Made available in DSpace on 2015-09-17T15:26:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-05-12. Added 1 bitstream(s) on 2015-09-17T15:45:47Z : No. of bitstreams: 1 000847631.pdf: 1093508 bytes, checksum: 73b02aac5ba28423969c0c259df2c5c9 (MD5) / Esse trabalho apresenta uma abordagem baseada no processamento de séries temporais para tratar o problema de detecção e o prognóstico de danos em estruturas com sensores e atuadores piezelétricos acoplados considerando as possíveis variabilidades ambientais e operacionais. A primeira abordagem se baseia na identificação de um modelo autorregres- sivo de predição construído com um sinal temporal de resposta de referência. Métricas indicativas de danos são extraídas dos erros de predição e a separação de efeitos (carrega- mento ou danos) é feita por um algoritmo de agrupamento fuzzy. Esse procedimento é implementado em uma estrutura de material compósito ensaiada em um sistema para teste de materiais de modo a reproduzir condições de carregamento a fim de simular condições reais de operação da estrutura. Por outro lado, a segunda metodologia proposta emprega uma identificação de dois estágios. Primeiramente, um modelo autorregressivo é criado para o monitoramento estrutural como no procedimento anterior, porém, utilizando o controle estatístico de processos para detectar um dano progressivo. Em seguida, modelos autorregressivos com entradas exógenas são estimados para as condições de referência e de dano para acompanhar as variações de parâmetros e permitir a realização de um prognóstico sobre a condição estrutural futura da estrutura. Testes iniciais em uma placa de alumínio mostraram que este método é capaz de realizar um prognóstico razoável e predizer o comportamento dinâmico da estrutura associado com um nível específico de redução de massa. Ambos métodos e resultados são discutidos e comparados ao final do trabalho / This work presents an approach based on time series processing to deal with the damage detection and prognosis issue in structures coupled with piezoelectric sensors and actuators considering eventual operational and environmental variabilities. The first approach is based on the identification of a predictive autoregressive model obtained with a reference time response. Damage indicative metrics are extracted from prediction errors and the separation of effects (loading or damage) is performed by a fuzzy clustering algorithm. This procedure is carried on a composite structure attached to a material test system to reproduce loading conditions in order to simulate real operational conditions. On the other hand, the second proposed methodology employs a two step identification. First, an autoregressive model is created for structural monitoring similarly to the previous procedure, but employing statistical process control to detect progressive damage. Next, autoregressive models with exogenous inputs are estimated for reference and damaged conditions in order to track variation of parameters, allowing the prognosis of the structure's future structural condition. Initial tests on an aluminum plate indicated that this method is capable of performing a reasonable prognosis and predicting structure's dynamic behavior associated to a specific level of mass reduction. Both methods and results are discussed and compared by the end of the work

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-05-03Bitstream added on 2014-06-13T20:27:20Z : No. of bitstreams: 1 moraes_pc_dr_jabo.pdf: 795188 bytes, checksum: 42b1e329c08d5dc84c409bddce314a86 (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / Foi utilizado na presente pesquisa o ultra-som pulsado de baixa intensidade, com a finalidade de avaliar, experimentalmente, seus efeitos sobre a reparação de falhas ósseas produzidas em rádio de coelhos, preenchidas ou não com o cimento de fosfato de cálcio adicionado com fibras de náilon. Foram utilizados 12 coelhos, raça Nova Zelândia, separados em dois grupos experimentais iguais (n=6) e escolhidos aleatoriamente (Grupo Tratado- GT e Grupo Controle-GC). As falhas ósseas de aproximadamente oito milímetros de extensão foram produzidas na diáfise de ambos os rádios, sendo as do membro direito preenchidas com o cimento de fosfato de cálcio sob a forma granulada e as do esquerdo, não preenchidas. Os animais do grupo tratado receberam estímulo pelo ultra-som pulsado de baixa intensidade durante 15 minutos nos primeiros cinco dias e dez minutos nos cinco dias seguintes, em ambos os membros. Os animais do grupo controle não foram