Preliminary identification of dehalogenation specificities exhibited by dehalorespiring bacteria from a marine microbial community

The ability of a previously PCB-enriched microbial culture from Venice Lagoon marine sediments to dechlorinate pentachlorophenol (PCP) and 2,3,5-trichlorophenol (2,3,5-TCP) was confirmed under anaerobic conditions in microcosms consisting of site water and sediment. Dechlorination activities against Aroclor 1254 PCB mixture were also confirmed as control. Pentachlorophenol was degraded to 2,4,6-TCP (75.92±0.85 mol%), 3,5-DCP (6.40±0.75 mol%), and phenol (15.40±0.87 mol%). From the distribution of the different dechlorination products accumulated in the PCP-spiked cultures over time, two dechlorination pathways for PCP were proposed: (i) PCP to 2,3,4,6-TeCP, then to 2,4,6-TCP through the removal of both meta double-flanked chlorine substituents (main pathway); (ii) alternately, PCP to 2,3,5,6-TeCP, 2,3,5-TCP, 3,5-DCP, then phenol, through the removal of the para double-flanked chlorine, followed by ortho single-flanked chlorines, and finally meta unflanked chlorines (minor pathway). Removal of meta double-flanked chlorines is thus preferred over all other substituents. 2,3,5-TCP, that completely lacks double-flanked chlorines, was degraded to 3,5-DCP through removal of the ortho single-flanked chlorine, with a 99.6% reduction in initial concentration of 2,3,5-TCP by week 14. 16S rRNA PCR-DGGE using Chloroflexi-specific primers revealed a different role of the two microorganisms VLD-1 and VLD-2, previously identified as dechlorinators in the Aroclor 1254 PCB-enriched community, in the dehalogenation of chlorophenols. VLD-1 was observed both in PCP- and TCP-dechlorinating communities, whereas VLD-2 only in TCP-dechlorinating communities. This indicates that VLD-1 and VLD-2 may both dechlorinate ortho single-flanked chlorines, but only VLD-1 is able to remove double-flanked meta or para chlorines.

Design and Implementation of a Cloud Infrastructure for Distributed Scientific Calculation

Cloud computing enables independent end users and applications to share data and pooled resources, possibly located in geographically distributed Data Centers, in a fully transparent way. This need is particularly felt by scientific applications to exploit distributed resources in efficient and scalable way for the processing of big amount of data. This paper proposes an open so- lution to deploy a Platform as a service (PaaS) over a set of multi- site data centers by applying open source virtualization tools to facilitate operation among virtual machines while optimizing the usage of distributed resources. An experimental testbed is set up in Openstack environment to obtain evaluations with different types of TCP sample connections to demonstrate the functionality of the proposed solution and to obtain throughput measurements in relation to relevant design parameters.

Streaming di immagini via ethernet con Zynq con sistemi operativi Standalone e Linux

Il seguente lavoro di tesi si inserisce all'interno di un progetto accademico volto alla realizzazione di un sistema capace elaborare immagini utilizzando una rete FPGA, acquisite da un sensore. Ogni scrittura di un nuovo frame in memoria RAM genera un interrupt. L'obiettivo della tesi è creare un sistema client/server che permetta il trasferimento del flusso di frame dalla ZedBoard a un PC e la visualizzazione a video. Il progetto eseguito sulla ZedBoard è proposto in due versioni: la prima in assenza di sistema operativo (Standalone) e una seconda implementata su Linux. Il progetto eseguito sul PC è compatibile con Linux e Windows. La visualizzazione delle immagini è implementata utilizzando la libreria OpenCV.

Interfaccia utente per assegnamento missioni e monitoraggio di un trattore automatico

Il presente lavoro consiste nella realizzazione di un'interfaccia utente adibita all'assegnamento di missioni e al monitoraggio remoto di un rover agricolo autonomo. Sfruttando l'informatica per la sua implementazione, tale interfaccia trova invece applicazione nel campo dell'automazione e dell'agricoltura di precisione. L'utilizzatore ha perciò la facoltà di muovere il rover in campo aperto e di demandargli missioni specifiche, ricevendo allo stesso tempo un feedback continuo sul suo operato. L'applicativo software comunica quindi in maniera bidirezionale con il veicolo controllato ed è predisposto per sfruttare diversi canali di comunicazione (antenne seriali, pacchetti udp, socket tcp). La scrittura del codice è stata seguita da una serie di prove di comunicazione con il veicolo, effettuate indoor, e infine da alcuni test completi effettuati outdoor, con il rover in movimento.

