Made available in DSpace on 2019-03-30T00:01:23Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2018-06-26 / Virtual sensors provisioning is a central issue for sensors cloud middleware since it is responsible for selecting physical nodes, usually from Wireless Sensor Networks (WSN) of different owners, to handle user's queries or applications. Recent works perform provisioning by clustering sensor nodes based on the correlation measurements and then selecting fewer nodes as possible to preserve WSN energy. However, such works consider only homogeneous nodes (all nodes using the same set of sensors). Therefore, those works are not entirely appropriate for sensor clouds, which in most cases comprises heterogeneous sensor nodes. In this thesis, we propose ACxSIM, an approach to enhance the provisioning task by considering heterogeneous environments. Two main algorithms form ACxSIM. The first one, ACASIM, creates multi-dimensional clusters of sensor nodes, taking into account the measurements correlations instead of the physical distance between nodes like most works on literature. Then, the second algorithm, ACOSIM, based on an Ant Colony Optimization system, selects an optimal set of sensors nodes from to respond user¿s queries while attending all parameters and preserving the overall energy consumption. Simulations have shown that ACxSIM has better performance than the LEACH protocol regarding energy consumption (7.0x) and Mean Squared Error (2.0x), indicating the feasibility of the proposed approach. Keywords: Ant Colony Optimization. Clustering. Virtualization. Wireless Sensor Networks. / No contexto de nuvens de sensores, o procedimento de provisionamento é essencial, uma vez que é responsável por selecionar os sensores físicos, geralmente de redes de sensores sem fio (RSSF) de diferentes proprietários, que serão alocados (provisionados) para compor os sensores virtuais. Trabalhos recentes na literatura realizam o provisionamento agrupando nós de sensores com base nas medidas de correlação e, em seguida, selecionando o menor conjunto possível de nós para preservar a energia da RSSF, ao mesmo tempo que garante os requisitos das aplicações. No entanto, tais trabalhos consideram apenas nós homogêneos, i.e., nós que monitoram o mesmo conjunto de variáveis. Desta forma, tais trabalhos não são inteiramente apropriados para o ambiente de nuvens de sensores, que na maioria dos casos incluem nós sensores heterogêneos. Nesta tese, propomos ACxSIM, uma abordagem para aprimorar o provisionamento de sensores virtuais, considerando ambientes heterogêneos. Dois algoritmos principais formam ACxSIM. O primeiro, ACASIM, cria clusters multidimensionais de nós de sensores, levando em consideração as correlações de medições em vez da distância física entre nós, que é a abordagem padrão da maioria dos trabalhos encontrados na literatura. Em seguida, ACOSIM, um algoritmo baseado em um sistema de otimização por colônia de formigas, seleciona um conjunto ótimo de nós de sensores para responder as consultas do usuário que atende aos parâmetros das consultas e preserva o consumo geral de energia. Simulações realizadas mostraram que ACxSIM possui melhor desempenho do que o protocolo LEACH com relação ao consumo de energia (aproximadamente 7.0x) e Erro Quadrático Médio (2.0x), indicando a viabilidade da abordagem proposta. Palavras-chaves: Otimização por colônia de formigas. Agrupamento. Virtualização. Redes de Sensores Sem Fio.

