Pesquisa segura de dados em redes de sensores

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

O suporte de programação para Redes de Sensores sem Fios (RSSF) requer, cada vez mais, a consolidação de serviços intermédios (i.e. middleware) que forneçam abstracções interessantes para a produção de aplicações mais complexas do ponto de vista da heterogeneidade e da segurança. Estas abstracções devem incorporar garantias associadas a critérios de segurança das comunicações, tais como: autenticação, confidencialidade e integridade dos dados transmitidos e processados pela rede, bem como devem garantir intrinsecamente mecanismos de resistência face a ataques por intrusão. A presente dissertação tem em vista propor, conceber, implementar e testar experimentalmente uma arquitectura de serviços middleware para organização de RSSF em torno de um conceito inovador: o de auto-organização baseada em vizinhanças lógicas seguras. Trata-se de disponibilizar uma abstracção de programação inspirada na noção de espaços de tuplos partilhados, aplicada ao desenvolvimento de aplicações para RSSF. A ideia tem em vista suportar aplicações orientadas à gestão e processamento interno seguro de dados (que se poderiam designar por secure data-centric ad-hoc sensor networked applications). Com base na pilha de serviços proposta, pretende-se elevar o conceito de proximidade física (mais associado aos critérios usuais de autoorganização das RSSF) para uma noção de proximidade lógica. Esta noção permite refinar ou optimizar processos de auto-organização orientada pelas aplicações, partindo de critérios que podem estar associados a propriedades de segurança e requisitos de heterogeneidade subjacentes ao nível dos serviços middleware a disponibilizar. Este trabalho possui como motivação principal colmatar a lacuna de segurança existente em aproximações ao paradigma de vizinhanças lógicas, presentes na investigação recente das RSSF. Com base em propostas que introduziram e implementaram recentemente essa noção, estabelecida pela organização da rede com base em espaços de tuplos partilhados, pretende-se estender a ideia para a noção de "Vizinhanças Lógicas Seguras" (VLS). A principal contribuição do trabalho passa por permitir a simplificação da produção de aplicações críticas de segurança, possibilitando a definição e utilização das RSSF como repositórios confiáveis de sequências elementares de campos tipificados,vistos como conjuntos de espaços seguros de tuplos, definidos e utilizados de forma transparente pelas aplicações. Foi implementado e testado um protótipo experimental, concebido na linguagem NesC e em ambiente TinyOS, do qual se validaram as métricas de latência nas comunicações, coerência dos espaços de tuplos e consumo de energia, e que, adicionalmente, foi colocado em vários ambientes hostis de teste a ataques de retransmissão, omissão, integridade e comportamento arbitrário.