As redes de distribuição de vídeo têm sido amplamente utilizadas na atualidade pela Internet. O sucesso de Portais de Vídeo evidencia tal uso. Por poderem ser redes de grande porte, há uma grande preocupação com as vulnerabilidades existentes nessas redes. A comunicação de seus elementos deve ser segura o bastante para garantir a disponibilidade, o sigilo e integridade de suas mensagens e a autenticidade dos seus elementos. Este trabalho apresenta um protocolo de comunicação segura que busca atender a tais necessidades de uma maneira eficiente - pois consegue atender aos requisitos de desempenho na entrega do conteúdo aos usuários - e genérica - pois pode ser utilizado em outras plataformas de distribuição. A validação do trabalho é feita de maneira a mostrar que a proposta consegue atender aos requisitos de um sistema de distribuição de vídeo seguro. / Video delivery network has been widely used across the Internet nowadays. The success of Video Portals is an evidence of this use. Due to its potential to turn into large infrastructures, there is a concern about its vulnerabilities. The communication among its elements must be secure enough to guarantee the availability, the secrecy and integrity of messages and the authenticity of its elements. We present in this work a secure communication protocol to meet such requisites in an efficient - since it meets the performance requisites for delivering the content to the users - and generic way - because it can be used by other distribution systems. The validity of this work is done in order to show that this proposal can meet the requisites of a secure video delivery system.

O uso de Web Services tem aberto novas possibilidades de desenvolvimento de software, entre elas a composição de serviços. A composição de serviços apresenta novas questões no ambiente computacional, entre elas a execução integral, garantindo consistência e contemplando o controle de concorrência. O workflow é um conjunto de tarefas e interações organizadas de modo que forneça uma funcionalidade ao sistema, provendo a automatização de processos complexos, através da composição de serviços. Tal composição deve ser executada de forma transacional, processando as operações com consistência. A execução de workflows oriundos de domínios diferentes, faz com que os serviços que estão sendo utilizados, não possuam ciência do contexto da execução, podendo gerar atendimentos que não sejam justos, causando situações de deadlock e de starvation. Este trabalho apresenta estratégias para a execução de workflows em domínios distintos, que requisitam múltiplos serviços de um mesmo conjunto, sem a necessidade de um coordenador central, de forma transacional. O atendimento a requisição contempla uma política justa na utilização do recurso que impede a ocorrência de deadlock ou de starvation para os workflows em execução. Os experimentos realizados neste trabalho mostram que o sistema desenvolvido, aplicando as estratégias propostas, executa as composições de serviços de maneira transacional, atendendo as requisições com justiça, livre de deadlock e starvation, mantendo o sistema independente e autônomo. / Web Services are increasing software development possibilities, among then service composition. Service composition introduces new issues on computational environment, such as the whole service execution, ensuring consistency and concurrency control. Workflow is a set of organized tasks and interactions in order to provide functionality to the system, automating complex process through composition service. Such composition must be performed by transactional support, performing operations consistently. The workflow execution from different domain clients sharing the same composition make these clients ignore the execution context. It may cause inconsistencies, from unfair attendance to deadlock or starvation. This work depicts strategies for workflow execution from different domains, requesting multiple services from the same composition, without a centralized coordinator, in transactional way. The request attendance contains a fair policy for resource usage and consumption to avoid deadlock and starvation. Applying the proposed strategy on the experiments performed in this work, it confirms that the developed system executes service composition with transactional support, avoiding deadlock or starvation, keeping the whole system autonomous and independent.

