[pt] Neste trabalho foi feita a quantificação e a caracterização química de material particulado (PM, do inglês particulate matter), com foco no material particulado grosso (PM10) coletado em quatro diferentes locais da região metropolitana do Rio de Janeiro (Gericinó, Zona Oeste; Duque de Caxias, Baixada Fluminense; Bonsucesso, Zona Norte e Centro- região central da cidade), utilizando amostradores de grande volume e filtros de fibra de vidro fornecidos pelo Instituto Estadual do Ambiente (INEA). Utilizando filtros ao longo do ano de 2019, foram feitas análises em Cromatógrafo de íons (CI) e espectrometria de massas com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) para a caracterização das amostras e quantificação de íons e metais. Também foi feita avaliação de concentração de PM10 sob influência da precipitação ao longo de 10 anos de estudo (2010 a 2019) e os níveis comparados com os valores recomendados pelo CONAMA. Para complementar o estudo foi realizado um levantamento bibliográfico sobre poluição veicular relacionada ao PM10 no Brasil. Os resultados apontam para um aumento nos níveis de PM10 ao longo da década avaliada, principalmente na região de Bonsucesso, com concentrações médias de 62 (micro)g m-3 , em alguns casos ultrapassando os limites do CONAMA. Com relação á precipitação, houve diferença significativa estatisticamente em dias sob ocorrência de chuva e dias sob ausência de chuva. Os íons que apresentaram as maiores concentrações foram NO3 - , SO4 2- e Na+ com concentrações médias variando de 2,6-3,4; 3,0- 3,3; 2,4- 3,0 (micro)g m-3, respectivamente, em todas as estações do estudo. A análise dos metais definiu Fe e Cu como os metais em maior concentração nas amostras, com concentrações médias variando de 0,54 a 0,73 e de 0,023 a 0,047 (micro)g m-3 , respectivamente. Tais resultados são reforçados pela análise de Black carbon através de absorção ótica, que reportou uma concentração média variando de 3,6 a 6,0 (micro)g m-3 . A região de Bonsucesso revelou ser a que apresentou as maiores concentrações para os parâmetros supracitados, confirmando a influência do maior tráfego veicular reportado para a região. / [en] In this work, the quantification and chemical characterization of particulate matter (PM) was carried out, focusing on coarse particulate matter (PM10) collected in four different locations in the metropolitan region of Rio de Janeiro (Gericinó, West Zone; Duque de Caxias, Baixada Fluminense; Bonsucesso, North Zone and Center-central region of the city), employing large volume samplers and fiberglass filters, supplied by the State Institute of the Environment (INEA). Using filters throughout 2019, analyzes were carried out in Ion Chromatograph (IC) and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) for the characterization of the samples and quantification of ions and metals. An evaluation of PM10 concentration under the precipitation influence was also carried out over 10 years of study (2010 to 2019) and the levels compared with the values recommended by CONAMA. To complete the study, a bibliographic study on vehicular pollution related to PM10 in Brazil was implemented. The results point to an increase in PM10 levels over the evaluated decade, mainly in the Bonsucesso region, with average concentrations of 62 (micro)g m-3 , in some cases overreaching the limits of CONAMA. Concerning the precipitation, there was a statistically significant discrepancy in days with rain and days without rain. The ions that showed the highest concentrations were NO3 - , SO4 2- and Na+ with mean concentrations ranging from 2.6-3.4; 3.0-3.3; 2.4-3.0 (micro)g m-3 , respectively, in all groups of the study. The metal analysis defined Fe and Cu as the most represented metals in the samples, with mean concentrations ranging from 0.54 to 0.73 and from 0.023 to 0.047 (micro)g m3 , respectively. Such results are strengthened by the analysis of Black carbon through optical absorption, which reported an average concentration ranging from 3.6 to 6.0 (micro)g m-3 . The Bonsucesso region showed to be the one with the highest concentrations for the aforementioned parameters, confirming the influence of the greater vehicular traffic reported for the region.