Made available in DSpace on 2019-03-30T00:23:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2018-08-10 / Wireless Sensor Networks (WSNs) have grown due to the development of mobile computing in sensor devices. WSNs are applied in the health, military, environmental and automation fields, among others. Due to the importance of the data in these networks, extreme precautions need to be taken in terms of the readability of this information, since incorrect readings or false interpretations can affect decision-making or even the malfunction of equipment. The main causes of low quality readability are due to a lack of resources for the sensors and attacks on the network. Such data that fall below the standard quality of data are called anomalies. Therefore techniques are required to detect and identify these anomalies. This work here presents a new way to detect anomalies based on an optimum path forest (OPF), and was applied to two real databases. The results were compared with a one-class support vector machine (SVM) and a multivariate Gaussian distribution. The results showed that the OPF was superior. Keywords: wireless sensor networks, anomaly detection, clustering, optimum path forest / O avanço da computação móvel em dispositivos de sensores permitiu o crescimento das Redes de Sensores Sem Fio (RSSF), as quais são usadas em diversas áreas, tais como: saúde, militar, ambiental, automação entre outros. Considerando a importância dos dados que trafegam nessas redes é de extrema necessidade prezar pela qualidade da leitura dessas informações, haja visto que falsas informações ou leituras incorretas podem comprometer na tomada de decisões ou no mau funcionamento de algum equipamento. Diversos problemas podem gerar tais leituras, principalmente motivados pela restrição de recursos de um sensor ou por ataques a rede. Esses dados que se distanciam do padrão de informações, são chamados de anomalias. Para que esse problema possa ser identificado, faz-se necessária a utilização de alguma técnica para detectar anomalias. Diante disso, o presente trabalho apresenta um novo estudo de detecção de anomalias baseado em floresta de caminhos ótimos em não supervisionado (Optimum Path Forest - OPF), o qual foi aplicado em duas base de dados reais e comparado a outras duas técnicas: máquina de suporte de vetores de uma classe e distribuição gaussiana multivariada. Os resultados obtidos mostraram que o OPF foi superior as demais técnicas. Palavras-chave: redes de sensores sem fio, detecção de anomalias, agrupamento, floresta de caminhos ótimos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-10-17T03:23:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348501.pdf: 2710299 bytes, checksum: 229a09f76c361e59a39c217b37c32e8b (MD5) Previous issue date: 2017 / As Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) estão sujeitas a problemas de confiabilidade de comunicação devido a interferências, atenuação de sinal, obstáculos etc. Nessas redes, a diversidade cooperativa é uma técnica muito utilizada para melhorar o desempenho das comunicações, na qual alguns nodos são escolhidos como cooperantes e são responsáveis por retransmitir mensagens de outros nodos. A escolha de quais nodos cumprirão o papel de nodos cooperantes é uma etapa decisiva na aplicação desta técnica. Alguns trabalhos na literatura fazem a escolha baseada apenas em um ou, no máximo, dois parâmetros, não sendo capazes de fazer uma escolha eficiente, reduzindo consequentemente a confiabilidade obtida em suas propostas. Nesta dissertação é proposta uma nova técnica de seleção de nodos cooperantes, chamada Smart, a qual considera vários critérios que são relevantes para o funcionamento da rede. A seleção é realizada usando técnicas de otimização, visando selecionar o menor número de nodos cooperantes mas, assegurando que todos os nodos da rede possuam um vizinho que seja cooperante, aumentando as chances das mensagens serem entregues ao destino. Para avaliar a técnica Smart foi utilizado o simulador OMNeT++/Castalia, comparando-a com três técnicas do estado do arte. Os resultados mostram que a técnica Smart apresenta um desempenho superior às outras técnicas analisadas.<br> / Abstract : Wireless Sensors Networks (WSNs) are subject to communication problems due to interference, signal attenuation, obstacles, etc. In these networks, cooperative diversity is a widely used technique for improving the communications performance, where some nodes are selected as relay and are responsible to assist neighbors nodes with packets retransmissions. The selection of relays nodes is a decisive step whenever this technique is applied. Some studies in the literature select relays nodes based on only one or two parameters. Consequently, this type of technique is unable to select relay node in an efficient way, reducing the network reliability. This master thesis proposes a new technique, named Smart, for the selection of relay WSN nodes according to criteria considered relevant for an adequate network operation. The selection is performed using optimization techniques, which target the selection of the smallest number of relay nodes and, at same time, ensure that all nodes are linked to at least one corresponding relay node, enabling messages reach their destinations in noisy environments. OMNeT++/Castalia was used to evaluate the Smart technique, which was compared with three state-of-the-art techniques. Simulation results show that the Smart technique clearly outperforms other analyzed state-of-the-art cooperative communication techniques.