A produção florestal é uma atividade de importância fundamental para a economia brasileira. Estudos mostram que a ilegalidade na produção da madeira chega a 80% do total produzido. Esta madeira ilegal se transforma em legalizada durante a sua cadeia de suprimentos, graças às falhas nos sistemas de controle e monitoramento. Este trabalho analisa os problemas computacionais existentes no gerenciamento e no monitoramento do processo produtivo florestal na Floresta Amazônica e apresenta a modelagem de um sistema computacional, baseado em uma arquitetura orientada a serviços, que busca por meio da integração dos sistemas envolvidos o registro de informações das diversas etapas produtivas. Para isso, foi criado um modelo de informação que utiliza o padrão de metadados eFIDS, projetado para controlar transações eletrônicas na indústria florestal e uma base de dados centralizada, onde as informações deste processo são registradas e relacionadas, possibilitando a manutenção da rastreabilidade dos produtos e insumos florestais durante todo seu ciclo de vida, garantindo a identificação da origem florestal destes produtos para as empresas e consumidores finais. / The Forest production is an activity with fundamental importance for the Brazilian economy. Studies show that the illegality in timber production is around 80% of total productive. This illegal wood becomes legalized in your supply chain due the failures in control and monitoring systems. This paper analyzes a computational problems existing in managing and monitoring productive process in the Amazon Forest and presents the modeling of a computational system, based on a service-oriented architecture, which seeks through the involved systems integration the recording of information about the various productive stages. For this was created an information model that uses the eFIDS metadata standard, designed to handle electronic transactions in the forestry industry, and a centralized database, where the process information are recorded and linked, enabling the maintenance of product and raw material traceability throughout its lifecycle, ensuring identification of the forest products origin for businesses and consumers.

Devido à tendência mundial de crescimento sem precedentes na história das telecomunicações, verifica-se atualmente um aumento crescente no segmento das redes de comunicações com respeito ao seu tamanho e em seus correspondentes elementos, tornando o seu gerenciamento uma atividade árdua e complexa do ponto de vista de sua operação. Adicione-se a isto o fato de que o sucesso no empreendimento dos diferentes negócios atuais, no contexto da utilização das redes de comunicações, é dependente exclusivamente da qualidade do serviço e funcionamento dessas redes. A ocorrência de falhas em qualquer sistema de comunicação é de certa forma inevitável e, portanto, mais críticos em sistemas de grande porte, seja em termos de quantidade e variedade de falhas. Dessa forma, é desejável que sejam desenvolvidas novas técnicas que permitam à rede de comunicação uma maior rapidez e eficiência na detecção e correção de operações sistêmicas anormais e, consequentemente, sejam consideradas como atributos prioritários em seu projeto. Em outras palavras, a implementação destas novas técnicas permitirá ao sistema a capacidade de detecção, isolação e reconfiguração de um dado componente falho com referência aos requisitos de maior rapidez e eficiência, aumentando sobremaneira a disponibilidade da rede. Neste trabalho de dissertação é proposto um algoritmo e uma arquitetura para o gerenciamento de falhas, além de verificar a sua aderência quanto ao requisito disponibilidade de rede. / Due to the unprecedented world growth trend in the telecommunications history, it is currently realized the enormous increase in the communication networks segment regarding in the size and in its correspondent elements as well, becoming its own management an arduous and complex activity in the operation point of view consideration. Also, it must be taken into account that the real success concerning the currently and different business enterprise in the communications networks usage context are exclusively dependant on the quality of the service and the correct working of these networks. The fault occurrence in any communication system is generally inevitable and therefore more critical when considering large systems configuration, in terms of number and variety of faults. In this way, it is desirable that new techniques be developed, allowing the communication networks the ability to handle faster and more efficiency the detection and correction in case of anormal systemic operations. Therefore, it must be considered as a priority attribute in the new networks design. In other words, the implementation of these new techniques will allow the systems to have the capacity to detect, isolate and reconfigure a given fault component, regarding the quickness and efficiency attribute, increasing the network availability. It is proposed in this dissertation, an algorithm and an architecture for fault management and how they are adhered to the network availability.

