O aumento na quantidade e na intensidade de desastres naturais é um problema que está se agravando em todo o mundo. As consequências desses desastres são significantemente ampliadas quando ocorrem em regiões urbanas ou com atuação humana devido à perda de vidas e à quantidade de bens materiais afetados. O uso de redes de sensores sem fio para a coleta de dados e o uso de técnicas de aprendizado de máquina para a previsão de desastres naturais são opções viáveis, porém novas tendências tecnológicas têm se mostrado promissoras e podem agregar na tarefa de monitoramento de ambientes e na previsão de desastres naturais. Uma dessas tendências é adotar redes de sensores baseadas em IP e utilizar padrões emergentes para IoT. Nesse contexto, esta Tese propõe e analisa uma abordagem chamada SENDI (System for dEtecting and forecasting Natural Disasters based on IoT), um sistema tolerante a falhas baseado em IoT, WSN e AM para a detecção e a previsão de desastres naturais. O SENDI foi modelado empregando o ns-3 e validado utilizando dados coletados por uma WSN real instalada na cidade de São Carlos - Brasil, a qual realiza a coleta de dados de rios da região. Esse sistema também prevê a possibilidade de falhas na comunicação e a perda de nós durante a ocorrência de desastres, além de agregar inteligência aos nós para realizar a distribuição de dados e de previsões, mesmo nesses casos. Esta Tese também apresenta um estudo de caso sobre previsão de enchentes que utiliza a modelagem do sistema e os dados colhidos pela WSN. Os resultados dos experimentos mostram que o SENDI permite gerar alertas para a tomada de decisões em tempo hábil, realizando as previsões mesmo com falhas parciais no sistema, porém com acurácia variável dependendo do nível de degradação do mesmo. / Natural disasters have been increasing intensely all around the globe. The consequences of these disasters are significantly amplified when they occur in urban areas or places where there are human activities due to loss of lives and assets. The usage of Wireless Sensor Networks (WSN) for data collection and Machine Learning (ML) to create natural disasters forecast models are viable options. However, new technology trends have been showing promising results, which can aggregate to the tasks of environmental monitoring and natural disasters forecast. One of these new trends is to adopt IP based sensor networks and to use emergent Internet of Things (IoT) standards. In this context, this Thesis presents and analyzes an approach called SENDI (System for dEtecting and forecasting Natural Disasters based on IoT), a fault-tolerant system based on IoT, ML and WSN to detect and forecast natural disasters. SENDI was modelled using ns-3 and validated by means of real data collected by a WSN installed in São Carlos - Brazil, which collects the data of rivers around the region. This system also foresees the possibility of communication failures and loss of nodes during disasters, also adding intelligence to the nodes in order to perform the distribution of data and forecasts, even in such cases. This Thesis presents a case study about flash flooding forecast as well, which uses the system model and the data collected by the WSN. The results of the experiments show that SENDI allows to generate warnings in time to make decisions as such predictions can be foreseen even if partial failure of the system occurs. However, there is a variable accuracy, which depends on the system degradation.

