A computação em nuvem é um paradigma que tem atraído uma grande quantidade de clientes por meio do oferecimento de recursos computacionais através de um modelo de pagamento pelo uso. Entretanto, o compartilhamento da rede interna da nuvem por todos os locatários possibilita que usuários utilizem de forma egoísta ou maliciosa os recursos da rede, ocasionando ataques contra a privacidade e a integridade dos dados e a disponibilidade dos recursos. Os algoritmos de alocação atuais não impedem que a disponibilidade dos recursos de rede seja afetada por ataques ou resultam em subutilização de recursos. Nessa dissertação, é proposta uma estratégia para a alocação de recursos que aumenta a segurança no compartilhamento da rede da nuvem entre as aplicações de locatários. Esse objetivo é alcançado por meio do agrupamento de aplicações provenientes de usuários mutuamente confiáveis em domínios logicamente isolados, compostos por um conjunto de máquinas virtuais interconectadas por uma rede virtual (infraestruturas virtuais – VIs), além de considerar-se a quantidade de tráfego gerada pela comunicação entre VMs da mesma aplicação. Devido à complexidade do problema de alocação de recursos em nuvens computacionais, a estratégia é decomposta em duas etapas. Na primeira, dado um conjunto pre-estabelecido de VIs, alocam-se as mesmas no substrato físico, enquanto a segunda distribui e mapeia as aplicações no conjunto de infraestruturas virtuais. O uso de VIs provê um maior nível de isolamento entre locatários e, consequentemente, maior segurança. Contudo, o agrupamento pode resultar em fragmentação e afetar negativamente o grau de utilização dos recursos. Dessa forma, estuda-se esse compromisso e a factibilidade da abordagem proposta. Os resultados mostram os benefícios da estratégia de alocação proposta, que oferece maior proteção aos recursos de rede com baixo custo extra. Em particular, a segurança aumenta logaritmicamente de acordo com o número de VIs, enquanto a fragmentação de recursos cresce linearmente de acordo com o aumento do número de VIs oferecidas pelo provedor. / Cloud computing can offer virtually unlimited resources without any upfront capital investment through a pay-per-use pricing model. However, the shared nature of multi-tenant cloud datacenter networks enables unfair or malicious use of the intra-cloud network by tenants, allowing attacks against the privacy and integrity of data and the availability of resources. Recent research has proposed resource allocation algorithms that cannot protect tenants against attacks in the network or result in underutilization of resources. In this thesis, we introduce a resource allocation strategy that increases the security of network resource sharing among tenant applications. This is achieved by grouping applications from mutually trusting users into logically isolated domains composed of a set of virtual machines as well as the virtual network interconnecting them (virtual infrastructures - VIs), while considering the amount of traffic generated by the communication between VMs from the same application. Due to the hardness of the cloud resource allocation problem, we decompose the strategy in two steps. The first one allocates a given set of VIs onto the physical substrate, while the second distributes and maps applications into the set of virtual infrastructures. The use of VIs provides some level of isolation and higher security. However, groups may lead to fragmentation and negatively affect resource utilization. Therefore, we study the associated trade-off and feasibility of the proposed approach. Evaluation results show the benefits of our strategy, which is able to offer better network resource protection against attacks with low additional cost. In particular, the security can be logarithmically increased according to the number of VIs, while internal resource fragmentation linearly grows as the number of VIs offered by the provider increases.