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-02-09T03:18:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337434.pdf: 8808660 bytes, checksum: db92fd4d88bdff75cc29659a153dbf4f (MD5) Previous issue date: 2015 / Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) vêm sido amplamente pesquisadas havendo uma grande evolução ao longo dos anos. As RSSFs estão rapidamente se tornando uma ferramenta necessária em diferentes áreas de aplicação, tais como monitoramento ambiental, saúde, segurança e outras. A heterogeneidade de hardware é grande, por isso existe diversos ambientes que suportam programação de RSSF, podendo ser aplicados em diversos tipos de cenários. No entanto, a grande maioria de tais ambientes visa apenas direcionar a programação de sensores, esquecendo-se de sua verdadeira intenção: a aplicação. Modelar uma RSSF para o uso eficaz é uma tarefa árdua, sendo necessários conhecimentos em linguagens de programação com baixo nível de abstração, dependente do sistema operacional, dos domínios aos quais será implementada e das plataformas que se adéquam melhor à aplicação. Neste trabalho, propomos uma abordagem para satisfazer a necessidade de métodos de desenvolvimento de alto nível em aplicações de RSSF, com o objetivo de fornecer uma ligação clara entre as restrições de RSSF modelados e as entidades de programação. Uma parte importante desta proposta é a criação do Perfil e do framework chamados WiSeN. O Perfil WiSeN é perfil de UML dedicado para o projeto de aplicações de RSSF, enquanto o framework apresenta ferramentas que auxiliam a implantação de aplicações para RSSFs desde a geração do código-fonte até o processamento dos dados coletados. No trabalho é discutido o uso do Perfil WiSeN em conjunto com o framework seguindo o paradigma de Desenvolvimento Dirigido por Modelos (DDM) que contribuem com um conjunto significativo de recursos para gerar aplicações de RSSFs em diferentes plataformas durante a implantação de novas aplicações.<br> / Abstract : Wireless Sensor Networks (WSNs) have been widely researched and its evolution is increasing over the years. Wireless Sensor Networks (WSNs) are rapidly becoming a necessary tool in many different application areas, such as environmental monitoring, health, safety, and so on. The heterogeneity of hardware is large, so there exists several different environments that support WSN programming, they may be applied to various types of scenarios. However, the great majority of such environments only target the sensors programming, forgetting about their real intent: the application. Model a WSN for an effective use is an arduous task, it is necessary some knowledge in programming languages with a low level of abstraction, depending on the operating system, the domains in which will be implemented and the platforms that best suits the application. We propose an approach to satisfy the need of high level development methods in WSN applications, aiming to provide a clear link between the modeled WSN constraints and the programming entities. An important part of this proposal is the profile and framework so-called WiSeN. The WiSeN Profile is a UML profile devoted for WSN applications design, while the framework has tools to assist the deploy of applications for WSNs from the generation of source codes to the processing of the data collected. In this work is discussed the use of the WiSeN Profile together with the framework following the Model-Drivel Development (MDD) paradigm providing a significant set of resources to generate WSN applications on different platforms during the implementation of the new applications.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:56:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2922_1.pdf: 1641251 bytes, checksum: f4498cccebf68df612df96c4f3acc890 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / As redes de sensores sem fio (RSSF) tiveram um grande crescimento em pesquisa nos últimos anos. São essencialmente redes ad-hoc, capazes de processar, sentir e transmitir informações através de uma comunicação sem fio. Estas características permitem o uso das RSSF em um amplo espectro de aplicações, tais como, aplicações militares e médicas, agricultura, monitoramento animal, segurança residencial, dentre outros. As RSSF possuem particularidades, que devem ser consideradas pelas aplicações, como por exemplo, baixa capacidade de processamento, topologia dinâmica da rede, escalabilidade, heterogeneidade de hardware dos sensores, limitação na largura de banda e consumo de energia, que é a principal restrição desse tipo de rede. Por conta dessas particularidades, os requisitos de hardware e software e os mecanismos de operação variam de acordo com a aplicação. Tentando resolver esses problemas, esse trabalho propõe o SemanticMidd, um middleware semântico para reconfiguração dinâmica de RSSF, com o objetivo de economizar energia nos sensores. O uso de middleware faz-se necessário para dar suporte ao desenvolvimento de aplicações para sensores, oferecendo uma abstração aos mecanismos de comunicação e disponibilizando serviços. Pretende-se que este mecanismo favoreça a integração de diferentes aplicações pelo compartilhamento de dados relativos ao mesmo contexto, sobrepondo assim, as limitações sintáticas relativas à mensagens e padrões de comunicação