Técnicas e ferramentas (middlewares para desenvolvimento de aplicações distribuídas são utilizadas no caso dos recursos de um único computador não serem suficientes, ou para atender requisitos de qualidade de serviço, ou mesmo para abranger uma maior quantidade de usuários. A Realidade Virtual é uma das áreas da computação a sua complexidade, se beneficia de tais técnicas e middlewares, seja para proporcionar ambientes mais imersivos e/ou possibilitar a interação de múltiplos usuários. A Realidade Virtual engloba uma ampla diversidade de aplicações, incluindo infraestruturas de alta imersão, jogos multi-jogadores, e simuladores de voo, e cada classe de aplicação têm demandas específicas de distribuição, como escalabilidade, ou requisitos de tempo-real, entre outros. Devido à complexidade e a essa diversidade de aplicações de realidade virtual, as alternativas de middlewares disponíveis atendem requisitos específicos de uma única classe, ou, as genéricas, não fornecem modelos de objetos, comunicação ou execução favoráveis às aplicações de realidade virtual. Esse trabalho tem o objetivo de propor um novo modelo de objetos e arquitetura de um middleware para desenvolvimento de aplicações distribuídas de realidade virtual suficientemente flexível para atender diversas classes de aplicações. O modelo de objetos proposto une os modelos publicador/assinante e requisição/ resposta em uma única entidade similar aos objetos do paradigma de programação orientada a objetos, que, além de empregar conceitos intuitivos para desenvolvedores, possibilita o desacoplamento lógico entre os processos, simplificando o projeto e a implementação das aplicações distribuídas. O principal diferencial desta abordagem é a possibilidade de distribuir a implementação de cada membro dos objetos em diferentes processos. / Techniques and middlewares for distributed application development are used in cases the resources available in a single computer are not enough for the demanded complexity, to meet the required quality of services, or even to cover a greater number of users. The Virtual Reality is one of the computer fields that, because of its complexity, benefits from such techniques and tools, either to provide more immersive virtual environments, or to enable multi-user interaction. The Virtual Reality covers a wide range of applications, including high immersion infrastructures, multiplayer games, and full mission flight simulators. Each application class has specifics distribution demands, such as high scalability, or real-time requirements. Because of complexity and the diversity of virtual reality applications, the distribution solutions available meet the specific requirements of a single class, or the generic ones do not provide object, communication, or execution favorable for virtual reality applications. This work proposes a new model of objects and architecture of a middleware for distributed virtual reality applications that is flexible enough to suit several classes of applications. The proposed object model joins the publisher/subscriber and request/response models to a single logic entity similar to the objects of the object-oriented programming paradigm. Besides being an intuitive concept for developers, this entity enable logical decoupling between processes, simplifying the design and implementation of distributed applications. The main feature of this approach is the possibility to distribute the implementation of each member of the objects in different processes.

A busca por ambientes de alto desempenho e com baixo custo vem impulsionando as pesquisas relacionadas com aglomerados de computadores. Aliado a este fato está o aumento da necessidade e interesse pelas aplicações de Realidade Virtual. Isso motiva a pesquisa e o desenvolvimento de aglomerados de computadores, bibliotecas de desenvolvimento e de estratégias de desenvolvimento de aplicações de Realidade Virtual. Este trabalho apresenta um ambiente para o desenvolvimento de aplicações de Realidade Virtual baseadas em aglomerados gráficos, que são aglomerados de computadores específicos para a Realidade Virtual. O ambiente desenvolvido é voltado principalmente para a construção de aplicações de multiprojeção, como as executadas em CAVERNAs Digitais. Para testar o ambiente criado, foram desenvolvidas diversas aplicações. Além disso, são mostradas as pesquisas que estão sendo realizadas na área; uma revisão dos problemas relacionados ao uso de aglomerados gráficos; a Glass, que é a biblioteca desenvolvida neste projeto; e estratégias para o desenvolvimento das aplicações. / The search for high performance and low cost environments has stimulated the field of computer clusters. Allied to this fact is the increasing interest and the need for Virtual Reality applications. Together, they motivate the research and the development of computer clusters, libraries and of strategies for the development of Virtual Reality applications. This thesis presents an environment for the development of Virtual Reality applications, based on graphic clusters, which are computer clusters tailored for Virtual Reality. This environment was targeted at multi-projection applications, such as those executed in CAVEs (CAVE Automatic Virtual Environment). Several multi-projection applications were developed to test it. Moreover, this thesis presents an overview of the current state of the research in the area; a study of the problems related with the use of graphic clusters; Glass, a software library developed in this project; and strategies for the development of those applications.