estimulados pelo ultra-som. O controle radiográfico foi realizado no pós-operatório imediato e aos sete, 15 e 30 dias, de acordo com o tempo de observação de cada subgrupo (15 e 30 dias). Após o sacrifício, as áreas que continham as falhas ósseas foram processadas para a avaliação histopatológica. Os resultados das análises radiográfica e histolopatológica revelaram uma evolução mais rápida e intensa da proliferação de tecido ósseo nas falhas, preenchidas ou não pelo cimento, porém que receberam estímulo pelo ultra-som. Os resultados obtidos neste trabalho mostraram que o ultra-som pulsado de baixa intensidade é ser um recurso extremamente eficaz na aceleração do processo de ossificação e que, associado ao cimento de fosfato de cálcio com fibras de náilon, tem este processo intensificado, demonstrando, assim, o poder osteoindutor deste biomaterial. / The present experimental research evaluated the effects of low intensity pulsed ultrasound for repair bone defects produced in rabbit's radius, filled in or not with calcium phosphate cement incorporated with nylon fibers. Twelve rabbits, from the New Zealand lineage, were randomly allocated in two equal experimental groups. An eight millimeters bone gap was surgically produced in the radius bone diaphysis and filled with the cement (right radius). The left limb bone gap remained empty. Animais were submitted to dessions of pulsed ultrasonic stimulus for 15 minutes during five days and ten minutes during more five days, in both radius. Radiological examinations were performed in the immediate postoperative and seven, 15 and 30 days after surgery (according with the postoperative follow-up -15 and 30 days). The bone defects were collected and submitted to optical microscopy. The results showed an increase and faster evolution of ossification's process in the bone defects, filled or not with the bone cement, but that received stimulus by ultrasound when compared to the control group. These results suggest that low-intensity pulsed ultrasound is an effective resource for acceleration of the ossification process and, when combined with calcium phosphate cement, this effect was increased.

Made available in DSpace on 2015-07-13T12:10:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-03-03. Added 1 bitstream(s) on 2015-07-13T12:25:21Z : No. of bitstreams: 1 000836490.pdf: 3117764 bytes, checksum: 5d9a7ede94877d0477f486615e2f510a (MD5) / Com o objetivo de assegurar a integridade estrutural de estruturas aeronáuticas, diversas técnicas de monitoramento da integridade estrutural têm sido estudadas. Uma das técnicas mais recentes é a utilização de sensores contínuos, constituídos de filmes delgados de nanocompósitos. A vantagem em se utilizar estes materiais é a possibilidade de se aplicar tais sensores em superfícies complexas, cobrindo uma grande área e utilizando poucos terminais de aquisição. Este tipo de material permite o controle das suas características mecânicas e elétricas, possibilitando a criação de um sensor customizado para cada situação. O nanocompósito mais encontrado na literatura para fins de detecção de falhas é o compósito de nanotubos de carbono (CNT), sendo que a matriz utilizada varia de acordo com cada caso. Este trabalho propõe a utilização de materiais alternativos como os nanofios de ITO (Indium tin oxide ou óxido de índio dopado com estanho) inseridos em matriz de PMMA (polimetil- metacrilato) para o revestimento da superfície a ser monitorada. Afim de verificar a efetividade destes sensores, diversos testes foram propostos. Estes testes consistem em monitorar o comportamento dos nancompósitos quando afetados por algum tipo de dano, os quais podem ser uma adição de massa, excesso de cargas tensoras ou uma trinca. Para isto, o intuito é medir as resistências elétricas entre dois pontos e verificar a influência do dano no valor medido. Em geral as resistências obtidas variaram entre 1kΩ e 10kΩ, sendo que com o aparecimento do dano, as medições apresentaram variações de mais de 30% tanto no caminho com o dano como nos caminhos em sua proximidade. Testes com o sensor em uma câmara ambiental, com controle de temperatura e umidade, mostraram que o sensor é sensível a altas temperatura e a altas umidades. Quanto à sensibilidade às tensões de tração aplicadas na placa, o sensor só mostrou alterações em sua... / With the objective of structural health monitoring (SHM) in aerospace structures, several monitoring techniques have been studied. One of the most recent techniques is based on the use of continuous sensors, made