Made available in DSpace on 2018-08-02T00:00:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_4114_Thobias_Tose_Mestrado.pdf: 3996594 bytes, checksum: 3a8a1a0709c9d53937de5302247c228f (MD5) Previous issue date: 2012-11-06 / A boa eficiência em uma estação de tratamento de esgoto (ETE) é de grande importância para o meio ambiente. O gerenciamento de equipamentos eletromecânicos instalados nessas estações constitui um grande desafio devido ao fato de que os mesmos são instalados em locais de difícil acesso e insalubres, dificultando a manutenção e fazendo com que o tempo destinado à correção de eventuais falhas seja dilatado. Esta dissertação propõe o desenvolvimento de uma Rede de Sensores Sem Fio (RSSF), com o objetivo de monitorar equipamentos eletromecânicos instalados em uma Estação de Tratamento de Esgoto (ETE), permitindo a Concessionária um controle preditivo em tempo real. O projeto de uma rede de sensores sem fio para monitoramento de equipamentos exige não somente o desenvolvimento e montagem dos módulos sensores, mas também precisa contemplar o desenvolvimento do software para gerenciamento dos dados coletados. Dessa forma, esta dissertação contempla uma RSSF Zigbee, de pequeno porte, adaptada para monitoramento de equipamentos eletromecânicos e condições ambientais de uma ETE, tipo lagoa de estabilização, em uma área instalada de aproximadamente 0,15 km² e vazão média de tratamento de 320 l/s. Os resultados experimentais mostram que este sistema de monitoramento pode real izar de forma satisfatória a coleta dos parâmetros de desempenho e avaliação de qualidade na estação.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-06-12T13:26:16Z No. of bitstreams: 1 GUSTAVO NÓBREGA MARTINS - DISSERTAÇÃO PPGCC 2016..pdf: 8931631 bytes, checksum: c124b37676d2bb06f4200b3eb548a6dd (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-12T13:26:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GUSTAVO NÓBREGA MARTINS - DISSERTAÇÃO PPGCC 2016..pdf: 8931631 bytes, checksum: c124b37676d2bb06f4200b3eb548a6dd (MD5) Previous issue date: 2016-08-26 / Capes / As Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) têm ganhado notoriedade em vários contextos de aplicações (e.g. aplicações militares, médicas e ambientais) em razão dos avanços obtidos no âmbito das tecnologias de sistemas eletromecânicos em escala micrométrica (Microscale Electro-Mechanical Systems - MEMS) e nanométrica (Nanoscale Electro-Mechanical Systems - NEMS). Esses progressos implicaram no desenvolvimento de nós sensores com menor custo, tamanho reduzido e com maior eficiência no consumo de energia. Mesmo diante dos avanços tecnológicos obtidos, os sensores sem fio ainda apresentam algumas restrições de processamento e memória, além do fornecimento de energia limitado devido ao uso de baterias como fonte de energia. Parte das pesquisas realizadas no âmbito das RSSF tem utilizado ferramentas de simulação para validar os achados de pesquisa devido ao menor custo e tempo exigidos por essa abordagem. Entretanto, algumas investigações apontaram que ferramentas de simulação em RSSF não contemplam fatores importantes que podem influenciar o desempenho das redes, como também questiona a confiabilidade dos resultados dessas ferramentas. Este trabalho de dissertação visou avaliar a confiabilidade do simulador de RSSF, Castália, com base em testbed no tocante a dois protocolos de comunicação: LEACH e Protocolo de Comunicação Direta. Resultados apontaram que o Castália, referente ao protocolo LEACH, superestimou o tempo de vida da rede com carga de tráfego estatisticamente equivalente. Em relação ao protocolo de Comunicação Direta, não houve equivalência de dados trafegados, bem como o tempo de vida também foi superestimado, além de não apresentar diferença nos resultados do tempo de vida entre os nós da rede, indicando um comportamento de descarga determinístico. Os achados deste trabalho demonstram que ferramentas de simulação trouxe significativos avanços no âmbito das RSSF, entretanto as saídas obtidas por meio dessas ferramentas ainda não podem representar com exatidão alguns cenários modelados em RSSF. / The Sensors Wireless Networks (WSN) have gained notoriety in various application contexts (e.g. military applications, medicai and environmental) due to the advances achieved in Microscale Electro Mechanical Systems - MEMS and Nanoscale Electro Mechanical Systems - NEMS. These growth resulted in sensors development with lower cost, reduced size and higher efficiency in energy consumption. Even with these technological advances, wireless sensors still have some constrains on processing and memory, in addition, the limited power source from batteries also is a challenge.