Estensione dell'Abstraction Layer di DTNperf alle API di IBR-DTN

Sono dette “challenged networks” quelle reti in cui lunghi ritardi, frequenti partizionamenti e interruzioni, elevati tassi di errore e di perdita non consentono l’impiego dei classici protocolli di comunicazione di Internet, in particolare il TCP/IP. Il Delay-/Disruption-Tolerant Networking (DTN) è una soluzione per il trasferimento di dati attraverso queste reti. L’architettura DTN prevede l’introduzione, sopra il livello di trasporto, del cosiddetto “bundle layer”, che si occupa di veicolare messaggi, o bundle, secondo l’approccio store-and-forward: ogni nodo DTN conserva persistentemente un bundle finché non si presenta l’opportunità di inoltrarlo al nodo successivo verso la destinazione. Il protocollo impiegato nel bundle layer è il Bundle Protocol, le cui principali implementazioni sono tre: DTN2, l’implementazione di riferimento; ION, sviluppata da NASA-JPL e più orientata alle comunicazioni spaziali; IBR-DTN, rivolta soprattutto a dispositivi embedded. Ciascuna di esse offre API che consentono la scrittura di applicazioni in grado di inviare e ricevere bundle. DTNperf è uno strumento progettato per la valutazione delle prestazioni in ambito DTN. La più recente iterazione, DTNperf_3, è compatibile sia con DTN2 che con ION nella stessa versione del programma, grazie all’introduzione di un “Abstraction Layer” che fornisce un’unica interfaccia per l’interazione con le diverse implementazioni del Bundle Protocol e che solo internamente si occupa di invocare le API specifiche dell’implementazione attiva. Obiettivo della tesi è estendere l’Abstraction Layer affinché supporti anche IBR-DTN, cosicché DTNperf_3 possa essere impiegato indifferentemente su DTN2, ION e IBR DTN. Il lavoro sarà ripartito su tre fasi: nella prima esploreremo IBR DTN e le sue API; nella seconda procederemo all’effettiva estensione dell’Abstraction Layer; nella terza verificheremo il funzionamento di DTNperf a seguito delle modifiche, sia in ambiente esclusivamente IBR-DTN, sia ibrido.

PycoTCP: Una libreria Python per l'Internet of Threads

Grazie all'evoluzione dei servizi di rete indirizzare le interfacce di rete come se fossero i veri destinatari delle comunicazioni è diventato obsoleto. Per questo è nato il concetto di Internet of Threads, in cui gli indirizzi IP sono assegnati ad ogni processo in esecuzione nel computer mediante una rete ethernet virtuale. Attualmente esistono progetti che forniscono la gestione della rete virtuale e librerie che forniscono lo stack TCP/IP da integrare all'interno dei propri programmi. Queste librerie richiedono però la modifica e ricompilazione del proprio codice, anche a causa della loro interfaccia differente dai Berkeley Socket. Attraverso PycoTCP è possibile sperimentare all'interno di un ambiente IoTh senza riscrivere il proprio codice. Inoltre unifica le API fornite dalle librerie sottostanti esponendo una interfaccia identica a quella standard del Python, in modo che non sia necessario imparare un altro metodo di programmazione per utilizzare il nuovo paradigma.

Soluzioni per conferire robustezza a un broker di informazioni semantiche per l'Internet of Things basato su OSGi

Negli ultimi 50 anni Internet è passata da una piccola rete di ricerca, formata da pochi nodi, ad un’infrastruttura globale capace di connettere più di un milione di utenti. La progressiva miniaturizzazione e la riduzione di costi di produzione dei dispositivi elettronici, permette, tuttora, l’estensione della rete a una nuova dimensione: gli oggetti intelligenti. In questi scenari dove le risorse di rete sono spesso proibitive o la mobilità dei nodi è una caratteristica comune, è necessario che sia garantita forte robustezza a transitori di connessione. Lo dimostra uno studio precedente riguardo ad un applicativo d'agricoltura di precisione denominato Agri-Eagle. In esso vengono confrontate due diverse implementazioni utilizzando il framework SMART M3 e MQTT. Il lavoro di tesi in esame ne estende le considerazioni ed esplora vari metodi per conferire robustezza ad applicazioni sviluppati su SMART-M3. Verrà studiata la funzionalità di Lastwill e Testament proprie di MQTT e se ne tenterà una trasposizione nel mondo semantico. Infine verrà modificato il meccanismo di sottoscrizione in modo da renderlo più robusto a cadute di connessione.

analisi degli attacchi mitm (man-in-the-middle) in una rete aziendale e come prevenirli