Analisar a probabilidade dos tecidos urbanos exercerem efeitos junto ao movimento de pedestres e veículos, por meio do desenvolvimento de um modelo matemáticoestatístico e, aplicar na prática do planejamento urbano as informações obtidas, são os objetivos que se apresentam. O problema central está em distinguir quais propriedades são relevantes, que relações mantêm entre si, e o quanto explicam o porquê, como e por onde pedestres e veículos se movimentam? Parte-se da hipótese de que propriedades espaciais, formais e funcionais dos tecidos urbanos vinculadas ao sistema de vias, quadras, lotes e edificações, de alguma maneira e intensidade, facilitam, dificultam ou mesmo definem significativamente o movimento de pedestres e veículos, cuja consideração em conjunto e em separado aprimora a modelagem, mensuração e simulação do movimento de pedestres e veículos. As abordagens centradas na demanda de viagens (Entrevista Domiciliar de Origem e Destino) e na configuração espacial urbana (Sintaxe Espacial) fundamentam teoricamente a pesquisa e embasam a construção do método que compatibiliza e conjuga, por meio da construção do modelo matemático-estatístico, denominado modelo de deslocamento 5D, cerca de 20 variáveis do tecido urbano. Em relação aos resultados obtidos, as abordagens adotadas se mostram complementares no entendimento das propriedades que influenciam o movimento de pedestres e veículos em torno dos bairros Higienópolis, Santa Maria Goretti, Passo D’Areia e Vila do IAPI, em Porto Alegre, tomados como estudo de caso. O modelo de deslocamento 5D mostra-se operacionalmente viável e promissor, apresentando resultados estatísticos significativos e com alto grau de confiabilidade. Aproximadamente, 85% do movimento de pedestres e veículos nas áreas em estudo é explicado por medidas que consideram: (i) a articulação e continuidade de percursos alternativos possíveis ao longo de uma via em relação as demais vias em seu entorno imediato; (ii) a contribuição das edificações e dos recuos laterais e frontais em relação aos lotes e quadras na conformação do espaço aberto público; (iii) a variedade de tipologias edilícias e possibilidades de combinação entre si e ocorrência de morfologias simultaneamente; (iv) a relação entre movimento, área construída e comprimento de via; (v) a atribuição de valores às diferentes atividades residenciais e não-residenciais desempenhadas nas edificações; e, (vi) a ponderação dos acessos às edificações. A aplicação do modelo de deslocamento 5D demonstrou ser um instrumento útil na simulação de condições de total transformação ou relativa homogeneidade dos tecidos urbanos, assim como auxiliar ao planejamento urbano, não determinando, entretanto, o que deve ser feito, mas sim, possibilitando entender o que está sendo feito. / An analysis of the likelihood of the urban tissues to exercise effects over pedestrian and vehicle movements, through the development of a statistical and mathematical model, and the practical application of the resulting information, are the intended objectives. The core problem consists in distinguishing which properties are relevant, what are their relations with one another, and to what extent they explain why, how and where pedestrians and vehicles move along? The assumed hypothesis is that spatial, formal and functional properties of the urban tissues linked to the system of lanes, blocks, lots and constructions, in some way or intensity, facilitate, impair or even define significantly the movement of pedestrians and vehicles, whose joint or separate consideration improves the modeling, measuring and simulation of pedestrian and vehicle movement. The approaches focused on traveling needs (Origin and Destination Domicile Interview) and in the urban space configuration (Space Syntax) lay the theoretical foundation for the survey and are the basis for the construction of the method that makes compatible and conjugates, through the construction of the mathematical and statistical model, called 5D displacement model, about 20 variables of the urban tissue. With regard to the results obtained, the adopted approaches show entirely in the understanding of the properties that influence the movement of pedestrians and vehicles surrounding the districts of Higienópolis, Santa Maria Goretti, Passo D’Areia and Vila do IAPI, in Porto Alegre, taken as case study. The 5D Displacement Model proves operationally viable and promising, presenting significant statistical results with a high degree of reliability. Approximately 85% of the movement of pedestrians and vehicles in the studied areas is explained by measures that consider (i) articulation and continuity of alternative routes available along a lane with regard to the other lanes on the immediate surrounding; (ii) the contribution of the buildings and lateral and frontal gaps with regard to the lots and blocks in the conformation of open public space; (iii) a variety of edilicious typologies and possibilities for combinations among themselves and the occurrence of morphologies simultaneously; (iv) the relation between movement, constructed area and length of lane; (v) the attribution of values to the different residential and non-residential activities performed at the buildings; and, (vi) and the ponderation of accesses to the buildings. The application of the 5D displacement model proved to be a useful tool in the simulation of total transformation conditions or the relative homogeneity of the urban tissues, while helping with urban planning, though without determining what should be done, but making it possible to understand what is being done.

Analisar a probabilidade dos tecidos urbanos exercerem efeitos junto ao movimento de pedestres e veículos, por meio do desenvolvimento de um modelo matemáticoestatístico e, aplicar na prática do planejamento urbano as informações obtidas, são os objetivos que se apresentam. O problema central está em distinguir quais propriedades são relevantes, que relações mantêm entre si, e o quanto explicam o porquê, como e por onde pedestres e veículos se movimentam? Parte-se da hipótese de que propriedades espaciais, formais e funcionais dos tecidos urbanos vinculadas ao sistema de vias, quadras, lotes e edificações, de alguma maneira e intensidade, facilitam, dificultam ou mesmo definem significativamente o movimento de pedestres e veículos, cuja consideração em conjunto e em separado aprimora a modelagem, mensuração e simulação do movimento de pedestres e veículos. As abordagens centradas na demanda de viagens (Entrevista Domiciliar de Origem e Destino) e na configuração espacial urbana (Sintaxe Espacial) fundamentam teoricamente a pesquisa e embasam a construção do método que compatibiliza e conjuga, por meio da construção do modelo matemático-estatístico, denominado modelo de deslocamento 5D, cerca de 20 variáveis do tecido urbano. Em relação aos resultados obtidos, as abordagens adotadas se mostram complementares no entendimento das propriedades que influenciam o movimento de pedestres e veículos em torno dos bairros Higienópolis, Santa Maria Goretti, Passo D’Areia e Vila do IAPI, em Porto Alegre, tomados como estudo de caso. O modelo de deslocamento 5D mostra-se operacionalmente viável e promissor, apresentando resultados estatísticos significativos e com alto grau de confiabilidade. Aproximadamente, 