Made available in DSpace on 2019-03-30T00:01:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2018-01-30 / The Internet of Things (IoT) is based on interconnection of intelligent and addressable devices, allowing their autonomy and proactive behavior with Internet connectivity. Data dissemination in IoT usually depends on the application and requires context-aware routing protocols that must include auto-configuration features (which adapt the behavior of the network at runtime, based on context information). This job proposes an approach for IoT route selection using fuzzy logic in order to attain the requirements of specific applications. In this case, fuzzy logic is used to translate in math terms the imprecise information expressed by a set of linguistic rules. For this purpose, four Objective Functions (OFs) are proposed for the Routing Protocol for Low Power and Loss Networks (RPL); such OFs are dynamically selected based on context information. The aforementioned OFs are generated from the fusion of the following metrics: Expected Transmission Count (ETX), Number of Hops (NH), and Energy Consumed (EC). The experiments performed through simulation, associated with the statistical data analysis, conclude that this proposal can provide assurance of data delivery, more energy efficiency, and shorter delay when compared to the available objective functions OF0, MRHOF, ERAOF and OF-FL, considering different contexts of IoT applications. For data delivery, DQCA-OF1(FL) function achieved the best performance, with a delivery ratio about 94% when compared to the DQCA-OF1, OF-FL, ERAOF, MRHOF, and OF0 objective functions, with delivery ratios of 89%, 70%, 67,98%, 65.62%, and 50.4%, respectively. For energy efficiency, the DQCA-OF4 function achieved higher remaining energy (170 joules) compared to the DQCA-OF4(FL), OF-FL, ERAOF, MRHOF, and OF0 objective functions with consumption of 136 joules, 130 joules, 107 joules, 99 joules, and 76 joules, respectively. At delay metric, the proposal shown to be more efficient presenting lower value with to the number of hops (12.23), compared to the DQCA-OF4 (14.97), OF-FL (16.54), ERAOF (18,12), MRHOF (20,42), and OF0 (26.92). Keywords: Internet of Things, Routing, 6LowPAN, Context-aware, Objective Function, Fuzzy System. / A Internet das Coisas (IoT) é baseada na interconexão de dispositivos inteligentes e endereçáveis, permitindo sua autonomia e comportamento proativo com conectividade com a Internet. A disseminação de dados no IoT geralmente depende do aplicativo e requer protocolos de roteamento com reconhecimento de contexto que devem incluir recursos de configuração automática (que adaptam o comportamento da rede em tempo de execução, com base em informações de contexto). Este trabalho propõe uma abordagem para a seleção de rotas IoT usando lógica difusa para atingir os requisitos de aplicativos específicos. Neste caso, a lógica difusa é usada para traduzir em termos matemáticos as informações imprecisas expressas por um conjunto de regras linguísticas. Para este propósito, quatro Funções Objetivas (FO) são propostas para o Protocolo de Roteamento para Redes de Baixa Potência e Perda (RPL); tais FO são selecionados dinamicamente com base em informações de contexto. As FO acima mencionados são gerados a partir da fusão das seguintes métricas: contagem de transmissão esperada (ETX), número de lúpulos (NH) e consumo de energia (EC). Os experimentos realizados através da simulação, associados à análise de dados estatísticos, concluem que esta proposta pode fornecer garantia de entrega de dados, maior eficiência energética e menor atraso em comparação com as funções objetivas disponíveis OF0, MRHOF, ERAOF e OF-FL, considerando diferentes contextos das aplicações IoT. Para a entrega de dados, a função DQCA-OF1 (FL) obteve o melhor desempenho, com uma taxa de entrega de cerca de 94% quando comparada às funções objetivas DQCA-OF1, OF-FL, ERAOF, MRHOF e OF0, com taxas de entrega de 89%, 70%, 67,98%, 65,62% e 50,4%, respectivamente. Para a eficiência energética, a função DQCA-OF4 obteve maior energia remanescente (170 joules) em comparação com as funções objetivas DQCA-OF4 (FL), OF-FL, ERAOF, MRHOF e OF0 com consumo de 136 joules, 130 joules, 107 joules, 99 joules e 76 joules, respectivamente. Na métrica de atraso, a proposta mostrou ser mais eficiente apresentando menor valor com o número de lúpulos (12.23), em comparação com o DQCA-OF4 (14.97), OF-FL (16.54), ERAOF (18,12), MRHOF (20,42) e OF0 (26,92). Palavras-chave: Internet das coisas, roteamento, 6LowPAN, ciente de contexto, função objetivo, sistema fuzzy.