The conventional digital signature schemes widely used today may have their security threatened with the possibility of the rising of a large quantum computer. Moreover, such schemes are not entirely suitable for utilization on very constrained-resource platforms. Therefore, there is a need to look at alternatives that present reasonable security in the medium and long term, in addition to attaining acceptable performance when few resources are available. This work provides more efficient multivariate and hash-based post-quantum digital signatures and targets the deployment in scenarios like Internet of Things and Wireless Sensor Networks where the typical devices are very resource-constrained. In the context of multivariable quadratic digital signatures we describe a new technique that attempts to minimize the main drawbacks of these schemes, the large key sizes. The new technique explores certain structures compact matrix rings. Some of the analyzed matrix rings are not secure (one of the attacks runs in polynomial time). Other less compact matrix rings are investigated and they apparently do not suffer a polynomial time attack, but unfortunately are still far from deployment on very constrained platforms. On the other hand, this work describes a method for hash-based signatures providing a 2/3 reduction of the signature sizes in the Merkle-Winternitz multi-time signature scheme. In fact, the signature sizes constitute the main bottleneck of these schemes. The improvement also leads to a 2/3 reduction in the run times (key generation, signing and verifying) and in energy consumption for all these operations on an AVR ATmega128L microcontroller, typically found in Wireless Sensor Networks. This result is much more promising for the deployment in an IoT scenario. / Os esquemas convencionais de assinatura digital mais usados na atualidade têm sua segurança ameaçada com a possibilidade da construção de um computador quântico de grande porte. Ademias, tais esquemas não têm se mostrado completamente adequados para uso em plataformas com recursos computacionais extremamente escassos. Surge então a necessidade da busca por alternativas que satisfaçam as condições de segurança a médio e longo prazo, além de apresentarem desempenho razoável quando poucos recursos computacionais estão disponíveis. Este trabalho obtém assinaturas digitais pós-quânticas multivariadas quadráticas e baseadas em hash mais eficientes e tem o intuito de torna-las práticas em cenários como Internet das Coisas e Redes de Sensores Sem Fio (RSSF), caracterizados por apresentarem dispositivos com recursos computacionais limitados. No contexto de assinaturas multivariadas quadráticas, descreve-se uma nova técnica que tenta minimizar o principal gargalo desses esquemas, o grande tamanho de chaves. A nova técnica explora certos anéis matriciais com estrutura compacta. Mostra-se que alguns dos anéis analisados não são seguros (um dos ataques apresenta tempo polinomial), enquanto outros anéis menos compactos aparentam não sofrer ataque polinomial, mas infelizmente ainda não são adequados para uso em dispositivos muito restritos. Por outro lado, descreve-se um método para obter assinaturas digitais baseadas em hash que fornece redução das assinaturas para 2/3 do tamanho original do esquema multi-time Merkle-Winternitz. De fato, o tamanho das assinaturas constitui o principal gargalo desses esquemas, A melhoria também acarreta uma redução em 2/3 nos tempos de execução (geração de chave, geração de assinaturas e verificação de assinatura) e no consumo de energia para essas operações quando executadas em um microcontrolador AVR tipicamente usado em Redes de Sensores Sem Fio, o AT-mega 128L. Este resultado torna-se promissor para implantação de assinaturas baseadas em hash no cenário de Internet das Coisas.

Made available in DSpace on 2015-04-14T14:49:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 412183.pdf: 1307351 bytes, checksum: 077c5da145a8164f6ccb744c7ac9fc7e (MD5) Previous issue date: 2009-01-26 / Redes de sensores e atores sem fio s?o sistemas embarcados distribu?dos, os quais s?o constitu?dos por um grupo de n?s sensores e atores que se comunicam de forma espont?nea por meio de enlaces sem fio. Os sensores s?o dispositivos de pequeno tamanho e de baixo custo que possuem limitada autonomia energ?tica, capacidade computacional e de comunica??o, os quais s?o respons?veis pela coleta de informa??es sobre o mundo f?sico. Os atores s?o dispositivos que possuem maior autonomia energ?tica, capacidade computacional e de comunica??o, os quais executam a??es no ambiente controlado. Sensores e atores colaboram entre si para monitorar e para reagir a varia??es nas condi??es ambientais dentro de limites temporais especificados. Os sensores realizam o sensoriamento dos fen?menos f?sicos e reportam os dados sensoriados para os atores, enquanto que os atores se coordenam entre si para tomar decis?es a respeito da forma mais apropriada de atuar no mundo f?sico em resposta aos eventos detectados pelos sensores. A coordena??o ator-ator consiste na sele??o do ator ou conjunto de atores que devem executar a a??o no ambiente, os quais necessitam se coordenar entre si da melhor forma poss?vel para maximizar o desempenho global na execu??o de tarefas. De acordo com essa defini??o, os n?s atores devem se coordenar de forma aut?noma para que decis?es sejam tomadas em tempo h?bil, e que como conseq??ncia, a??es possam ser executados no ambiente controlado pelo sistema. No entanto, poucos trabalhos na literatura prop?em mecanismos direcionados para tal cen?rio. Dessa forma, a principal contribui??o desse trabalho reside na identifica??o de estrat?gias aplic?veis ao desenvolvimento de mecanismos para a coordena??o ator-ator, bem como na implementa??o e na avalia??o de desempenho de mecanismos derivados de tais estrat?gias.