85% do movimento de pedestres e veículos nas áreas em estudo é explicado por medidas que consideram: (i) a articulação e continuidade de percursos alternativos possíveis ao longo de uma via em relação as demais vias em seu entorno imediato; (ii) a contribuição das edificações e dos recuos laterais e frontais em relação aos lotes e quadras na conformação do espaço aberto público; (iii) a variedade de tipologias edilícias e possibilidades de combinação entre si e ocorrência de morfologias simultaneamente; (iv) a relação entre movimento, área construída e comprimento de via; (v) a atribuição de valores às diferentes atividades residenciais e não-residenciais desempenhadas nas edificações; e, (vi) a ponderação dos acessos às edificações. A aplicação do modelo de deslocamento 5D demonstrou ser um instrumento útil na simulação de condições de total transformação ou relativa homogeneidade dos tecidos urbanos, assim como auxiliar ao planejamento urbano, não determinando, entretanto, o que deve ser feito, mas sim, possibilitando entender o que está sendo feito. / An analysis of the likelihood of the urban tissues to exercise effects over pedestrian and vehicle movements, through the development of a statistical and mathematical model, and the practical application of the resulting information, are the intended objectives. The core problem consists in distinguishing which properties are relevant, what are their relations with one another, and to what extent they explain why, how and where pedestrians and vehicles move along? The assumed hypothesis is that spatial, formal and functional properties of the urban tissues linked to the system of lanes, blocks, lots and constructions, in some way or intensity, facilitate, impair or even define significantly the movement of pedestrians and vehicles, whose joint or separate consideration improves the modeling, measuring and simulation of pedestrian and vehicle movement. The approaches focused on traveling needs (Origin and Destination Domicile Interview) and in the urban space configuration (Space Syntax) lay the theoretical foundation for the survey and are the basis for the construction of the method that makes compatible and conjugates, through the construction of the mathematical and statistical model, called 5D displacement model, about 20 variables of the urban tissue. With regard to the results obtained, the adopted approaches show entirely in the understanding of the properties that influence the movement of pedestrians and vehicles surrounding the districts of Higienópolis, Santa Maria Goretti, Passo D’Areia and Vila do IAPI, in Porto Alegre, taken as case study. The 5D Displacement Model proves operationally viable and promising, presenting significant statistical results with a high degree of reliability. Approximately 85% of the movement of pedestrians and vehicles in the studied areas is explained by measures that consider (i) articulation and continuity of alternative routes available along a lane with regard to the other lanes on the immediate surrounding; (ii) the contribution of the buildings and lateral and frontal gaps with regard to the lots and blocks in the conformation of open public space; (iii) a variety of edilicious typologies and possibilities for combinations among themselves and the occurrence of morphologies simultaneously; (iv) the relation between movement, constructed area and length of lane; (v) the attribution of values to the different residential and non-residential activities performed at the buildings; and, (vi) and the ponderation of accesses to the buildings. The application of the 5D displacement model proved to be a useful tool in the simulation of total transformation conditions or the relative homogeneity of the urban tissues, while helping with urban planning, though without determining what should be done, but making it possible to understand what is being done.

Analisar a probabilidade dos tecidos urbanos exercerem efeitos junto ao movimento de pedestres e veículos, por meio do desenvolvimento de um modelo matemáticoestatístico e, aplicar na prática do planejamento urbano as informações obtidas, são os objetivos que se apresentam. O problema central está em distinguir quais propriedades são relevantes, que relações mantêm entre si, e o quanto explicam o porquê, como e por onde pedestres e veículos se movimentam? Parte-se da hipótese de que propriedades espaciais, formais e funcionais dos tecidos urbanos vinculadas ao sistema de vias, quadras, lotes e edificações, de alguma maneira e intensidade, facilitam, dificultam ou mesmo definem significativamente o movimento de pedestres e veículos, cuja consideração em conjunto e em separado aprimora a modelagem, mensuração e simulação do movimento de pedestres e veículos. As abordagens centradas na demanda de viagens (Entrevista Domiciliar de Origem e Destino) e na configuração espacial urbana (Sintaxe Espacial) fundamentam teoricamente a pesquisa e embasam a construção do método que compatibiliza e conjuga, por meio da construção do modelo matemático-estatístico, denominado modelo de deslocamento 5D, cerca de 20 variáveis do tecido urbano. Em relação aos resultados obtidos, as abordagens adotadas se mostram complementares no entendimento das propriedades que influenciam o movimento de pedestres e veículos em torno dos bairros Higienópolis, Santa Maria Goretti, Passo D’Areia e Vila do IAPI, em Porto Alegre, tomados como estudo de caso. O modelo de deslocamento 5D mostra-se operacionalmente viável e promissor, apresentando resultados estatísticos significativos e com alto grau de confiabilidade. Aproximadamente, 85% do movimento de pedestres e veículos nas áreas em estudo é explicado por medidas que consideram: (i) a articulação e continuidade de percursos alternativos possíveis ao longo de uma via em relação as demais vias em seu entorno imediato; (ii) a contribuição das edificações e dos recuos laterais e frontais em relação aos lotes e quadras na conformação do espaço aberto público; (iii) a variedade de tipologias edilícias e possibilidades de combinação entre si e ocorrência de morfologias simultaneamente; (iv) a relação entre movimento, área construída e comprimento de via; (v) a atribuição de valores às diferentes atividades residenciais e não-residenciais desempenhadas nas edificações; e, (vi) a ponderação dos acessos às edificações. A aplicação do modelo de deslocamento 5D demonstrou ser um instrumento útil na simulação de condições de total transformação ou relativa homogeneidade dos tecidos urbanos, assim como auxiliar ao planejamento urbano, não determinando, entretanto, o que deve ser feito, mas sim, possibilitando entender o que está sendo feito. / An analysis of the likelihood of the urban tissues to exercise effects over pedestrian and vehicle movements, through the development of a statistical and mathematical model, and the practical application of the resulting information, are the intended objectives. The core problem consists in distinguishing which properties are relevant, what are their relations with one another, and to what extent they explain why, how and where pedestrians and vehicles move along? The assumed hypothesis is that spatial, formal and functional properties of the urban tissues linked to the system of lanes, blocks, lots and constructions, in