Made available in DSpace on 2019-03-30T00:01:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2018-03-23 / In smart grid, electrical equipment can monitor and control the power supplied to the consumers through bi-directional data communication. There is a tendency in the standardisation of communication of these equipment with the control center of a power substation (CCSEE). Currently, many electrical equipment commercially available on the market already communicate using the commercial communication protocols such as DNP3, Modbus and IEC 61850. But in the brazilian power system there are still old devices (legacy) that are in operation in the distribution and transmission networks. Many of these devices either have no communication characteristics or use proprietary communication protocols. Thus, this study proposes an infrastructure, based on a wireless sensor network (WSN), to allow the integration of legacy electrical equipment into a smart grid. In this case, each legacy electrical device is connected to a WSN's sensor node, and the sink node runs a middleware to enable the integration, based on the commercial communication protocols, of this device with the smart grid. This middleware performs, among other activities, the conversion/translation of the messages exchanged between the CCSEE and the electrical equipment installed on the smart grid. This infrastructure also provides some facilities to meet the requirements of communication between the electrical devices of a smart grid, such as security, response time and scalability. These requirements are important and necessary since the communication, monitoring and operation of the equipment in a power system are considered critical activities. Keywords: Middleware, smart grid, wireless sensor network (WSN), communication protocols, smart metering / Em uma smart grid, os equipamentos elétricos podem monitorar e controlar a energia elétrica fornecida aos consumidores por meio de uma comunicação de dados bidirecional. Há uma tendência na padronização da comunicação desses equipamentos com o centro de controle de uma subestação de energia elétrica (CCSEE). Atualmente, muitos equipamentos elétricos comercializados no mercado já se comunicam utilizando protocolos de comunicação comerciais, tais como o DNP3, o Modbus e o IEC 61850. Mas, no sistema elétrico brasileiro ainda há equipamentos antigos (legados) que estão em operação nas redes de distribuição e transmissão de energia elétrica. Muitos desses equipamentos ou não possuem características de comunicação ou utilizam um protocolo de comunicação proprietário. Assim, este estudo propõe uma infraestrutura, baseada em redes de sensores sem fio (RSSFs), para permitir a integração de equipamentos elétricos legados a uma smart grid. Nesse caso, cada equipamento elétrico legado está conectado a um nó sensor de uma RSSF, e o nó sink executa um middleware para possibilitar a integração, baseada em protocolos de comunicação comerciais, desse equipamento com a smart grid. Esse middleware realiza, entre outras atividades, a conversão/tradução das mensagens trocadas entre o CCSEE e os equipamentos elétricos instalados na smart grid. Essa infraestrutura oferece também algumas facilidades para o atendimento dos requisitos de uma comunicação entre os equipamentos elétricos de uma smart grid, tais como segurança, tempo de resposta e escalabilidade. Esses requisitos são importantes e necessários, uma vez que a comunicação, o monitoramento e a operação de equipamentos de um sistema elétrico são considerados atividades críticas. Palavras-chaves: Middleware, smart grid, redes de sensores sem o (RSSFs), protocolos de comunicação, smart metering