Submitted by Cristiane Chim (cristiane.chim@ucpel.edu.br) on 2017-08-14T14:59:15Z No. of bitstreams: 1 ANDERSON AFONSO CARDOZO.pdf: 14214534 bytes, checksum: 2fe18ba05bfad7a5bf6b404bb2fcfd6c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-14T14:59:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ANDERSON AFONSO CARDOZO.pdf: 14214534 bytes, checksum: 2fe18ba05bfad7a5bf6b404bb2fcfd6c (MD5) Previous issue date: 2017-02-24 / Recent surveys show that in the near future billions of smart devices will be interconnected via the Internet, thus attracting the attention of Industry and directing the research of the academic community, this synergy of investment has contributed to the materialization of the scenario known as IoT. From the perspective of IoT, computing provides information of all the "things" at all times, regardless of location, providing a highly distributed environment, heterogeneous, dynamic and strong interaction between man and machine. To this end, the IoT devices need to be aware of contextual data that interest you and where appropriate respond to, interoperating autonomously and with minimal human intervention possible in the aspects of management. For the processing of contextual data in IoT has been used cloud-based strategies, which has proven effective in the treatment of important aspects for the IoT, such as ease of access and availability. Howere, these strategies are vulnerable to systems that have limitations on their channels to the Internet, as well as for systems that require low latency in responses or present high disconnect chances. Given this motivation, the central objective of this thesis is the design of an architecture capable of providing the acquisition and processing of distributed contextual events. Therefore, the proposed architecture, called EXEHDA-FOG provides the middleware EXEHDA support to Fog Computing, using the distributed event processing at the edges as a cloud computing extension strategy. The results obtained with the case studies conducted have shown promising results, leading to the continuity of research efforts. / Pesquisas recentes apontam que em um futuro próximo bilhões de dispositivos inteligentes estarão interconectados através da Internet, atraindo assim a atenção da Indústria e direcionando as pesquisas da comunidade acadêmica. Esta sinergia de investimentos vem contribuindo para a materialização do cenário conhecido como Internet of Things (IoT). Na perspectiva da IoT a computação provê informação de todas as "coisas", a todo o momento, independente de localização, constituindo um ambiente altamente distribuído, heterogêneo, dinâmico e com forte interação entre homem e máquina. Para tal, os dispositivos da IoT necessitam ter ciência dos dados contextuais que lhe interessam e quando for o caso reagirem aos mesmos, interoperando de forma autônoma e com o mínimo de intervenção humana possível nos aspectos de gerenciamento. Para o processamento de dados contextuais na IoT tem sido empregadas estratégias baseadas em Cloud, as quais tem se provado eficientes no tratamento de aspectos importantes para a IoT, como a facilidade de acesso e disponibilidade. Estas estratégias porém mostramse vulneráveis para sistemas que possuem limitações nos seus canais com a Internet, assim como para sistemas que necessitam de baixa latência nas respostas ou ainda apresentem chances de desconexão elevadas. Considerando esta motivação, o objetivo central desta dissertação é a concepção de uma arquitetura capaz de prover a aquisição e o processamento de eventos contextuais distribuídos. Para tanto, esta arquitetura, denominada EXEHDA-FOG capacita o middleware Execution Environment for Highly Distributed Applications (EXEHDA) o suporte à Fog Computing, empregando o processamento distribuído de eventos nas bordas como estraté- gia de extensão da Cloud Computing. Os resultados obtidos com o estudo de caso desenvolvido se mostraram promissores, apontando para continuidade dos esforços de estudo e pesquisa.

