Encaminhamento de dados tolerante a intrusões para redes de sensores sem fios

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

As redes de sensores sem fios (RSSFs) constituem uma área de desenvolvimento de aplicações inovadoras, despertando um enorme interesse na comunidade de investigação. Estas redes são compostas por dispositivos sensores com capacidades limitadas de processamento, armazenamento e autonomia energética, comunicando entre si por ligações sem fios suportadas por comunicações por rádio frequência. As limitações desses dispositivos impõem diversos desafios ao desenvolvimento de software para estas redes. Por outro lado, a estruturação de serviços de suporte à operação destas redes, bem como o suporte desses serviços em pilhas de protocolos adaptados às suas caraterísticas, continua na agenda de investigação. A concepção de serviços de segurança para a operação segura destas redes é um aspecto particularmente relevante, nomeadamente quando estas são utilizadas como redes auto-organizadas, operando em cenários de grande escala e sem supervisão humana. Neste tipo de ambiente de utilização, as RSSFs podem ser sujeitas a ataques às comunicações, bem como ataques por intrusão ao nível dos nós sensores. O objectivo desta dissertação é desenvolver, implementar e testar um serviço de encaminhamento seguro e tolerante a intrusões para RSSFs de grande escala, funcionando de forma auto-organizada num ambiente de comunicação multi-hop. O sistema de encaminhamento adopta uma estratégia suportada na descoberta, seleção e organização de múltiplas rotas disjuntas e múltiplas estações base (ou nós agregadores), sendo as rotas formadas de forma proactiva durante o processo de auto-organização da rede, visando assegurar condições de resiliência para tolerância a intrusões. Para o efeito, a solução baseia-se numa estrutura de rede sobreposta. Numa primeira camada, os nós sensores recolhem e transmitem dados pelas múltiplas rotas de encaminhamento criadas para as diferentes estações base. Numa segunda camada, as estações base, que possuem maiores capacidades de computação, comunicação e energia, funcionam como nós seguros de agregação e consenso de dados. Estes nós processam os dados encaminhados na primeira camada, tendo por base um protocolo de acordo bizantino probabilístico sobre os dados recebidos, de forma tolerante a intrusões. Os dados resultantes do acordo podem então ser disponibilizados para serem finalmente processados por sistemas ou aplicações externos à rede.