some way or intensity, facilitate, impair or even define significantly the movement of pedestrians and vehicles, whose joint or separate consideration improves the modeling, measuring and simulation of pedestrian and vehicle movement. The approaches focused on traveling needs (Origin and Destination Domicile Interview) and in the urban space configuration (Space Syntax) lay the theoretical foundation for the survey and are the basis for the construction of the method that makes compatible and conjugates, through the construction of the mathematical and statistical model, called 5D displacement model, about 20 variables of the urban tissue. With regard to the results obtained, the adopted approaches show entirely in the understanding of the properties that influence the movement of pedestrians and vehicles surrounding the districts of Higienópolis, Santa Maria Goretti, Passo D’Areia and Vila do IAPI, in Porto Alegre, taken as case study. The 5D Displacement Model proves operationally viable and promising, presenting significant statistical results with a high degree of reliability. Approximately 85% of the movement of pedestrians and vehicles in the studied areas is explained by measures that consider (i) articulation and continuity of alternative routes available along a lane with regard to the other lanes on the immediate surrounding; (ii) the contribution of the buildings and lateral and frontal gaps with regard to the lots and blocks in the conformation of open public space; (iii) a variety of edilicious typologies and possibilities for combinations among themselves and the occurrence of morphologies simultaneously; (iv) the relation between movement, constructed area and length of lane; (v) the attribution of values to the different residential and non-residential activities performed at the buildings; and, (vi) and the ponderation of accesses to the buildings. The application of the 5D displacement model proved to be a useful tool in the simulation of total transformation conditions or the relative homogeneity of the urban tissues, while helping with urban planning, though without determining what should be done, but making it possible to understand what is being done.

Software-Defined Networking (SDN) objetiva aliviar as limitações impostas por redes IP tradicionais dissociando tarefas de rede executadas em cada dispositivo em planos específicos. Esta abordagem oferece vários benefícios, tais como a possibilidade de uso de protocolos de comunicação padrão, funções de rede centralizadas, e elementos de rede mais específicos e modulares, tais como controladores de rede. Apesar destes benefícios, ainda há uma falta de apoio adequado para a realização de tarefas relacionadas à classificação de tráfego, pois (i) as características de fluxo nativas disponíveis no protocolo OpenFlow, tais como contadores de bytes e pacotes, não oferecem informação suficiente para distinguir de forma precisa fluxos específicos; (ii) existe uma falta de suporte para determinar qual é o conjunto ótimo de características de fluxo para caracterizar um dado perfil de tráfego; (iii) existe uma necessidade de estratégias flexíveis para compor diferentes mecanismos relacionados à detecção, classificação e mitigação de anomalias de rede usando abstrações de software; (iv) existe uma necessidade de monitoramento de tráfego em tempo real usando técnicas leves e de baixo custo; (v) não existe um framework capaz de gerenciar detecção, classificação e mitigação de anomalias de uma forma coordenada considerando todas as demandas acima. Adicionalmente, é sabido que mecanismos de detecção e classificação de anomalias de tráfego precisam ser flexíveis e fáceis de administrar, a fim de detectar o crescente espectro de anomalias. Detecção e classificação são tarefas difíceis por causa de várias razões, incluindo a necessidade de obter uma visão precisa e abrangente da rede, a capacidade de detectar a ocorrência de novos tipos de ataque, e a necessidade de lidar com erros de classificação. Nesta dissertação, argumentamos que SDN oferece ambientes propícios para a concepção e implementação de esquemas mais robustos e extensíveis para detecção e classificação de anomalias. Diferentemente de outras abordagens na literatura relacionada, que abordam individualmente detecção ou classificação ou mitigação de anomalias, apresentamos um framework para o gerenciamento e orquestração dessas tarefas em conjunto. O framework proposto é denominado ATLANTIC e combina o uso de técnicas com baixo custo computacional para monitorar tráfego e técnicas mais computacionalmente intensivas, porém precisas, para classificar os fluxos de tráfego. Como resultado, ATLANTIC é um framework flexível capaz de categorizar anomalias de tráfego utilizando informações coletadas da rede para lidar com cada perfil de tráfego de um modo específico, como por exemplo, bloqueando fluxos maliciosos. / Software-Defined Networking (SDN) aims to alleviate the limitations imposed by traditional IP networks by decoupling network tasks performed on each device in particular planes. This approach offers several benefits, such as standard communication protocols, centralized network functions, and specific network elements, such as controller devices. Despite these benefits, there is still a lack of adequate support for performing tasks related to traffic classification, because (i) the native flow features available in OpenFlow, such as packet and byte counts, do not convey sufficient information to accurately distinguish between some types of flows; (ii) there is a lack of support to determine what is the optimal set of flow features to characterize different types of traffic profiles; (iii) there is a need for a flexible way of composing different mechanisms to detect, classify and mitigate network anomalies using software abstractions; (iv) there is a need of online traffic monitoring using lightweight/low-cost techniques; (v) there is no framework capable of managing anomaly detection, classification and mitigation in a coordinated manner and considering all these demands. Additionally, it is well-known that anomaly traffic detection and classification mechanisms need to be flexible and easy to manage in order to detect the ever growing spectrum of anomalies. Detection and classification are difficult tasks because of several reasons, including the need to obtain an accurate and comprehensive view of the network, the ability to detect the occurrence of new attack types, and the need to deal with misclassification. In this dissertation, we argue that Software-Defined Networking (SDN) form propitious environments for the design and implementation of more robust and extensible anomaly classification schemes. Different from other approaches from the literature, which individually tackle either anomaly detection or classification or mitigation, we present a management framework to perform these tasks jointly. Our proposed framework is called ATLANTIC and it combines the use of lightweight techniques for traffic monitoring and heavyweight, but accurate, techniques to classify traffic flows. As a result, ATLANTIC is a flexible framework capable of categorizing traffic anomalies and using the information collected to handle each traffic profile in a specific manner, e.g., blocking malicious flows.