Submitted by Setor de Tratamento da Informa??o - BC/PUCRS (tede2@pucrs.br) on 2015-11-13T18:46:36Z No. of bitstreams: 1 476061 - Texto Completo.pdf: 1784422 bytes, checksum: d3eac64efed456626b720b6ff5c174a4 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-13T18:46:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 476061 - Texto Completo.pdf: 1784422 bytes, checksum: d3eac64efed456626b720b6ff5c174a4 (MD5) Previous issue date: 2015-03-31 / The sensors devices obtained a great evolution in recent years, primarily due to the advancement of manufacturing techniques of electronic devices. And with the evolution of wireless communications techniques, it has been possible to implement wireless sensor networks in numerous types of applications. One of the biggest issues concerning these systems is their limited energy supply during eld operation. The sensors forming such network possess little capacity to store energy, this is due to their need to be reduced in size. Anyhow, the area occupied by the power supply system in many designs is responsible for about 50% of the device`s total area. In this context, this work presents two contributions regarding energy consumption in wireless sensor networks when applied to critical systems, ie where environmental variation can cause injury, danger or tragedy to humanity. First, this dissertation presents an energy model for measuring the e ectiveness of the medium access protocol that will be the second purpose of this dissertation. This protocol aims to add exibility to the frequency of collection of environmental information, which in turn is based on Time Division Multiple Access (TDMA). In this way energy consumption can be reduced and consequently the system`s lifetime is increased. / A tecnologia associada a nodos sensores passou por uma grande evolu??o nos ultimos anos, principalmente devido ao avan?o nas t?cnicas de fabrica??o de dispositivos eletr?nicos. Esse fato, em conjunto com a evolu??o da tecnologia de comunica??es sem fio, tornou poss?vel o uso de Redes de Sensores Sem Fio (RSSFs) nos mais diversos tipos de aplica??es. Apesar de vantagens tais como capacidade de monitorar zonas de dif?cil acesso, o uso de RSSF em determinados tipos de aplica??es pode ser invi?vel devido fundamentalmente a restri??es associadas ao fornecimento de energia. Basicamente, devido a usual baixa capacidade de armazenamento das baterias presentes nos nodos sensores; a vida util da rede passa a ser afetada. Em muitas implementa??es a area ocupada pelo m?dulo de fornecimento de energia chega a ocupar aproximadamente 50% da area total do nodo. Outro ponto importante a ser salientado e que al?m de uma unidade de bateria, o fato da rede ser usualmente utilizada para monitorar regi?es de dif?cil acesso, faze com que a substitui??o das mesmas seja totalmente invi?vel. Neste contexto, este trabalho prop?e duas contribui??es que visam de alguma forma maximizar o tempo de vida util dos nodos presentes em uma RSSF quando aplicada em sistemas cr?ticos, onde a varia??o do ambiente pode causar algum preju?zo ou mesmo perigo a humanidade. Em um primeiro momento, esta disserta??o de mestrado prop?e um modelo energ?tico para mensurar a efici?ncia do protocolo de acesso ao meio. Em um segundo momento, desta disserta??o de mestrado, tem como objetivo desenvolver um novo protocolo de acesso ao meio baseado na flexibiliza??o da frequ?ncia de coleta de informa??es do ambiente. Essa flexibiliza??o ser? implementada baseada na ideia de Time Division Multiple Access (TDMA). Desta forma, ser? poss?vel reduzir o consumo de energia e consequentemente, aumentar a vida util do sistema como um todo.