Diante do moderno paradigma de projeto otimizado de grandes sistemas de engenharia, este trabalho apresenta um ambiente de projeto que inclui uma série de inovações que permitem otimizar problemas multidisciplinares utilizando colaboração remota pela Internet. Muitos trabalhos têm sido desenvolvidos nesse sentido, o que motivou uma parceria internacional entre o Departamento de Engenharia Naval da Universidade de São Paulo e a Ecole Centrale de Nantes. O objetivo desta parceria foi unir a experiência brasileira em projetos de sistemas complexos de engenharia com a experiência francesa em otimização multidisciplinar. Sendo este trabalho fruto de uma colaboração internacional, é importante ter em mente a obrigação existente para que a pesquisa desenvolvida atenda a ambas as expectativas. O objetivo é, a um só tempo, viabilizar a integração de subsistemas conhecidos em um ambiente de projeto que permita a otimização multidisciplinar de sistemas complexos de engenharia e desenvolver contribuições pontuais relevantes no uso de superfícies de resposta, projeto distribuído e no desenvolvimento de estratégias de otimização multidisciplinares. O relatório apresentará uma descrição do problema, seguida da revisão bibliográfica sobre os principais assuntos envolvidos na pesquisa. A descrição do trabalho desenvolvido ocupará os dois próximos capítulos. No primeiro, o trabalho é apresentado privilegiando a visão global do sistema e a integração dos diferentes subsistemas desenvolvidos em um enfoque claramente influenciado pela tradicional visão sistêmica da Engenharia Naval. No capítulo seguinte as principais contribuições pontuais desenvolvidas são detalhadas ao estilo Francês. Por fim é apresentada a aplicação deste trabalho em diversos problemas matemáticos e de engenharia. / Facing the modern paradigm of optimized projects of large engineering systems, this research work presents a project environment that includes a series of innovations that allow the optimization of multidisciplinary problems using remote collaboration through the internet. Many research works have been done around this subject, which have motivated an international partnership between the Departamento de Engenharia Naval da Universidade de Sao Paulo and Ecole Centrale de Nantes. The objective of this partnership was mix the Brazilian expertise in design of engineering systems with the French expertise in multidisciplinary optimization. Being the result of an international collaboration, it is important to keep in mind the existing compromise to fulfill both expectations. The objective is altogether to make the integration of known systems viable in a project environment that allows multidisciplinary optimization of complex engineering systems with the creation of focused contributions that are relevant on the use of response surfaces, design collaborative and on the development of strategies of multidisciplinary optimization. The report will present a description of the problem, followed by a bibliographic revision about the main issues involved in the research. The description of the work is covered on the two following chapters. On the first one, the work approaches a global view of the system and the integration of different developed sub-systems under a perspective clearly influenced by the traditional systemic vision of Naval Engineering. On the next chapter, the main punctual contributions are detailed in the French style. Finally, the application of this work is presented in several mathematical and engineering problems.

Sistemas web de larga escala são distribuídos em milhares de servidores em múltiplos centros de processamento de dados em diferentes localizações geográficas, operando sobre redes de longa distância (WANs). Várias técnicas são usadas para atingir os altos níveis de escalabilidade requeridos por esses sistemas. Replicação de dados está entre as principais delas, e tem por objetivo diminuir a latência, aumentar a vazão e/ou aumentar a disponibilidade do sistema. O principal problema do uso de replicação em sistemas georeplicados é a dificuldade de garantir consistência entre as réplicas sem prejudicar consideravelmente o desempenho e a disponibilidade do sistema. O desempenho do sistema é afetado pelas latências da ordem de centenas de milissegundos da WAN, enquanto a disponibilidade é afetada por falhas que impedem a comunicação entre as réplicas. Quanto mais rígido o modelo de consistência de um sistema de armazenamento, mais simples é o desenvolvimento do sistema que o usa, mas menores são seu desempenho e disponibilidade. Entre os modelos de consistência mais relaxados e mais difundidos em sistemas web georeplicados está a consistência em momento indeterminado (eventual consistency). Esse modelo de consistência garante que em algum momento as réplicas convergem após as escritas terem cessado. Um modelo mais rígido e menos difundido é a consistência na linha do tempo. Esse modelo de consistência usa uma