of thin films of nanocomposites. The advantage of using such materials is the possibility to apply them on complex surfaces, covering larger areas and using few acquisition terminals. Moreover, by using the nanocomposites, it is possible to control its mechanical and electrical properties, making it possible to create a customized sensor for each case. The nanocomposite found most commonly in the literature for damage detection are the carbon nanotubes (CNT) composites, while the matrix depends on each case. This work proposes the use of alternative materials such as the ITO (Indium tin oxide) nanowires inserted at PMMA (Poly(methyl methacrylate)) to be used as coatings for the monitored structure. In order to verify the effectiveness of this sensor, several tests were proposed. These tests consists on monitoring the nanocomposite's behavior when affected by some kind of damage, in which can be simulated by a mass addition, excess of load or a crack. The principle for the damage detection is to measure the electrical resistance between two points at the film sensor and verify the variations caused by the damage to these measurements. In general, the obtained resistances varied from 1kΩ to 10kΩ, while with the damage appearance the measurements varied more than 30% at the path with the damage and at the paths nearby. Tests at the environmental chamber, with temperature and humidity control, showed that the sensor is sensitive to high temperatures and humidity levels. Regarding the sensibility to stress applied to the plate, the sensor showed changes at the resistances only when the plate started to deform plastically. The obtained results are promising and indicate that this method is effective for damage detection

Made available in DSpace on 2015-08-20T17:10:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-04-28. Added 1 bitstream(s) on 2015-08-20T17:25:47Z : No. of bitstreams: 1 000844021.pdf: 1761882 bytes, checksum: 8b43593be5f06b2dfe94c6564429292e (MD5) / Pesquisas em propagação de ondas para aplicação de monitoramento de integridade estrutural (SHM) tem tido um incremento considerável recentemente. Este procedimento permite detectar danos nas fases iniciais. Esta dissertação descreve um estudo teórico de propagação de ondas para o propósito de detecção e quantificação de dano em uma viga. De particular interesse é a maneira que as ondas interagem com o dano, considerado simétrico com respeito ao eixo neutro. Uma análise de uma estrutura unidimensional de ondas guiadas incorporando o atuador e sensores piezelétricos em configuração pitch-catch e pulse eco é apresentada. O modelo é desenvolvido no domínio da frequência e posteriormente transformado no domínio do tempo através da transformada de Fourier inversa. Isto permite que o efeito do dano entre o atuador e o sensor seja estudado no domínio do tempo e da frequência. Os comprimentos do atuador e do sensor e a profundidade do dano são estudados em uma viga de alumínio delgada. Mostra-se que uma abordagem no domínio do tempo é preferível em relação a abordagem no domínio da frequência para detecção e quantificação de danos na estrutura. Os resultados mostraram que ondas longitudinais são mais sensíveis a variação da espessura para um sistema simétrico e é melhor medir ondas refletidas que as transmitidas. Além disto, verificou-se que devido à natureza dispersiva das ondas de flexão é possível que em algumas situações a amplitude da onda refletida seja diminuída em vez de aumentar quando a espessura da viga é reduzida / Wave propagation research for Structural Health Monitoring (SHM) has been increasing recently. It allows the detection of damage at its early stages of development. This dissertation describes a theoretical study of wave propagation for the purpose of detection and quantification of damage in a beam structure. Of particular interest is the way in which waves interact with damage that is symmetrical with respect to the neutral axis. An analysis of a one-dimensional structural waveguide incorporating a piezoelectric actuator and sensors in a pitch-catch and pulse-echo configuration is presented. The model is developed in the frequency domain, which is then transformed into the time domain using the inverse Fourier transform. This enables the effect of damage on wave propagation between the actuator and the sensor to be investigated in both the time and the frequency domains. The size of the actuator and the sensor, and the size of damage are investigated for a thin aluminum beam. It is shown that the time-domain approach is preferable to a frequency domain approach for damage detection in this kind of structure. It is found that longitudinal waves are more sensitive to a change in thickness for a symmetrical system and it is better to measure reflected rather than transmitted waves. Further, it is found that due to the dispersive nature of bending waves, it is possible in some situations for the reflected wave amplitude to decrease rather than increase as the beam thickness is reduced