nÃo hà / Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) sÃo utilizadas em diversos tipos de aplicaÃÃes: desde casas inteligentes a aplicaÃÃes militares. RSSF possuem, em geral, severas restriÃÃes energÃticas - um sensor geralmente possui uma quantidade limitada de bateria e este nÃo à substituÃvel. Os sensores podem possuir uma certa redundÃncia de uma Ãrea sensoreada, uma vez que, quando os sensores sÃo distribuÃdos de forma aleatÃria, alguns sensores acabam ficando muito prÃximos, ou mesmo quando sÃo depositados de maneira determinÃstica, uma certa redundÃncia à necessÃria para prever a falha de alguns destes sensores. Neste trabalho, propomos um algoritmo distribuÃdo que faz um escalonamento de sensores ativos, de forma a reduzir a redundÃncia dos dados coletados e aumentar o tempo de vida da rede de sensores. / Wireless Sensor Networks (WSNs) are used in a lot of applications: from smart homes to military enviromnets. In general, WSNs has severe energy restrictions - a sensor usualy has a limited batery and itâs not replaceable. Distributing the sensor in a random mander can lead to a redundancy of some areas and this is desirable to support fail of some sensors. In this work, we propose an distributed algorithm to schedule active sensors to reduce the redundancy of data obtainned by the network and prolong the network lifetime.

O aumento na quantidade e na intensidade de desastres naturais é um problema que está se agravando em todo o mundo. As consequências desses desastres são significantemente ampliadas quando ocorrem em regiões urbanas ou com atuação humana devido à perda de vidas e à quantidade de bens materiais afetados. O uso de redes de sensores sem fio para a coleta de dados e o uso de técnicas de aprendizado de máquina para a previsão de desastres naturais são opções viáveis, porém novas tendências tecnológicas têm se mostrado promissoras e podem agregar na tarefa de monitoramento de ambientes e na previsão de desastres naturais. Uma dessas tendências é adotar redes de sensores baseadas em IP e utilizar padrões emergentes para IoT. Nesse contexto, esta Tese propõe e analisa uma abordagem chamada SENDI (System for dEtecting and forecasting Natural Disasters based on IoT), um sistema tolerante a falhas baseado em IoT, WSN e AM para a detecção e a previsão de desastres naturais. O SENDI foi modelado empregando o ns-3 e validado utilizando dados coletados por uma WSN real instalada na cidade de São Carlos - Brasil, a qual realiza a coleta de dados de rios da região. Esse sistema também prevê a possibilidade de falhas na comunicação e a perda de nós durante a ocorrência de desastres, além de agregar inteligência aos nós para realizar a distribuição de dados e de previsões, mesmo nesses casos. Esta Tese também apresenta um estudo de caso sobre previsão de enchentes que utiliza a modelagem do sistema e os dados colhidos pela WSN. Os resultados dos experimentos mostram que o SENDI permite gerar alertas para a tomada de decisões em tempo hábil, realizando as previsões mesmo com falhas parciais no sistema, porém com acurácia variável dependendo do nível de degradação do mesmo. / Natural disasters have been increasing intensely all around the globe. The consequences of these disasters are significantly amplified when they occur in urban areas or places where there are human activities due to loss of lives and assets. The usage of Wireless Sensor Networks (WSN) for data collection and Machine Learning (ML) to create natural disasters forecast models are viable options. However, new technology trends have been showing promising results, which can aggregate to the tasks of environmental monitoring and natural disasters forecast. One of these new trends is to adopt IP based sensor networks and to use emergent Internet of Things (IoT) standards. In this context, this Thesis presents and analyzes an approach called SENDI (System for dEtecting and forecasting Natural Disasters based on IoT), a fault-tolerant system based on IoT, ML and WSN to detect and forecast natural disasters. SENDI was modelled using ns-3 and validated by means of real data collected by a WSN installed in São Carlos - Brazil, which collects the data of rivers around the region. This system also foresees the possibility of communication failures and loss of nodes during disasters, also adding intelligence to the nodes in order to perform the distribution of data and forecasts, even in such cases. This Thesis presents a case study about flash flooding forecast as well, which uses the system model and the data collected by the WSN. The results of the experiments show that SENDI allows to generate warnings in time to make decisions as such predictions can be foreseen even if partial failure of the system occurs. However, there is a variable accuracy, which depends on the system degradation.

