obtenção destas métricas, porém, continua sendo uma tarefa complexa porque na maioria das vezes não se tem instrumentos adequados para tal. O desempenho de uma rede é fácil de ser obtido quando as conexões envolvidas estão limitadas a uma Intranet, pois os administradores têm acesso irrestrito a todos os equipamentos envolvidos. Por outro lado, quando os equipamentos pertencerem a domínios administrativos diferentes, a avaliação de desempenho passa a ser uma tarefa difícil de ser efetuada. As infra-estruturas de medição de desempenho foram propostas como uma forma de dotar as redes de computadores com instrumentos que facilitem a mensuração do desempenho. Uma infra-estrutura de medição de desempenho é um conjunto de equipamentos, espalhados por diversas redes, designados para interagirem uns com os outros quantificando o desempenho dos enlaces entre eles. As vantagens da utilização de infra-estruturas de medição de desempenho são claras, porém a sua utilização em larga escala ainda é problemática. Isso ocorre por problemas de escalabilidade e da inabilidade de gerenciamento dos equipamentos que compõem a infra-estrutura, presentes em diferentes domínios administrativos. Este trabalho avaliou um conjunto de infra-estruturas de medição de desempenho e concluiu que o tratamento dado ao gerenciamento de tais infra-estruturas é variado. De forma resumida, elas não possuem um conjunto de funções de gerenciamento padronizado. Com base nesta avaliação, o trabalho apresenta um modelo de gerenciamento para infra-estruturas de medição de desempenho. O modelo proposto mantém a independência administrativa dos pontos presentes na infra-estrutura, mas permite a interação entre os mesmos por meio de funções de gerenciamento específicas. Um protótipo foi implementado e implantado em um ambiente real para validação do modelo de gerenciamento proposto. Durante o período de avaliação do protótipo foi possível confirmar a importância do gerenciamento dos componentes das infra-estruturas de medição. Os problemas ocorridos durante esse período foram rapidamente detectados e solucionados. A experiência de uso do protótipo possibilitou observar os benefícios que podem ser obtidos com o gerenciamento de infra-estruturas de medição de desempenho. / The evaluation of computer network behavior through performance metrics is useful in protocol evaluation, application improvement and content choice, among others. The process of obtaining those metrics continues to be a complex task because most of the time there are no tools available for such. The performance of a network is easy to be obtained when the involved connections are limited to an Intranet. In this case, administrators have unrestricted access to all the involved equipments. On the other hand, when the equipments belong to different administrative domains, the performance evaluation becomes a very difficult task. The measurement infrastructures appear as a form of endowing the computer networks with instruments that facilitate measuring performance. A measurement infrastructure is a group of equipments, spread through several networks, designated to interact with each other quantifying the performance of the connections among them. The advantages of the use of measurement infrastructures are clear, although its use in wide scale is still problematic. That happens mainly due to scalability problems and to inability of equipment management belonging to different administrative domains. This work evaluated a set of measurement infrastructures and concluded that the treatment given to the management of such infrastructures is varied. In summary, there is not a set of standardized management functions. Based on this evaluation, this work presents a management model for measurement infrastructures. The proposed model maintains the administrative independence of the present points in the infrastructure but, also, allows the interaction among them by means of specific management functions. A prototype was implemented and deployed in a real environment for validation of the proposed management model. During the evaluation prototype period it was possible to confirm the importance of the management of the components of the measurement infrastructures. The experience of use of the prototype made possible to observe the benefits that can be obtained with the management of measurement infrastructures.

A avaliação do comportamento das redes de computadores através de métricas de desempenho é útil para avaliação de protocolos, para o aperfeiçoamento de aplicações, na escolha de conteúdo, entre outros. A obtenção destas métricas, porém, continua sendo uma tarefa complexa porque na maioria das vezes não se tem instrumentos adequados para tal. O desempenho de uma rede é fácil de ser obtido quando as conexões envolvidas estão limitadas a uma Intranet, pois os administradores têm acesso irrestrito a todos os equipamentos envolvidos. Por outro lado, quando os equipamentos pertencerem a domínios administrativos diferentes, a avaliação de desempenho passa a ser uma tarefa difícil de ser efetuada. As infra-estruturas de medição de desempenho foram propostas como uma forma de dotar as redes de computadores com instrumentos que facilitem a mensuração do desempenho. Uma infra-estrutura de medição de desempenho é um conjunto de equipamentos, espalhados por diversas redes, designados para interagirem uns com os outros quantificando o desempenho dos enlaces entre eles. As vantagens da utilização de infra-estruturas de medição de desempenho são claras, porém a sua utilização em larga escala ainda é problemática. Isso ocorre por problemas de escalabilidade e da inabilidade de gerenciamento dos equipamentos que compõem a infra-estrutura, presentes em diferentes domínios administrativos. Este trabalho avaliou um conjunto de infra-estruturas de medição de desempenho e concluiu que o tratamento dado ao gerenciamento de tais infra-estruturas é variado. De forma resumida, elas não possuem um conjunto de funções de gerenciamento padronizado. Com base nesta avaliação, o trabalho apresenta um modelo de gerenciamento para infra-estruturas de medição de desempenho. O modelo proposto mantém a independência administrativa dos pontos presentes na infra-estrutura, mas permite a interação entre os mesmos por meio de funções de gerenciamento específicas. Um protótipo foi implementado e implantado em um ambiente real para validação do modelo de gerenciamento proposto. Durante o período de avaliação do protótipo foi possível confirmar a importância do gerenciamento dos componentes das infra-estruturas de medição. Os problemas ocorridos durante esse período foram