Made available in DSpace on 2015-09-17T15:24:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015. Added 1 bitstream(s) on 2015-09-17T15:46:59Z : No. of bitstreams: 1 000845996.pdf: 75561781 bytes, checksum: 3947d448f301de4e51165342784b8a01 (MD5) / O objetivo principal desse trabalho foi a quantificação de chumbo (Pb) em amostras de solos por diferentes horizontes, em áreas específicas no município de Presidente Prudente/SP. Os pontos de coletas foram estabelecidos de acordo com os dados referentes à emanação de Rn (detector CR-39) e mapeamento dos lineamentos de falhas geológicas. As amostras de solo coletadas na dependência do Campus da FCT-UNESP representaram as áreas de suposta falha geológica, e coletaram-se dois perfis de solos em área rural no Distrito de Montalvão, livre de falha geológica. Essas foram implantadas em trincheiras na região de suposta falha para posterior análise. O método USEPA 350 mostrou-se eficaz para a abertura das amostras de solos, proporcionando a realização da quantificação de Pb via análise voltamétrica. Os parâmetros experimentais otimizados: volume da amostra e tempo de pré-concentração selecionados, foram 2 mL e 30 s, respectivamente, uma vez que demonstraram um maior incremento na magnitude de corrente e foram suficientes para a realização das análises. Utilizou-se a técnica voltamétrica de redissolução anódica com eletrodo de mercúrio, que mostrou-se satisfatória e provou ter um baixo limite de detecção. Os metais Zn, Cd e Cu não se apresentaram como possíveis interferentes para a determinação do analito em interesse. Segundo análise quantitativa de Pb, as concentrações do metal foram superiores nas áreas do Campus da FCT - UNESP, e demasiadamente inferiores nas amostras de solo do Distrito de Montalvão. Quanto aos perfis de solo incubados nas trincheiras, após 95 dias de incubação, sofreram um acréscimo acentuado na concentração de chumbo evidenciando a relevante influência que a região de falha geológica tem em relação ao aumento da concentração de Pb nos solos, indicativo que a origem do metal pode estar diretamente ligada a emanação do gás... / The major objective of this work was the quantification of lead (Pb) in soil samples from different horizons, in specific areas of the city of Presidente Prudente / SP. The collection points were established according to the data on the emanation of Rn (detector CR-39) and mapping of geological faulting guidelines. Soil sample on the FCT-UNESP represented the areas of geological fault, and collected two samples in a rural area in Montalvão District, free of geological fault, which were deployed in trenches in the region of geological failure for further analysis. The USEPA 350 method was effective for the preparation of soil samples, providing the quantification of Pb using voltammetric analysis. The optimized experimental parameters: volume of the sample and pre-concentration time, were 2 ml and 30 s, respectively, as demonstrated a greater increase in current magnitude and were sufficient to perform the analyzes. We used the technique anodic stripping voltammetric with mercury electrode, which was satisfactory and proved to have a low detection limit. The metals Zn, Cd and Cu were not presented as possible interferences for determining the analyte interest. According to the quantitative analysis of Pb, the metal concentrations were higher in areas of the Campus of FCT - UNESP, and too lower in the samples of Montalvão District. Soil profiles incubated in the trenches, after 95 days of incubation, suffered a sharp increase in lead concentration demonstrating the significant influence that the geological fault region has in relation to the increase in Pb concentrations in soils, indicating that the origin of lead can be directly connected to emanation of radon gas, which comes from the lower base of the soil profile, more specifically of the bedrock anomalies. The data obtained from the grain size analysis revealed that the soils collected in the alleged fault region are the textural classes Sand...