The conventional digital signature schemes widely used today may have their security threatened with the possibility of the rising of a large quantum computer. Moreover, such schemes are not entirely suitable for utilization on very constrained-resource platforms. Therefore, there is a need to look at alternatives that present reasonable security in the medium and long term, in addition to attaining acceptable performance when few resources are available. This work provides more efficient multivariate and hash-based post-quantum digital signatures and targets the deployment in scenarios like Internet of Things and Wireless Sensor Networks where the typical devices are very resource-constrained. In the context of multivariable quadratic digital signatures we describe a new technique that attempts to minimize the main drawbacks of these schemes, the large key sizes. The new technique explores certain structures compact matrix rings. Some of the analyzed matrix rings are not secure (one of the attacks runs in polynomial time). Other less compact matrix rings are investigated and they apparently do not suffer a polynomial time attack, but unfortunately are still far from deployment on very constrained platforms. On the other hand, this work describes a method for hash-based signatures providing a 2/3 reduction of the signature sizes in the Merkle-Winternitz multi-time signature scheme. In fact, the signature sizes constitute the main bottleneck of these schemes. The improvement also leads to a 2/3 reduction in the run times (key generation, signing and verifying) and in energy consumption for all these operations on an AVR ATmega128L microcontroller, typically found in Wireless Sensor Networks. This result is much more promising for the deployment in an IoT scenario. / Os esquemas convencionais de assinatura digital mais usados na atualidade têm sua segurança ameaçada com a possibilidade da construção de um computador quântico de grande porte. Ademias, tais esquemas não têm se mostrado completamente adequados para uso em plataformas com recursos computacionais extremamente escassos. Surge então a necessidade da busca por alternativas que satisfaçam as condições de segurança a médio e longo prazo, além de apresentarem desempenho razoável quando poucos recursos computacionais estão disponíveis. Este trabalho obtém assinaturas digitais pós-quânticas multivariadas quadráticas e baseadas em hash mais eficientes e tem o intuito de torna-las práticas em cenários como Internet das Coisas e Redes de Sensores Sem Fio (RSSF), caracterizados por apresentarem dispositivos com recursos computacionais limitados. No contexto de assinaturas multivariadas quadráticas, descreve-se uma nova técnica que tenta minimizar o principal gargalo desses esquemas, o grande tamanho de chaves. A nova técnica explora certos anéis matriciais com estrutura compacta. Mostra-se que alguns dos anéis analisados não são seguros (um dos ataques apresenta tempo polinomial), enquanto outros anéis menos compactos aparentam não sofrer ataque polinomial, mas infelizmente ainda não são adequados para uso em dispositivos muito restritos. Por outro lado, descreve-se um método para obter assinaturas digitais baseadas em hash que fornece redução das assinaturas para 2/3 do tamanho original do esquema multi-time Merkle-Winternitz. De fato, o tamanho das assinaturas constitui o principal gargalo desses esquemas, A melhoria também acarreta uma redução em 2/3 nos tempos de execução (geração de chave, geração de assinaturas e verificação de assinatura) e no consumo de energia para essas operações quando executadas em um microcontrolador AVR tipicamente usado em Redes de Sensores Sem Fio, o AT-mega 128L. Este resultado torna-se promissor para implantação de assinaturas baseadas em hash no cenário de Internet das Coisas.