A computação em nuvem é um paradigma que tem atraído uma grande quantidade de clientes por meio do oferecimento de recursos computacionais através de um modelo de pagamento pelo uso. Entretanto, o compartilhamento da rede interna da nuvem por todos os locatários possibilita que usuários utilizem de forma egoísta ou maliciosa os recursos da rede, ocasionando ataques contra a privacidade e a integridade dos dados e a disponibilidade dos recursos. Os algoritmos de alocação atuais não impedem que a disponibilidade dos recursos de rede seja afetada por ataques ou resultam em subutilização de recursos. Nessa dissertação, é proposta uma estratégia para a alocação de recursos que aumenta a segurança no compartilhamento da rede da nuvem entre as aplicações de locatários. Esse objetivo é alcançado por meio do agrupamento de aplicações provenientes de usuários mutuamente confiáveis em domínios logicamente isolados, compostos por um conjunto de máquinas virtuais interconectadas por uma rede virtual (infraestruturas virtuais – VIs), além de considerar-se a quantidade de tráfego gerada pela comunicação entre VMs da mesma aplicação. Devido à complexidade do problema de alocação de recursos em nuvens computacionais, a estratégia é decomposta em duas etapas. Na primeira, dado um conjunto pre-estabelecido de VIs, alocam-se as mesmas no substrato físico, enquanto a segunda distribui e mapeia as aplicações no conjunto de infraestruturas virtuais. O uso de VIs provê um maior nível de isolamento entre locatários e, consequentemente, maior segurança. Contudo, o agrupamento pode resultar em fragmentação e afetar negativamente o grau de utilização dos recursos. Dessa forma, estuda-se esse compromisso e a factibilidade da abordagem proposta. Os resultados mostram os benefícios da estratégia de alocação proposta, que oferece maior proteção aos recursos de rede com baixo custo extra. Em particular, a segurança aumenta logaritmicamente de acordo com o número de VIs, enquanto a fragmentação de recursos cresce linearmente de acordo com o aumento do número de VIs oferecidas pelo provedor. / Cloud computing can offer virtually unlimited resources without any upfront capital investment through a pay-per-use pricing model. However, the shared nature of multi-tenant cloud datacenter networks enables unfair or malicious use of the intra-cloud network by tenants, allowing attacks against the privacy and integrity of data and the availability of resources. Recent research has proposed resource allocation algorithms that cannot protect tenants against attacks in the network or result in underutilization of resources. In this thesis, we introduce a resource allocation strategy that increases the security of network resource sharing among tenant applications. This is achieved by grouping applications from mutually trusting users into logically isolated domains composed of a set of virtual machines as well as the virtual network interconnecting them (virtual infrastructures - VIs), while considering the amount of traffic generated by the communication between VMs from the same application. Due to the hardness of the cloud resource allocation problem, we decompose the strategy in two steps. The first one allocates a given set of VIs onto the physical substrate, while the second distributes and maps applications into the set of virtual infrastructures. The use of VIs provides some level of isolation and higher security. However, groups may lead to fragmentation and negatively affect resource utilization. Therefore, we study the associated trade-off and feasibility of the proposed approach. Evaluation results show the benefits of our strategy, which is able to offer better network resource protection against attacks with low additional cost. In particular, the security can be logarithmically increased according to the number of VIs, while internal resource fragmentation linearly grows as the number of VIs offered by the provider increases.

A computação em nuvem é um paradigma que tem atraído uma grande quantidade de clientes por meio do oferecimento de recursos computacionais através de um modelo de pagamento pelo uso. Entretanto, o compartilhamento da rede interna da nuvem por todos os locatários possibilita que usuários utilizem de forma egoísta ou maliciosa os recursos da rede, ocasionando ataques contra a privacidade e a integridade dos dados e a disponibilidade dos recursos. Os algoritmos de alocação atuais não impedem que a disponibilidade dos recursos de rede seja afetada por ataques ou resultam em subutilização de recursos. Nessa dissertação, é proposta uma estratégia para a alocação de recursos que aumenta a segurança no compartilhamento da rede da nuvem entre as aplicações de locatários. Esse objetivo é alcançado por meio do agrupamento de aplicações provenientes de usuários mutuamente confiáveis em domínios logicamente isolados, compostos por um conjunto de máquinas virtuais interconectadas por uma rede virtual (infraestruturas virtuais – VIs), além de considerar-se a quantidade de tráfego gerada pela comunicação entre VMs da mesma aplicação. Devido à complexidade do problema de alocação de recursos em nuvens computacionais, a estratégia é decomposta em duas etapas. Na primeira, dado um conjunto pre-estabelecido de VIs, alocam-se as mesmas no substrato físico, enquanto a segunda distribui e mapeia as aplicações no conjunto de infraestruturas virtuais. O uso de VIs provê um maior nível de isolamento entre locatários e, consequentemente, maior segurança. Contudo, o agrupamento pode resultar em fragmentação e afetar negativamente o grau de utilização dos recursos. Dessa forma, estuda-se esse compromisso e a factibilidade da abordagem proposta. Os resultados mostram os benefícios da estratégia de alocação proposta, que oferece maior proteção aos recursos de rede com baixo custo extra. Em particular, a segurança aumenta logaritmicamente de acordo com o número de VIs, enquanto a fragmentação de recursos cresce linearmente de acordo com o aumento do número de VIs oferecidas pelo provedor. / Cloud computing can offer virtually unlimited resources without any upfront capital investment through a pay-per-use pricing model. However, the shared nature of multi-tenant cloud datacenter networks enables unfair or malicious use of the intra-cloud network by tenants, allowing attacks against the privacy and integrity of data and the availability of resources. Recent research has proposed resource allocation algorithms that cannot protect tenants against attacks in the network or result in underutilization of resources. In this thesis, we introduce a resource allocation strategy that increases the security of network resource sharing among tenant applications. This is achieved by grouping applications from mutually trusting users into logically isolated domains composed of a set of virtual machines as well as the virtual network interconnecting them (virtual infrastructures - VIs), while considering the amount of traffic generated by the communication between VMs from the same application. Due to the hardness of the cloud resource allocation problem, we decompose the strategy in two steps. The first one allocates a given set of VIs onto the physical substrate, while the second distributes and maps applications into the set of virtual infrastructures. The use of VIs provides some level of isolation and higher security. However, groups may lead to fragmentation and negatively affect resource utilization. Therefore, we study the associated trade-off and feasibility of the proposed approach. Evaluation results show the benefits of our strategy, which is able to offer better network resource protection against attacks with low additional cost. In particular, the security can be logarithmically increased according to the number of VIs, while internal resource fragmentation linearly grows as the number of VIs offered by the provider increases.

Made available in DSpace on 2016-04-18T21:39:45Z (GMT). No. of bitstreams: 4 Antonio Carlos GIANOTO1.pdf: 620239 bytes, checksum: aa779772dff23531ab717870d36823d3 (MD5) Antonio Carlos GIANOTO2.pdf: 1522259 bytes, checksum: 928d1a566cc9977b69a13b358fe13a50 (MD5) Antonio Carlos GIANOTO3.pdf: 2036577 bytes, checksum: 4ef7b886a0d20792d494deb085435041 (MD5) Antonio Carlos GIANOTO4.pdf: 1519186 bytes, checksum: cce13633bbc1cf7d5714a8dd727dd008 (MD5) Previous issue date: 2006-06-29 / Fundo Mackenzie de Pesquisa / The aim of this elaboration is to present a study of the migration process involved transforming the digital PBX (Private Branch Exchange), TDM (Time Division Multiplex), SPC (Stored Program Control) based platforms of corporate communications on technology to converged IP (Internet Protocol) systems supported by the TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) protocol. This proposal analyzes the necessary interventions in order to preserve the investments made in these platforms, integrating them to existent data networks. Beside other benefits presented in this work, one key advantage is the possibility to transport voice over an existing data infrastructure, optimizing usage of carrier connections. / O objetivo desta dissertação é o de apresentar um estudo do processo de migração de plataformas de voz PABX (Private Automatic Branch Exchange) TDM (Time Division Multiplex) de comunicações corporativas baseadas na tecnologia CPA-T (Controle por Programa Armazenado estágio de comutação temporal digital), para sistemas convergentes suportados pelo protocolo TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). São analisadas as intervenções necessárias para esta migração, preservando ao máximo os investimentos efetuados nestas plataformas, integrando-as as redes de dados existentes. Dentre outras vantagens apresentadas no texto, destaca-se a otimização dos acessos fornecidos pelas operadoras de telecomunicações pelo compartilhamento da infra-estrutura da rede de dados para o tráfego de sinais de voz.