Made available in DSpace on 2015-01-26T13:21:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-08-05Bitstream added on 2015-01-26T13:30:45Z : No. of bitstreams: 1 000802242.pdf: 571515 bytes, checksum: ecea74067f25893f1a7843d4bdc196dd (MD5) / Nesta dissertação de mestrado apresentam-se duas metodologias para o desenvolvimento de sistemas de monitoramento de integridade de estruturas mecânicas e aeronáuticas, utilizando técnicas de computação inteligente, tais como as redes neurais artificiais e os sistemas imunológicos artificiais. Neste contexto, emprega-se uma rede neural artificial ARTMAP-Fuzzy e o algoritmo de seleção negativa. Ambas as técnicas são empregadas para realizar a análise, identificação e caracterização das falhas estruturais decorrentes da estrutura. A principal aplicação destes métodos é auxiliar no processo de inspeção de estruturas mecânicas e aeronáuticas, visando detectar e caracterizar falhas, bem como, a tomada de decisões, a fim de evitar catástrofes/acidentes. Com estas propostas busca-se a concepção de novos sistemas de monitoramento de integridade estrutural que possam ser modificados facilmente, para atender a permanente evolução das tecnologias e da indústria. Para avaliar as metodologias propostas, foram realizados experimentos em laboratório para gerar um banco de dados de sinais capturados em uma viga de alumínio. Os resultados obtidos pelos métodos são excelentes, apresentando robustez e precisão / In this dissertation presents two methodologies to develop health monitoring of aircraft structures and mechanical systems, using intelligent computing techniques such as artificial neural networks and artificial immune systems. In this context, uses an ARTMAP-Fuzzy artificial neural network and the negative selection algorithm. Both techniques are used for the analysis, identification and characterization of structural failure due to the structure. The main application of these methods is to assist in the inspection of mechanical and aeronautical structures, to detect and characterize flaws as well, making decisions in order to avoid disasters/accidents. With these proposals one seeks to designing new systems for structural health monitoring that can be modified easily to cater to permanent evolution technologies and industry. To evaluate the proposed methodologies, experiments were performed in the laboratory to generate a database of captured signals in an aluminum beam. The results obtained by the methods are excellent, with robustness and accuracy

No projeto de arquiteturas computacionais, a partir da evolução do modelo cliente-servidor, surgiram os sistemas distribuídos com a finalidade de oferecer características tais como: disponibilidade, distribuição, compartilhamento de recursos e tolerância a falhas. Estas características, entretanto, não são obtidas de forma simples. As aplicações distribuídas e as aplicações centralizadas possuem requisitos funcionais distintos; aplicações distribuídas são mais difíceis quanto ao projeto e implementação. A complexidade de implementação é decorrente principalmente da dificuldade de tratamento e de gerência dos mecanismos de comunicação, exigindo equipe de programadores experientes. Assim, tem sido realizada muita pesquisa para obter mecanismos que facilitem a programação de aplicações distribuídas. Observa-se que, em aplicações distribuídas reais, mecanismos de tolerância a falhas constituem-se em uma necessidade. Neste contexto, a comunicação confiável constitui-se em um dos blocos básicos de construção. Paralelamente à evolução tanto dos sistemas distribuídos como da área de tolerância a falhas, foi possível observar também a evolução das linguagens de programação. O sucesso do paradigma de orientação a objetos deve-se, provavelmente, à habilidade em modelar o domínio da aplicação ao invés da arquitetura da máquina em questão (enfoque imperativo) ou mapear conceitos matemáticos (conforme o enfoque funcional). Pesquisadores demonstraram que a orientação a objetos apresenta-se como um modelo atraente ao desenvolvimento de aplicações distribuídas modulares e tolerantes a falhas. Diante do contexto exposto, duas constatações estimularam basicamente a definição desta dissertação: a necessidade latente de mecanismos que facilitem a programação de aplicações distribuídas tolerantes a falhas; e o fato de que a orientação a objetos tem-se mostrado um modelo promissor ao desenvolvimento deste tipo de aplicação. Desta forma, nesta dissertação definem-se classes para a comunicação do tipo unicast e multicast, nas modalidades de envio confiável e não-confiável. Além destes serviços de comunicação básicos, foram desenvolvidas classes que permitem referenciar os participantes da comunicação através de nomes. As classes estão organizadas na forma de um pacote, compondo um framework. Sua implementação foi desenvolvida usando Java. Embora não tivessem sido requisitos básicos, as opções de projeto visaram assegurar resultados aceitáveis de desempenho e possibilidade de reuso das classes. Foram implementados pequenos trechos de código utilizando e testando a funcionalidade de cada uma das classes de comunicação propostas.