Made available in DSpace on 2019-03-30T00:02:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2018-11-26 / Recent advances in networking technologies, such as the IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Networks (6LoWPAN) standard, have allowed to interconnect wireless sensor networks (WSNs) to the Internet, thus forming the Internet of Things (IoT). Despite the availability of different message security mechanisms, sensor networks are still vulnerable to several types of attack. To identify such attacks, an Intrusion Detection System (IDS) can be deployed. However, IDSs can generate several false positives and false negatives. Moreover, the alerts raised by IDSs provide no information regarding the impact an attack has on the security of a sensor network. As a consequence, it becomes difficult for WSN administrators and users to take proper responsive actions when attacks occur. To address these issues, this thesis proposes three security metrics. The first metric, called Trust Probability, quantifies by how much an IDS output could be trusted (to be correct). Such metric can help administrators decide which alerts deserve careful attention or which alerts might be safely ignored. Since this type of metric provides a measure of IDS effectiveness, it can also be used to compare different IDSs as well as to fine-tune a given IDS. The second metric, named Damage Level, quantifies the severity of an attack. This metric, when combined with the Trust Probability metric, enables the administrator to correctly prioritize and respond to alerts by evaluating them in terms of accuracy and attack impact. Finally, the third metric, namely Data Security Level, quantifies the degree to which sensor data can be trusted when the sensor is under attack. The security situational awareness provided by this metric helps WSN users make better decisions about the use of the gathered sensor data. Experimental results show that the proposed metrics can accurately quantify security level with low performance overhead and power consumption. Keywords: Network Security Metrics, Quantitative Security Analysis, Security Situational Awareness, Internet of Things, Wireless Sensor Networks. / Recentes avanços nas tecnologias de rede, tais como o padrão IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Networks (6LoWPAN), permitiram a interconexão de redes de sensores sem fio (RSSF) à Internet, formando assim a Internet das Coisas (Internet of Things -- IoT). Apesar da disponibilidade de diferentes mecanismos de segurança de mensagens, as redes de sensores ainda são vulneráveis a vários tipos de ataques. Para identificar esses ataques, um Sistema de Detecção de Intrusão (Intrusion Detection System -- IDS) pode ser implantado. No entanto, os IDSs podem gerar vários falsos positivos e falsos negativos. Além disso, os alertas gerados pelos IDSs não fornecem nenhuma informação sobre o impacto de um ataque sobre a segurança de uma RSSF. Consequentemente, torna-se difícil para os administradores e usuários da rede tomarem as devidas ações responsivas quando ataques ocorrerem. Para tratar estas questões, esta tese propõe três métricas de segurança. A primeira delas, chamada Trust Probability, quantifica o quão confiável (correto) é um output de um IDS. Essa métrica pode ajudar os administradores a decidir quais alertas merecem mais atenção ou quais podem ser ignorados com segurança. Já que essa métrica fornece uma medida da efetividade de um IDS, ela também pode ser usada para comparar diferentes IDSs, bem como para otimizar um dado IDS. A segunda métrica, denominada Damage Level, quantifica a gravidade de um ataque. Esta métrica, quando combinada com a Trust Probability, permite ao administrador priorizar e responder corretamente a alertas, avaliando-os em termos de precisão e impacto de ataque. Por fim, a terceira métrica, chamada de Data Security Level, quantifica quão confiáveis os dados dos sensores são quando a rede está sob ataque. Conhecer a informação fornecida por esta métrica ajuda os usuários a tomar melhores decisões sobre o uso dos dados coletados pelos sensores. Os resultados experimentais mostram que as métricas propostas podem quantificar com precisão o nível de segurança da rede, com baixo consumo de energia e sobrecarga de desempenho. Palavras-chave:Métricas de Segurança de Rede, Análise Quantitativa de Segurança, Consciência Situacional de Segurança, Internet das Coisas, Redes de Sensores sem Fio.