Software-Defined Networking (SDN) objetiva aliviar as limitações impostas por redes IP tradicionais dissociando tarefas de rede executadas em cada dispositivo em planos específicos. Esta abordagem oferece vários benefícios, tais como a possibilidade de uso de protocolos de comunicação padrão, funções de rede centralizadas, e elementos de rede mais específicos e modulares, tais como controladores de rede. Apesar destes benefícios, ainda há uma falta de apoio adequado para a realização de tarefas relacionadas à classificação de tráfego, pois (i) as características de fluxo nativas disponíveis no protocolo OpenFlow, tais como contadores de bytes e pacotes, não oferecem informação suficiente para distinguir de forma precisa fluxos específicos; (ii) existe uma falta de suporte para determinar qual é o conjunto ótimo de características de fluxo para caracterizar um dado perfil de tráfego; (iii) existe uma necessidade de estratégias flexíveis para compor diferentes mecanismos relacionados à detecção, classificação e mitigação de anomalias de rede usando abstrações de software; (iv) existe uma necessidade de monitoramento de tráfego em tempo real usando técnicas leves e de baixo custo; (v) não existe um framework capaz de gerenciar detecção, classificação e mitigação de anomalias de uma forma coordenada considerando todas as demandas acima. Adicionalmente, é sabido que mecanismos de detecção e classificação de anomalias de tráfego precisam ser flexíveis e fáceis de administrar, a fim de detectar o crescente espectro de anomalias. Detecção e classificação são tarefas difíceis por causa de várias razões, incluindo a necessidade de obter uma visão precisa e abrangente da rede, a capacidade de detectar a ocorrência de novos tipos de ataque, e a necessidade de lidar com erros de classificação. Nesta dissertação, argumentamos que SDN oferece ambientes propícios para a concepção e implementação de esquemas mais robustos e extensíveis para detecção e classificação de anomalias. Diferentemente de outras abordagens na literatura relacionada, que abordam individualmente detecção ou classificação ou mitigação de anomalias, apresentamos um framework para o gerenciamento e orquestração dessas tarefas em conjunto. O framework proposto é denominado ATLANTIC e combina o uso de técnicas com baixo custo computacional para monitorar tráfego e técnicas mais computacionalmente intensivas, porém precisas, para classificar os fluxos de tráfego. Como resultado, ATLANTIC é um framework flexível capaz de categorizar anomalias de tráfego utilizando informações coletadas da rede para lidar com cada perfil de tráfego de um modo específico, como por exemplo, bloqueando fluxos maliciosos. / Software-Defined Networking (SDN) aims to alleviate the limitations imposed by traditional IP networks by decoupling network tasks performed on each device in particular planes. This approach offers several benefits, such as standard communication protocols, centralized network functions, and specific network elements, such as controller devices. Despite these benefits, there is still a lack of adequate support for performing tasks related to traffic classification, because (i) the native flow features available in OpenFlow, such as packet and byte counts, do not convey sufficient information to accurately distinguish between some types of flows; (ii) there is a lack of support to determine what is the optimal set of flow features to characterize different types of traffic profiles; (iii) there is a need for a flexible way of composing different mechanisms to detect, classify and mitigate network anomalies using software abstractions; (iv) there is a need of online traffic monitoring using lightweight/low-cost techniques; (v) there is no framework capable of managing anomaly detection, classification and mitigation in a coordinated manner and considering all these demands. Additionally, it is well-known that anomaly traffic detection and classification mechanisms need to be flexible and easy to manage in order to detect the ever growing spectrum of anomalies. Detection and classification are difficult tasks because of several reasons, including the need to obtain an accurate and comprehensive view of the network, the ability to detect the occurrence of new attack types, and the need to deal with misclassification. In this dissertation, we argue that Software-Defined Networking (SDN) form propitious environments for the design and implementation of more robust and extensible anomaly classification schemes. Different from other approaches from the literature, which individually tackle either anomaly detection or classification or mitigation, we present a management framework to perform these tasks jointly. Our proposed framework is called ATLANTIC and it combines the use of lightweight techniques for traffic monitoring and heavyweight, but accurate, techniques to classify traffic flows. As a result, ATLANTIC is a flexible framework capable of categorizing traffic anomalies and using the information collected to handle each traffic profile in a specific manner, e.g., blocking malicious flows.