O estudo e desenvolvimento de sistemas distribuídos é uma tarefa que demanda grande esforço e recursos. Por este motivo, a pesquisa em sistemas deste tipo pode ser auxiliada com o uso de simuladores, bem como por meio da emulação. A vantagem de se usar simuladores é que eles permitem obter resultados bastante satisfatórios sem causar impactos indesejados no mundo real e, conseqüentemente, evitando desperdícios de recursos. Além disto, testes em larga escala podem ser controlados e reproduzidos. Neste sentido, vem sendo desenvolvido desde 2000 um framework para simulação de algoritmos distribuídos denominado Neko. Por meio deste framework, algoritmos podem ser simulados em uma única máquina ou executados em uma rede real utilizando-se o mesmo código nos dois casos. Entretanto, através de um estudo realizado sobre os modelos de defeitos mais utilizados na literatura, verificou-se que o Neko é ainda bastante restrito nesta área. A única classe de defeito abordada, lá referida como colapso, permite apenas o bloqueio temporário de mensagens do processo. Assim, foram definidos mecanismos para a simulação das seguintes classes de defeitos: omissão de mensagens, colapso de processo, e alguns defeitos de rede tais como quebra de enlace, perda de mensagens e particionamento. A implementação foi feita em Java e as alterações necessárias no Neko estão documentadas no texto. Para dar suporte aos mecanismos de simulação de defeitos, foram feitas alterações no código fonte de algumas classes do framework, o que exige que a versão original seja alterada para utilizar as soluções. No entanto, qualquer aplicação desenvolvida anteriormente para a versão original poderá ser executada normalmente independente das modificações efetuadas. Para testar e validar as propostas e soluções desenvolvidas foram utilizados estudos de caso. Por fim, para facilitar o uso do Neko foi gerado um documento contendo informações sobre instalação, configuração e principais mecanismos disponíveis no simulador, incluindo o suporte a simulação de defeitos desenvolvido neste trabalho. / The study and development of distributed systems is a task that demands great effort and resources. For this reason, the research in systems of this type can be assisted by the use of simulators, as well as by means of the emulation. The advantage of using simulators is that, in general, they allow to get acceptable results without causing harming impacts in the real world and, consequently, preventing wastefulness of resources. Moreover, tests on a large scale can be controlled and reproduced. In this way, since 2000, a framework for the simulation of distributed algorithms called Neko has been developed. By means of this framework, algorithms can be simulated in a single machine or executed in a real network, using the same code in both cases. However, studying the most known and used failure models developed having in mind distributed systems, we realized that the support offered by Neko for failure simulation was too restrictive. The only developed failure class, originally named crash, allowed only a temporary blocking of process’ messages. Thus, mechanisms for the simulation of the following failure classes were defined in the present work: omission of messages, crash of processes, and some network failures such as link crash, message drop and partitioning. The implementation was developed in Java and the necessary modifications in Neko are registered in this text. To give support to the mechanisms for failure simulation, some changes were carried out in the source code of some classes of the framework, what means that the original version should be modified to use the proposed solutions. However, all legacy applications, developed for the original Neko version, keep whole compatibility and can be executed without being affected by the new changes. In this research, some case studies were used to test and validate the new failure classes. Finally, with the aim to facilitate the use of Neko, a document about the simulator, with information on how to install, to configure, the main available mechanisms and also on the developed support for failure simulation, was produced.