A possibilidade de avaliar remotamente e de forma instantânea alterações na qualidade das águas em função da entrada de solos permite o monitoramento de processos ecológicos como o assoreamento, perdas e solos, carreamento de pesticidas e degradação de habitats aquáticos. Com a utilização de um modelo automatizado, torna-se possível um monitoramento em tempo real remoto coletando dados por meio de Redes de Sensores Sem Fio. Esta pesquisa propõe um modelo de classificação da qualidade da água contaminada por solo usando técnicas de Árvore de Decisão. Com este modelo torna-se possível acompanhar alterações que venham a ocorrer em águas superficiais indicando o nível de contaminação por solo com maior rapidez do que a forma convencional que necessita de análise em laboratório e coleta de amostra manual. A classificação proposta considera sete classes de qualidade da água, conforme dados de um experimento conduzido em laboratório. Foram utilizadas técnicas de Inteligência Artificial com o intuito de realizar a Fusão de Sensores para avaliar, em tempo real, as leituras dos sensores, indicando a qual classe de qualidade a amostra se enquadra. Na verificação de quantas classes seria o ideal, utilizou-se o algoritmo k-means++. Para a construção do modelo de classificação foram usadas técnicas de Indução por Árvore de Decisão, tais como: Best-First Decision Tree Classifier BFTree, Functional Trees FT, Naïve Bayes Decision Tree NBTree, Grafted C4.5 Decision Tree J48graft, C4.5 Decision Tree J48, LADTree. Os testes realizados indicam que a classificação proposta é coerente, visto que os diferentes algoritmos comprovaram uma relação estatística forte entre as instâncias das classes, garantindo que o modelo proposto irá predizer saídas para entradas de dados desconhecidas com acurácia. Os algoritmos com melhores resultados foram FT, J48graft e J48. / The possibility to remotely and instantaneously evaluate changes in water quality due to soil contamination allows monitoring ecological processes such as siltation, soil losses, loading of pesticides and degradation of aquatic habitats. Using an automated model to classify soil-contaminated water quality allows for a remote realtime monitoring by collecting data using Wireless Sensor Networks. This study proposes a model to classify soil-contaminated water quality by using Decision Tree techniques. With this model, it is possible to track changes that may occur in surface waters indicating the level of contamination by soil faster than the conventional way, which requires laboratory analysis and manual sampling. The classification proposed considers seven classes of water quality, according to data from an experiment carried out in laboratory. Artificial Intelligence techniques were used in order to implement Sensor Fusion to evaluate, in real time, sensor readings to which class the sample quality fits. By checking how many classes would be ideal, the k-means + + algorithm was used. To build the classification model, Decision Tree Induction techniques were used, such as: Best-First Decision Tree Classifier BFTree, Functional Trees FT, Naïve Bayes Decision Tree NBTree, Grafted C4.5 Decision Tree J48graft, C4.5 Decision Tree J48, LADTree. Tests indicated that the proposed classification is consistent because different algorithms results confirmed a strong statistical relationship between instances of classes, ensuring that this model will predict outputs to unknown inputs accurately. The algorithms with best results were FT, J48graft and J48.

Entre os avanços tecnológicos que visam recuperar o trato da variabilidade espacial e temporal nas culturas agrícolas está a Agricultura de Precisão que busca, além de outros benefícios, melhorar o aproveitamento dos insumos aplicados e a rodutividade, e reduzir o custo de produção e o impacto ambiental causado pelo excesso desses insumos. Para alcançar estes benefícios, recursos de tecnologia da informação e comunicação estão disponíveis em equipamentos agrícolas, tais como sistemas computacionais, sistemas de comunicação de dados sem fio, orientação por satélite por meio dos sistemas de posicionamento global e redes ISO 11783. Também as Redes de Sensores Sem Fio têm sido introduzidas para monitoração do ambiente agrícola. Acredita-se que o desempenho dessas tecnologias possa ser melhorado com a interconexão de ambas as redes, de modo que os dados dos sensores possam ser coletados diretamente pelo computador embarcado no veículo, a partir do instante que este entre no alcance do sinal dos sensores. Neste contexto, este trabalho tem por objetivo propor e demonstrar a viabilidade da interconexão dessas duas redes dentro do contexto da Agricultura de Precisão. Apoiando-se em pesquisa bibliográfica, realizou-se uma comparação entre os modelos ISO/OSI de ambas as redes e identificou-se quais dispositvos de interconexão seriam mais adequados, propondo-se, então, a interconexão. Para demonstrar a sua viabilidade à Agricultura de Precisão, desenvolveu-se um simulador que permitiu realizar um grande número de simulações que consideraram mais de sessenta cenários distintos. Os resultados foram apresentados sob a forma de gráficos, os quais foram analisados considerando-se as limitações impostas por uma aplicação agrícola. Da análise pôde-se concluir que há viabilidade na interconcxão de forma que unidades computacionais ISO 11783 recebam, em tempo real, dados do ambiente obtidos de Redes de Sensores Sem Fio. / Precision Agriculture is one of the technological advances used to recoup the treatment of spatial and temporal variability in agricultural crops. Besides other benefits, it tries to improve the exploitation of applied inputs, improve the productivity and reduce production cost as well as lessen the impact on environment caused by excess of input. To achieve these benefits, information and communication technology are available in agricultural equipment such as computational systems, wireless communication, satellite orientation by the global positioning systems and ISO 11783 networks. Recently, Wireless Sensor Network has been introduced for agricultural environment monitoration. It is believed that the performance of these technologies can be improved with the interconnection of both networks. In this way, sensor data can be collected by the computer embedded in the vehicle, at the moment that the vehicle goes into the sensor signal area. The objective of this work is to propose and demonstrate the viability of this interconnection between the networks ISO 11783 and WSN in the Precision Agriculture context. Based on bibliographical research, both network ISO/OSI models were compared, the most adequate interconnection devices were identified and the interconnection was proposed. To demonstrate the interconnection viality in Precision Agriculture systems a simulator was denveloped which permited hundreds of simulations to be done in dozens of distint scenes. The results were shown in graphs which were analysed considering the agriculture application limitations. From this analisis, it was possible to conclude that the interconnection is viable, so that ISO 11783 computation units receive environmental data obtained by the Wireless Sensor Network in real time.