[pt] Uma das preocupações das grandes cidades é a minimização dos efeitos do aumento da quantidade de veículos em circulação e dos acidentes que, consequentemente, tendem a ocorrer com maior frequência. Com a popularização e a miniaturização dos receptores GPS, a disponibilidade de valores de velocidade observados nas vias urbanas e a publicação de ocorrências de trânsito georreferenciadas em redes sociais, é agora possível avaliar as condições do trânsito quanto às reduções de velocidade. Contudo, é necessário filtrar os dados de tal forma a minimizar incertezas temáticas, espaciais e temporais. Esta tese propõe uma metodologia para a avaliação do impacto de acidentes de trânsito, empregando valores de velocidade. Para tanto, considera metodologias auxiliares para: (1) processamento de rotas rastreadas com GPS para identificar vias com maior circulação, calcular estatísticas das velocidades observadas e estimar o tráfego em vias de mão dupla, pela análise das direções do movimento; (2) representação do comportamento do tráfego a partir dos valores de velocidade registrados nas vias; (3) extração e seleção dos dados sobre acidentes extraídos do Twitter para identificar os possíveis efeitos desses acidentes nos valores de velocidade. As contribuições desta tese são: (1) avaliação do tráfego, em condições normais e após a ocorrência de acidentes, com base em valores de velocidade, de aquisição mais simples do que os valores de fluxo e concentração de tráfego; (2) emprego de publicações de eventos em redes sociais, permitindo rápido acesso à informação; (3) aplicação das avaliações em vias urbanas, em lugar de rodovias, o que implica em levar em consideração as interferências no tráfego inerentes às interseções, sinais de trânsito e fluxo de pedestres; e (4) uma metodologia para extração de estatísticas de velocidade a partir de dados GPS, enfatizando as possíveis fontes de erro existentes nos processos de map matching e classificação temporal. / [en] A major concern in large cities is to minimize the effects of the increasing quantity of vehicles in circulation and, consequently, of the accidents that tend to occur more frequently. Due to the popularization and miniaturization of GPS receivers, the availability of large volumes of data about vehicle speed in urban roads and the large number of traffic-related messages published in social networks, it is now possible to collect enough input data to model traffic conditions based on the observed reduction in speed values. However, it is necessary to filter the data to minimize thematic, spatial and temporal uncertainties. This thesis proposes a methodology to assess the impact of traffic accidents by analyzing speed values. To achieve this goal, it also proposes auxiliary methodologies, aiming at: (1) processing GPS-tracked routes to compute speed statistics and estimate traffic in two-way streets, by performing direction analysis; (2) representing traffic behavior based on the observed speed values; (3) extracting and selecting accident-related data by mining Twitter posts for later identification of the likely effects on speed values. The main contributions of this thesis are: (1) the assessment of traffic conditions based on speed values, which are easier to acquire than data about traffic volume and concentration; (2) the use of posts from social networks, which provide timely access to traffic events; (3) the assessment of urban roads instead of freeways or roads, which require modeling intersections, traffic lights and pedestrian flow; and (4) a methodology designed to extract speed statistics from raw GPS data, which handles likely error sources related to both map matching process and temporal classification.

Ao se discutir a calçada como o “cenário”, onde acontecem as cenas urbanas de uma cidade, e seus “atores” – a população usuária – é possível entender os conflitos gerados pela escolha de um determinado piso, localização de um mobiliário, possibilidade de uma aglomeração, existência de uma vegetação, delimitação diferenciada de seus usuários. Ao se avaliarem as calçadas em conjunto com seu paisagismo, seu mobiliário, sua distribuição de uso e seus fatores históricos, é possível identificar conceitos anteriores de pensamento (e necessidade) urbano que não atendem aos desejos de hoje. As situações acima descritas aparecerão com a falta de controle no planejamento dos espaços urbanos e na permissividade desenfreada de ações particulares sobre o uso coletivo. São conflitos que gerarão problemas relativos à segurança dos usuários, ao impedimento de uso dos espaços públicos, à simples circulação das pessoas. O estudo e interpretação de determinados conjuntos de dados envolve muitas vezes a análise de um grande número de variáveis, constituindo-se em um trabalho difícil e demorado. O emprego de métodos multivariados, como a Análise de Componentes Principais (ACP), destaca-se como uma ferramenta bastante útil quando o número de variáveis é grande. A ACP destina-se à análise de dados quantitativos e este trabalho se propôs a descrever e avaliar o uso de uma análise quantitativa em conjunto com dados qualitativos. As técnicas são aplicadas a um estudo de caso dirigido na área central da cidade de Foz do Iguaçu com o objetivo de avaliar o nível de serviço das calçadas existentes através de uma análise conjunta de fatores qualitativos e quantitativos, visando a melhoria da acessibilidade dos pedestres em geral. / In discussing the sidewalk as the “scenario”, where the scenes take place in an urban city, and its “players” – the user population – it is possible to understand the conflicts generated by choosing a particular floor, a location of furniture, possibility of conurbation, the existence of vegetation, differentiated demarcation of its users. When evaluating the sidewalks in conjunction with your landscaping, your furniture, your use and distribution of their historical factors can be identified earlier concepts of thought (and need) that do not meet city desires today. The situations described above appear with the lack of control in the planning of urban spaces and unbridled permissiveness of particular actions on collective use. These are conflicts that generate safety issues for users, unable to use public spaces, the simple movement of persons. The interpretation and study of certain sets of data often involves the analysis of a large number of variables, being in a difficult and time consuming. The use of multivariate methods such as Principal Component Analysis (PCA), stands out as very useful tool when the number of variables is large. The PCA is intended for the analysis of quantitative data and this work was to describe and evaluate the use of a quantitative analysis in conjunction with qualitative data. The techniques are applied to a case study aimed at the central area of the city of Foz do Iguaçu in order to assess the level of service of existing sidewalks through a joint analysis of qualitative and quantitative factors in order to improve the accessibility of pedestrian general.