A computação em grid (ou computação em grade) emergiu como uma área de pesquisa importante por permitir o compartilhamento de recursos computacionais geograficamente distribuídos entre vários usuários. Contudo, a heterogeneidade e a dinâmica do comportamento dos recursos em ambientes de grid tornam complexos o desenvolvimento e a execução de aplicações. OurGrid é uma plataforma de software que procura contornar estas dificuldades: além de permitir a execução de aplicações distribuídas em ambientes de computação em grid, oferece e gerencia um esquema de troca de favores entre usuários. Neste esquema, instituições (ou usuários) que possuam recursos ociosos podem oferecê-los a outros que deles necessitem. Quanto mais um domínio oferecer recursos ao grid, mais será favorecido quando precisar, ou seja, terá prioridade mais alta quando requisitar máquinas ao grid. O software MyGrid é o principal componente do OurGrid. É através dele que o usuário interage com o grid, submetendo e gerenciando suas aplicações. No modelo de execução do MyGrid, as tarefas são lançadas por um nó central que coordena todo o escalonamento de tarefas que serão executadas no grid. Este nó apresenta uma fragilidade caracterizada na literatura como "ponto único de falhas", pois seu colapso faz com que os resultados do processamento corrente sejam perdidos. Isto pode significar horas ou, até mesmo, dias de processamento perdido, dependendo das aplicações. Visando suprir esta deficiência, este trabalho descreve o funcionamento e a implementação de um mecanismo de checkpointing (ou salvamento de estado), usado como base para a recuperação por retorno, que permite ao sistema voltar a um estado consistente, minimizando a perda de dados, após uma falha no nó central do MyGrid. Assim, ele salva, de forma estável, o estado da aplicação (estruturas de dados e informações de controle imprescindíveis) capaz de restaurar o sistema após o colapso, oferecendo uma alternativa à sua característica de ponto único de falhas. Os checkpoints são obtidos e salvos a cada mudança de estado do escalonador de tarefas do nó central. A eficiência do mecanismo de recuperação é comprovada através de experimentos que exercitam este mecanismo em cenários com diferentes características, visando validar e avaliar o impacto real no desempenho do MyGrid. / The grid computing has emerged as an important research area because it allows sharing geographically distributed computing resources among several users. However, resources in a grid are highly heterogeneous and dynamic, turning complex the development and the execution of applications. OurGrid is a software platform that intends to reduce these difficulties. Besides allowing the execution of distributed applications in grid environments, it offers and gives support to an exchange of favors between users. In this way, institutions (or users) that have idle resources can offer them to other users. The more resources a domain offers to the grid, the more it will be favored when in need. It will have higher priority when requesting machines to grid. MyGrid software is the main component of OurGrid: it constitutes the interface for user interaction as well as application submission and management. In the execution model of MyGrid, tasks are launched by a central node (home-machine), which manages the scheduling of tasks to be executed in the grid. This node constitutes a "single point of failure", because its crash causes the loss of results of the previous processing. Depending on the particular applications, this loss can be the result of hours or days of processing time. This dissertation aims to reduce the consequences of this problem offering an alternative to the single point of failure: here is proposed and implemented a checkpointing mechanism, used as basis for the rollback recovery. Checkpoints are taken synchronously with the state changes of the scheduler on the central node. After a failure affecting the home-machine of MyGrid, the system recovers information on the state of the application (data structures and essential control information) and results of previous computation, saved in stable storage, minimizing the loss of data. The efficiency of the recovery mechanism and its impact over MyGrid are evaluated through experiments that exercise this mechanism in scenarios with different characteristics.