réplica mestre para garantir que não ocorram conflitos na escrita. Nas leituras, os clientes podem ler os valores mais recentes a partir da cópia mestre, ou optar explicitamente por ler valores possivelmente desatualizados para obter maior desempenho ou disponibilidade. A consistência na linha do tempo apresenta disponibilidade menor que a consistência em momento indeterminado em determinadas situações, mas não há dados comparando o desempenho de ambas. O objetivo principal deste trabalho foi a comparação do desempenho de sistemas de armazenamento georeplicados usando esses dois modelos de consistência. Para cada modelo de consistência, foram realizados experimentos que mediram o tempo de resposta do sistema sob diferentes cargas de trabalho e diferentes condições de rede entre centros de processamento de dados. O estudo mostra que um sistema usando consistência na linha do tempo apresenta desempenho semelhante ao mesmo sistema usando consistência em momento indeterminado em uma WAN quando a localidade dos acessos é alta. Esse comparativo pode auxiliar desenvolvedores e administradores de sistemas no planejamento de capacidade e de desenvolvimento de sistemas georeplicados. / Large scale web systems are distributed among thousands of servers spread over multiple data centers in geographically different locations operating over wide area networks (WANs). Several techniques are employed to achieve the high levels of scalability required by such systems. One of the main techniques is data replication, which aims to reduce latency, increase throughput and/or increase availability. The main drawback of replication in geo-replicated systems is that it is hard to guarantee consistency between replicas without considerably impacting system performance and availability. System performance is affected by WAN latencies, typically of hundreds of miliseconds, while system availability is affected by failures cutting off communication between replicas. The more rigid the consistency model provided by a storage system, the simpler the development of the system using it, but the lower its performance and availability. Eventual consistency is one of the more relaxed and most widespread consistency models among geo-replicated systems. This consistency model guarantees that all replicas converge at some unspecified time after writes have stopped. A model that is more rigid and less widespread is timeline consistency. This consistency model uses a master replica to guarantee that no write conflicts occur. Clients can read the most up-to-date values from the master replica, or they can explicitly choose to read stale values to obtain greater performance or availability. Timeline consistency has lower availability than eventual consistency in particular situations, but there are no data comparing their performance. The main goal of this work was to compare the performance of a geo-replicated storage system using these consistency models. For each consistency model, experiments were conducted to measure system response time under different workloads and network conditions between data centers. The study shows that a system using timeline consistency has similar performance than the same system using eventual consistency over a WAN when access locality is high. This comparative may help developers and system administrators on capacity and development planning of geo-replicated systems.

Este trabalho se inicia com uma discussão sobre as principais características dos Sistemas de Arquivos Distribuídos, ou seja, espaço de nomes, localização, cache, consistência, replicação, disponibilidade, escalabilidade, heterogeneidade, tolerância a falhas e segurança. Analisamos diversos sistemas de arquivos existentes quanto a estas características dando especial atenção aos sistemas NFS, Andrew, Coda, Sprite, Zebra, Harp, Frolic e Echo. Descrevemos alguns modelos analíticos para o comportamento de sistemas de arquivos distribuídos e, em seguida, apresentamos um novo modelo para sistemas baseados em leases - um mecanismo para a garantia de consistência em sistemas distribuídos. Finalmente, descrevemos a nossa implementação do sistema de arquivos distribuído SODA - que utiliza leases - apresentando dados sobre o seu desempenho. / We begin with a discussion of some of the main characteristics of Distributed File Systems, namely locality, name space, cache, consistency, replication, availability, scalability, heterogeneity, fault tolerance and security. We analyze several file systems based on these characteristics. We focus mainly on NFS, Andrew, Coda, Sprite, Zebra, Harp, Frolic, and Echo. We then describe some analytical models of the behavior of distributed file systems. After that we present a new model of systems based on leases - a mechanism to assure consistency on a distributed system. Finally we describe our implementation of the SODA distributed file system - which uses leases - presenting some results on its performance.