rapidamente detectados e solucionados. A experiência de uso do protótipo possibilitou observar os benefícios que podem ser obtidos com o gerenciamento de infra-estruturas de medição de desempenho. / The evaluation of computer network behavior through performance metrics is useful in protocol evaluation, application improvement and content choice, among others. The process of obtaining those metrics continues to be a complex task because most of the time there are no tools available for such. The performance of a network is easy to be obtained when the involved connections are limited to an Intranet. In this case, administrators have unrestricted access to all the involved equipments. On the other hand, when the equipments belong to different administrative domains, the performance evaluation becomes a very difficult task. The measurement infrastructures appear as a form of endowing the computer networks with instruments that facilitate measuring performance. A measurement infrastructure is a group of equipments, spread through several networks, designated to interact with each other quantifying the performance of the connections among them. The advantages of the use of measurement infrastructures are clear, although its use in wide scale is still problematic. That happens mainly due to scalability problems and to inability of equipment management belonging to different administrative domains. This work evaluated a set of measurement infrastructures and concluded that the treatment given to the management of such infrastructures is varied. In summary, there is not a set of standardized management functions. Based on this evaluation, this work presents a management model for measurement infrastructures. The proposed model maintains the administrative independence of the present points in the infrastructure but, also, allows the interaction among them by means of specific management functions. A prototype was implemented and deployed in a real environment for validation of the proposed management model. During the evaluation prototype period it was possible to confirm the importance of the management of the components of the measurement infrastructures. The experience of use of the prototype made possible to observe the benefits that can be obtained with the management of measurement infrastructures.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:08:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao diogo oliveira.pdf: 704815 bytes, checksum: 785a905781cd04a8e166c428e941689b (MD5) Previous issue date: 2009-08-20 / ACCESS technologies for data transmission, such as xDSL, Wi-¯ and cable modem are widely used because they support high data transmission rates at low cost. Among these technologies, Power Line Communications, known as PLC, is a promising solution. PLC technology transmits data over power network, which presents high capilarity, due to the fact that it is present in 99% of residences. Since most of its structure already exists, power supply concessionaries started investing in this solution to stop being only a power supply concessionary and to be also a telecommunication company. In order to obtain control over a technology it is necessary to use management techniques that permits the maximum extraction of information from technology and involved devices. One of the goals of this work is to present the management solution developed to PLC networks. This solution di®ers from network management solutions used on other data transmission technologies due to the transmission media utilized. The management software used as base of the management system implemented is a free and no cost software. The concept of free code was adopted to the solutions implemented to the management system. The other goal of this work is to present the proposal and implementation of an embedded system based on PIC microcontroller that performs conversion of versions of SNMP protocol, which is the default management protcol in TCP/IP based networks. This converter device brings security to PLC networks management, since PLC devices only support version 2c of SNMP protocol, which is faulty regarding security. Since SNMPv3 supports authentication and privacy al gorithms, the designed converter device is capable of providing security, due to its capacity of coding a SNMPv2c packet into a SNMPv3 packet, and vice-versa. / TECNOLOGIAS de acesso para transmiss~ao de dados, como xDSL, Wi-¯ e cable modem s~ao amplamente utilizadas por permitirem altas taxas de transmissãao a baixo custo. Dentre essas tecnologias, a Power Line Communications, conhecida como PLC, ¶e uma solução promissora. A tecnologia PLC permite a transmiss~ao de dados atrav¶es da rede el¶etrica, rede essa que apresenta elevada capilaridade, pois est¶a presente em 99% das resid^en- cias. Por ser uma tecnologia que j¶a tem grande parte de sua estrutura pronta, as concession¶arias de energia el¶etrica come»cam a investir nessa solu»c~ao, com o intuito de deixar de ser apenas uma concession¶aria de energia, passando a ser tamb¶em uma operadora de telecomunicações. Para ter controle sobre uma tecnologia ¶e necess¶ario utilizar t¶ecnicas de gerenciamento que permitam extrair o m¶aximo de informa»c~oes a respeito do funcionamento e estado da tecnologia e dos equipamentos envolvidos, e como resultado, proporcionar con¯abilidade nessa tecnologia. Este trabalho tem como um de seus objetivos apresentar a solu»c~ao de gerenciamento desenvolvida para redes PLC. Esta solu»c~ao difere de sistemas de gerência de outras tecnologias de transmiss~ao de dados devido ao meio utilizado para a transmiss~ao e por ser uma tecnologia ainda pouco utilizada. O software de gerenciamento utilizado como base do sistema de ger^encia que fora implementado ¶e um software de c¶odigo livre e gratuito. Para o desenvolvimento da ferramenta de gerência de redes PLC foi adotado o conceito do software livre, sendo assim, todos os softwares utilizados s~ao livres e gratuitos. O outro objetivo deste trabalho ¶e apresentar a proposta e implementa»c~ao de um sistema embarcado baseado em microcontrolador para realizar a convers~ao de vers~oes do protocolo SNMP, utilizado no gerenciamento de redes TCP/IP. A ¯nalidade deste conversor ¶e implementar seguran»ca no gerenciamento de redes PLC, visto que os ativos PLC suportam apenas o protocolo SNMP em sua vers~ao 2c, vers~ao esta que ¶e bastante falha se tratando de seguran»ca dos dados. Como o SN-MPv3 suporta algoritmos de autentica»c~ao e criptogra¯a, o equipamento conversor desenvolvido ¶e capaz de prover seguran»ca, devido µa sua capacidade de codi¯car um pacote SNMPv2c em um pacote SNMPv3, e vice-versa