Este trabalho tem como foco principal o estudo de um tipo específico de ataque a sistemas criptográficos. A implementação em hardware, de algoritmos criptográficos, apresenta uma série de vulnerabilidades, as quais, não foram previstas no projeto original de tais algoritmos. Os principais alvos destes tipos de ataque são dispositivos portáteis que implementam algoritmos criptográfico em hardware devido as limitações de seus processadores embarcados. Um exemplo deste tipo de dispositivo são os Smart Cards, os quais, são extensamente utilizados nos sistemas GSM de telefonia móvel e estão sendo adotados no ramo bancário. Tais dispositivos podem ser atacados de diferentes maneiras, por exemplo, analisando-se a energia consumida pelo dispositivo, o tempo gasto no processamento ou ainda explorando a suscetibilidade do hardware a ocorrência de falhas transientes. O objetivo de tais ataques é a extração de informações sigilosas armazenadas no cartão como, por exemplo, a chave criptográfica. Ataques por injeção maliciosa de falhas no hardware são comumente chamados de DFA (Differencial Fault Attack) ou simplesmente fault attack. O objetivo deste trabalho foi estudar como ataques por DFA ocorrem em diferentes algoritmos e propor soluções para impedir tais ataques. Os algoritmos criptográficos abordados foram o DES e o AES, por serem amplamente conhecidos e utilizados. São apresentadas diferentes soluções capazes de ajudar a impedir a execução de ataques por DFA. Tais soluções são baseadas em técnicas de tolerância a falhas, as quais, foram incorporadas à implementações em hardware dos algoritmos estudados. As soluções apresentadas são capazes de lidar com múltiplas falhas simultaneamente e, em muitos casos a ocorrência de falhas torna-se transparente ao usuário ou atacante. Isso confere um novo nível de segurança, na qual, o atacante é incapaz de ter certeza a respeito da eficácio de seu método de injeção de falhas. A validação foi realizada através de simulações de injeção de falhas simples e múltiplas. Os resultados mostram uma boa eficácia dos mecanismos propostos, desta forma, elevando o nível de segurança nos sistemas protegidos. Além disso, foram mantidos os compromissos com área e desempenho. / This work focuses on the study of a particular kind of attack against cryptographic systems. The hardware implementation of cryptographic algorithms present a number of vulnerabilities not taken into account in the original design of the algorithms. The main targets of such attacks are portable devices which include cryptographic hardware due to limitations in their embedded processors, like the Smart Cards, which are already largely used in GSM mobile phones and are beginning to spread in banking applications. These devices can be attacked in several ways, e.g., by analysing the power consummed by the device, the time it takes to perform an operation, or even by exploring the susceptibility of the hardware to the occurrence of transient faults. These attacks aim to extract sensitive information stored in the device, such as a cryptographic key. Attacks based on the malicious injection of hardware faults are commonly called Differential Fault Attacks (DFA), or simply fault attacks. The goal of the present work was to study how fault attacks are executed against different algorithms, and to propose solutions to avoid such attacks. The algorithms selected for this study were the DES and the AES, both well known and largely deployed. Different solutions to help avoid fault attacks are presented. The solutions are based on fault tolerance techniques, and were included in hardware implementations of the selected algorithms.The proposed solutions are capable to handle multiple simultaneous faults, and, in many cases, the faults are detected and corrected in a way that is transparent for the user and the attacker. This provides a new level of security, where the attacker is unable to verify the efficiency of the fault injection procedure. Validation was performed through single and multiple fault injection simulations. The results showed the efficiency of the proposed mechanisms, thus providing more security to the protected systems. A performance and area compromise was kept as well.