Este trabalho propôs o desenvolvimento e a avaliação de uma metodologia com o propósito de identificar anomalias em redes de comunicação Profinet, muito utilizadas na automação de plantas industriais. A metodologia desenvolvida está fundamentada na análise das características de comunicação do protocolo Profinet e na identificação e classificação de padrões, sendo esta, uma das principais aplicações do uso de Redes Neurais Artificiais (RNA). As anomalias são identificadas por meio da análise do tráfego de rede Profinet em sua fase de operação. Tais anomalias podem ser desde defeitos comuns apresentados pelos equipamentos da rede e/ou tentativas de ataques a esta, que por sua vez, podem gerar instabilidade e mau funcionamento da unidade industrial que fazem parte. Para o desenvolvimento deste trabalho foram apresentados: o detalhamento do protocolo Profinet, os mecanismos de segurança mais utilizados atualmente, os tipos de sistemas de detecção de anomalias existentes e os principais tipos de ataques em redes de comunicação conhecidos na literatura. Alguns ensaios para a validação da metodologia foram realizados, utilizando-se uma infraestrutura de rede instalada em laboratório. Ensaios com diferentes tipos de equipamentos interligados em rede foram realizados e os resultados apresentados. Como resultado final, demonstrou-se que a metodologia utilizada obteve êxito na identificação da presença ou ausência de anomalias na rede, sendo que os resultados obtidos podem ser considerados satisfatórios e condizentes às expectativas desta dissertação. Concluiu-se então que a metodologia apresentada é factível e aplicável no meio industrial, podendo ser incorporada a uma ferramenta mais abrangente, como os analisadores de redes Profinet. / This work proposed the development and evaluation of a methodology in order to identify anomalies in Profinet communication networks, widely used in the automation of industrial plants. The methodology is based on an analysis of the communication features of the Profinet protocol and identifying and pattern classification, which is one of the main applications of the use of Artificial Neural Networks (ANN). The anomalies are identified by analyzing the Profinet network traffic in its operation phase. Such anomalies can be provided by common defects in equipment in the network and / or attempted attacks to this, which in turn can cause instability and malfunction of the plant forming part. In development of this work were presented: the details of the Profinet protocol, the security mechanisms most widely used, the types of anomalies detection systems and the main types of attacks on communication networks known in the literature. Some assays to validate the method were performed, using a network infrastructure installed in the laboratory. Tests with different types of networked equipment were performed and the results presented. The final result showed that the methodology was successful in identifying the presence or absence of anomalies in the network, and the obtained results can be considered satisfactory and consistent with expectations of this paper. It was therefore concluded that this methodology is feasible and applicable in industrial environment and can be incorporated into a more comprehensive tool, such as analyzers Profinet networks.

Este trabalho propôs o desenvolvimento e a avaliação de uma metodologia com o propósito de identificar anomalias em redes de comunicação Profinet, muito utilizadas na automação de plantas industriais. A metodologia desenvolvida está fundamentada na análise das características de comunicação do protocolo Profinet e na identificação e classificação de padrões, sendo esta, uma das principais aplicações do uso de Redes Neurais Artificiais (RNA). As anomalias são identificadas por meio da análise do tráfego de rede Profinet em sua fase de operação. Tais anomalias podem ser desde defeitos comuns apresentados pelos equipamentos da rede e/ou tentativas de ataques a esta, que por sua vez, podem gerar instabilidade e mau funcionamento da unidade industrial que fazem parte. Para o desenvolvimento deste trabalho foram apresentados: o detalhamento do protocolo Profinet, os mecanismos de segurança mais utilizados atualmente, os tipos de sistemas de detecção de anomalias existentes e os principais tipos de ataques em redes de comunicação conhecidos na literatura. Alguns ensaios para a validação da metodologia foram realizados, utilizando-se uma infraestrutura de rede instalada em laboratório. Ensaios com diferentes tipos de equipamentos interligados em rede foram realizados e os resultados apresentados. Como resultado final, demonstrou-se que a metodologia utilizada obteve êxito na identificação da presença ou ausência de anomalias na rede, sendo que os resultados obtidos podem ser considerados satisfatórios e condizentes às expectativas desta dissertação. Concluiu-se então que a metodologia apresentada é factível e aplicável no meio industrial, podendo ser incorporada a uma ferramenta mais abrangente, como os analisadores de redes Profinet. / This work proposed the development and evaluation of a methodology in order to identify anomalies in Profinet communication networks, widely used in the automation of industrial plants. The methodology is based on an analysis of the communication features of the Profinet protocol and identifying and pattern classification, which is one of the main applications of the use of Artificial Neural Networks (ANN). The anomalies are identified by analyzing the Profinet network traffic in its operation phase. Such anomalies can be provided by common defects in equipment in the network and / or attempted attacks to this, which in turn can cause instability and malfunction of the plant forming part. In development of this work were presented: the details of the Profinet protocol, the security mechanisms most widely used, the types of anomalies detection systems and the main types of attacks on communication networks known in the literature. Some assays to validate the method were performed, using a network infrastructure installed in the laboratory. Tests with different types of networked equipment were performed and the results presented. The final result showed that the methodology was successful in identifying the presence or absence of anomalies in the network, and the obtained results can be considered satisfactory and consistent with expectations of this paper. It was therefore concluded that this methodology is feasible and applicable in industrial environment and can be incorporated into a more comprehensive tool, such as analyzers Profinet networks.