Diversas aplicações de redes de sensores sem fio necessitam de serviços de segurança, como confidencialidade, integridade e autenticação de origem de dados. Contudo, dadas as limitações de processamento, memória e suprimento de energia dos dispositivos, os mecanismos de segurança tradicionais podem causar efeitos indesejáveis na rede, como atraso na comunicação e aumento no consumo de energia, impondo obstáculos para seu uso na tecnologia em questão. Muitas propostas de esquemas de segurança baseados em criptografia simétrica projetados especificamente para redes de sensores sem fio são encontradas na literatura. Contudo, essas soluções são focadas na segurança salto-a-salto. Tal abordagem é adequada para garantir a segurança dos enlaces deste tipo de rede, mas não garante a segurança na comunicação fim-a-fim. Neste trabalho são apresentados cenários e desafios de implementação de segurança neste tipo de rede, e a concepção, o projeto e a implementação de uma arquitetura de segurança para redes de sensores sem fio, que tem como objetivos: prover segurança na comunicação fim-a-fim; permitir a interoperabilidade entre diferentes sistemas; e possibilitar uma maior flexibilidade em relação à utilização de chaves criptográficas em diferentes cenários e topologias. Adicionalmente, a solução proposta suporta ativação e desativação de seus serviços em tempo de execução. O projeto da referida arquitetura, atuante na camada de aplicação da pilha de protocolos de rede, foi construído com base na análise das características de arquiteturas encontradas na literatura, bem como de estratégias adotadas por estas. Para a construção da implementação foram selecionados mecanismos e algoritmos criptográficos a partir da avaliação de desempenho que considerou assimétricas de uso de memória, tempo de execução e consumo de energia. Como resultados são apresentados a especificação da arquitetura, a avaliação qualitativa da mesma e a avaliação de desempenho da implementação desenvolvida como prova de conceito. Além disso, é apresentada uma análise do impacto de diferentes topologias e características de disposição na tarefa de distribuição de chaves criptográficas em redes de sensores sem fio. / Many wireless sensor networks applications need security services, such as confidentiality, data integrity and data source authentication. On the other hand, because of device limitations, security mechanisms may affect the network energy consumption and communication delay, which impose a great challenge for practical implementation of security mechanisms in such scenario. Many solutions based on symmetric cryptography were proposed for the specific challenges of wireless sensor networks. Nevertheless, they are focused on hop-by-hop security. Such approach is suited to provide link-layer security, but it cannot guarantee end-to-end security. This work presents scenarios and challenges to implement security in wireless sensor networks, and the conception, design and implementation of a security architecture, which aims to provide: security in end-to-end communication; interoperability between different systems, and enable greater flexibility in cryptographic keys distribution in different scenarios and topologies. Additionally, the proposed solution supports on-the-y adjustment of its security services. The architecture design, which targets the application layer of the network protocol stack, was based on the main properties of the architectures found in literature as well as adopted strategies. For the implementation, mechanisms and cryptographic algorithms were selected through the performance evaluation that considers memory usage, execution time and power consumption as metrics. The results were the architecture specification and its qualitative analysis, and the performance evaluation of the implementation developed as proof of concept. Furthermore, we present an analysis of topology and deployment impact on key distribution task.