Este trabalho apresenta um estudo dos mecanismos de policiamento de tráfego ATM (Asynchronous Transfer Mode) mais conhecidos e uma analise das condições de seu gerenciamento utilizando o protocolo SNMP (Simple Network Management Protocol). Para este fim foram considerados os objetos gerenciados integrantes de MIBs (Management Information Base) propostas por vários grupos de trabalho com o objetivo de averiguar a viabilidade de gerenciar o processo de policiamento de trafego mediante manipulação de tais objetos. Realizando este gerenciamento pode-se acompanhar o estado da rede e utilizar estas informações no planejamento da capacidade da rede, pois muitas vezes, o congestionamento não ocorre apenas por excesso de trafego e sim pelo mau dimensionamento dos componentes da rede de computadores. Foram estudados diversos mecanismos de controle de trafego e congestionamento. Estes mecanismos pertencem basicamente a dois procedimentos sugeridos pelo Fórum ATM: controle dos mecanismos de use/rede e controle de realimentação de fluxo. Os algoritmos estudados no processo de controle dos mecanismos de use/rede foram: balde furado, balde furado virtual, balde furado com memória, janelas saltitantes, janelas deslizantes, contadores de pico, escalonamento virtual, balde furado de estado continuo. No processo de controle de realimentação do fluxo existem dois mecanismos básicos: o credit-based e o rate-based. Como o segundo mecanismo foi melhor aceito internacionalmente, surgiram vários algoritmos que seguiam seus princípios. Entre eles pode-se citar: controle de fluxo baseado na taxa, controle de taxa explicita, VS/VD (Virtual Source Virtual Destination), PRCA (Proportional Rate Control Algorithm), EPRCA (Enhanced Proporcional Rate Control Algorithm), ERICA (Explicit Rate Indication for Congestion Avoidance) e CAPC (Congestion Avoidance using Proportional Control). Este trabalho estuda os dois mecanismos básicos assim como os algoritmos que seguem a filosofia rate-based. As MIBs inspecionadas para este trabalho foram: MIB da RFC 1695 [AHM 94], MIB dos objetos suplementares [LY 96], MIB da especificação UNI 3.1 do Fórum ATM[CHA 96], MIB da interface M4 do Fórum ATM [ATM 96] MIB da empresa Bay Networks [BAY 96] e MIBs da empresa Cisco [WAN 96] [CHA 96a], [GRO 96], [GRO 96a], [RBH 96] e [BAK 96]. Em resultado ao estudo dos mecanismos de controle de trafego e congestionamento e a análise das MIBs selecionadas, foram construídas tabelas que tentam relacionar os parâmetros necessários para controlar os mecanismos de tráfego e congestionamento com os objetos das MIBs selecionadas. A cada parâmetro de controle é verificado se existe um objeto gerenciado ou uma combinação de objetos que podem fornecer o valor do parâmetro. A partir desta análise é verificado se os objetos gerenciados podem monitorar os mecanismos de tráfego e congestionamento. / This work presents a study of the best known ATM traffic policing mechanism and an analysis of management conditions using the SNMP (Simple Network Management Protocol). For this reason the managed objects were considerated pertaining to MIBs (Management Information Base) proposed by many working groups. This work inquires the possibility of managing the traffic policing process using the objects of this selected MIBs. Realizing this management, it can follow the network state and to utilize these informations in the planning of network capacity, because many times, the congestion only not happen for traffic excess but it occurs by worse dimension of the computer networks components. It was studied many traffic and congestion control mechanisms. These mechanisms belong to two procedures proposed by the ATM Forum: usage/network parameter control and feedback control mechanism. The algorithms studied for the usage/network parameter control were: leaky bucket, virtual leaky bucket, buffered leaky bucket, jumping window, moving window, peak counters and generic cell rate algorithm. The feedback control has two variations: credit-based and rate-based. The second mechanism was better accepted internationally, and many algorithms followed its principles. The algorithms were: rate based flow control, explicit rate control, VS/VD (Virtual Source / Virtual Destination), PRCA (Proportional Rate Control Algorithm), EPRCA (Enhanced Proporcional Rate Control Algorithm), ERICA (Explicit Rate Indication for Congestion Avoidance) e CAPC (Congestion Avoidance using Proportional Control). This work studies the two basic mechanism and the rate-based algorithms. The inspected MIBs for this work were: RFC I695's MIB [AHM 94], definitions of supplemental managed objects for ATM management [LY 96], ATM Forum ATM UNI 3.1 Specification's MIB [CHA 96], ATM Forum M4 interface's MIB [ATM 96] , Bay Networks enterprise's MIB [BAY 96] and Cisco enterprise's MIB [WAN 96] [CHA 96a], [GRO 96], [GRO 96a], [RBH 96] e [BAK 96]. As a result of the study of the traffic and congestion control mechanisms and the analysis of selected MIBs, table were built that try to relate the necessary parameters to control traffic and congestion mechanisms with the managed objects. Each control parameter is examined if it has a managed object or a object arrangement that can supply the parameter value. This analysis will verify if managed objects can control traffic and congestion control.

Software-Defined Networking (SDN) objetiva aliviar as limitações impostas por redes IP tradicionais dissociando tarefas de rede executadas em cada dispositivo em planos específicos. Esta abordagem oferece vários benefícios, tais como a possibilidade de uso de protocolos de comunicação padrão, funções de rede centralizadas, e elementos de rede mais específicos e modulares, tais como controladores de rede. Apesar destes benefícios, ainda há uma falta de apoio adequado para a realização de tarefas relacionadas à classificação de tráfego, pois (i) as características de fluxo nativas disponíveis no protocolo OpenFlow, tais como contadores de bytes e pacotes, não oferecem informação suficiente para distinguir de forma precisa fluxos específicos; (ii) existe uma falta de suporte para determinar qual é o conjunto ótimo de características de fluxo para caracterizar um dado perfil de tráfego; (iii) existe uma necessidade de estratégias flexíveis para compor diferentes mecanismos relacionados à detecção, classificação e mitigação de anomalias de rede usando abstrações de software; (iv) existe uma necessidade de monitoramento de tráfego em tempo real usando técnicas leves e de baixo custo; (v) não existe um framework capaz de gerenciar detecção, classificação e mitigação de anomalias de uma forma coordenada considerando todas as demandas acima. Adicionalmente, é sabido que mecanismos de detecção e classificação de anomalias de tráfego precisam ser flexíveis e fáceis de administrar, a fim de detectar o crescente espectro de anomalias. Detecção e classificação são tarefas difíceis por causa de várias razões, incluindo a necessidade de obter uma visão precisa e abrangente da rede, a capacidade de detectar a ocorrência de novos tipos de ataque, e a necessidade de lidar com erros de classificação. Nesta dissertação, argumentamos que SDN oferece ambientes propícios para a concepção e implementação de esquemas mais robustos e extensíveis para detecção e classificação de anomalias. Diferentemente de outras abordagens na literatura relacionada, que abordam individualmente detecção ou classificação ou mitigação de anomalias, apresentamos um framework para o gerenciamento e orquestração dessas tarefas em conjunto. O framework proposto é denominado ATLANTIC e combina o uso de técnicas com baixo custo computacional para monitorar tráfego e técnicas mais computacionalmente intensivas, porém precisas, para classificar os fluxos de tráfego. Como resultado, ATLANTIC é um framework flexível capaz de categorizar anomalias de tráfego utilizando informações coletadas da rede para lidar com cada perfil de tráfego de um modo específico, como por exemplo, bloqueando fluxos maliciosos. / Software-Defined Networking (SDN) aims to alleviate the limitations imposed by traditional IP networks by decoupling network tasks performed on each device in particular planes. This approach offers several benefits, such as standard communication protocols, centralized network functions, and specific network elements, such as controller devices. Despite these benefits, there is still a lack of adequate support for performing tasks related to traffic classification, because (i) the native flow features available in OpenFlow, such as packet and byte counts, do not convey sufficient information to accurately distinguish between some types of flows; (ii) there is a lack of support to determine what is the optimal set of flow features to characterize different types of traffic profiles; (iii) there is a need for a flexible way of composing different mechanisms to detect, classify and mitigate network anomalies using software abstractions; (iv) there is a need of online traffic monitoring using lightweight/low-cost techniques; (v) there is no framework capable of managing anomaly detection, classification and mitigation in a coordinated manner and considering all these demands. Additionally, it is well-known that anomaly traffic detection and classification mechanisms need to be flexible and easy to manage in order to detect the ever growing spectrum of anomalies. Detection and classification are difficult tasks because of several reasons, including the need to obtain an accurate and comprehensive view of the network, the ability to detect the occurrence of new attack types, and the need to deal with misclassification. In this dissertation, we argue that Software-Defined Networking (SDN) form propitious environments for the design and implementation of more robust and extensible anomaly classification schemes. Different from other approaches from the literature, which individually tackle either anomaly detection or classification or mitigation, we present a management framework to perform these tasks jointly. Our proposed framework is called ATLANTIC and it combines the use of lightweight techniques for traffic monitoring and heavyweight, but accurate, techniques to classify traffic flows. As a result, ATLANTIC is a flexible framework capable of categorizing traffic anomalies and using the information collected to handle each traffic profile in a specific manner, e.g., blocking malicious flows.