In questa tesi sperimentale si vuole evidenziare le vulnerabilità informatiche dell’architettura di rete TCP/IP. Nella sicurezza informatica spesso si dà grande rilevanza a software come gli antivirus, o ai dispositivi come i firewall, mentre si sottovaluta di mettere in sicurezza l’architettura di rete stessa. Di fatto nonostante un utente possa utilizzare un sistema operativo o un browser ritenuto estremamente sicuro, se l’amministratore di una rete non ha messo in sicurezza la rete stessa, qualunque operazione di protezione del sistema operativo (OS) o del browser risulta vana. Oltre a dimostrare che qualunque OS e browser possa essere facilmente infettato se non è stata messa in sicurezza la rete in cui naviga, si dimostrerà anche che i protocolli ritenuti sicuri come HTTPS non siano esenti da vulnerabilità. Gli attacchi informatici che si andranno a sperimentare fanno parte della tipologia Man In The Middle. L’attaccante sarà inserito all’interno della rete locale, è per questo motivo che il firewall non potrà effettuare qualunque azione di controllo. In una media/grande impresa è abbastanza frequente avere l’accesso al Wi-Fi, ad esempio come cliente nella sala d’aspetto. Spesso questa connessione Wi-Fi non è isolata dalla rete utilizzata dalla stessa azienda. In questa tesi si andranno ad evidenziare le gravi criticità di cui una configurazione del genere è afflitta. In conclusione, dopo aver analizzato le vulnerabilità dell’architettura di rete TCP/IP, si andranno ad analizzare quali funzioni attivare, e come attivarle, all’interno di switch professionali come Aruba 2930F o router board semiprofessionali come il Mikrotik 750, per mettere in sicurezza una rete locale da questo tipo di attacchi informatici.

Protocollo QUIC ed evoluzione di HTTP

Nel documento qui presente verranno analizzati e confrontati i protocolli di rete per la trasmissione e lo scambio di informazioni sul web. Un protocollo di rete può essere definito come un insieme di regole che vengono stabilite per instaurare una comunicazione corretta, inoltre specifica cosa deve essere comunicato, in che modo e quando. Si parla di protocollo di rete se le due macchine che prendono parte alla comunicazione sono remote; quindi, andando ad effettuare una connessione tra loro grazie ad internet. Per prima cosa vengono presentati gli attuali protocolli utilizzati nella rete e ricercati i motivi che hanno portato a crearne e svilupparne di nuovi, effettuando un confronto tra vantaggi e svantaggi di ogni singolo protocollo, analizzandone teoricamente i funzionamenti. In particolare, ci si soffermerà su due protocolli dello stesso genere, vi sarà un confronto di ciò che c’è sempre stato ed è ancora presente, protocollo HTTP tramite TCP, e ciò che si sta cercando di sviluppare ed implementare al meglio HTTP3 implementato con QUIC. Proprio quest’ultimo verrà approfondito ed esaminato nello specifico, andando a mettere a fuoco i principali motivi per cui si è arrivati al suo sviluppo e alla sua implementazione.

Analisi delle performance di sistemi di Mixed Reality cooperativi in rete locale

Siamo sempre stati abituati fin dal principio ad interagire con l’ambiente che ci circonda, utilizzando gli oggetti fisici presenti attorno a noi per soddisfare le nostre esigenze, ma se esistesse di più di questo? Se fosse possibile avere attorno a noi oggetti che non sono propriamente corpi fisici, ma che hanno un comportamento coerente con l’ambiente circostante e non venisse percepita la differenza tra essi e un vero e proprio oggetto? Ci si sta riferendo a quella che oggi viene chiamata Mixed Reality, una realtà mista resa visibile tramite appositi dispositivi, in cui è possibile interagire contemporaneamente con oggetti fisici e oggetti digitali che vengono chiamati ologrammi. Un aspetto fondamentale che riguarda questa tipologia di sistemi è sicuramente la collaborazione. In questa tesi viene esaminato il panorama delle tecnologie allo stato dell'arte che permettono di vivere esperienze di Collaborative Mixed Reality, ma soprattutto ci si concentra sulla progettazione di una vera e propria architettura in rete locale che consenta la realizzazione di un sistema condiviso. Successivamente all'applicazione di varie strategie vengono valutati i risultati ottenuti da rigorose misurazioni, per determinare scientificamente le prestazioni dell'architettura progettata e poter trarre delle conclusioni, considerando analogie e differenze rispetto ad altre possibili soluzioni.

Un bridge tra sistemi di bordo e di terra per prevenire minacce informatiche alla sicurezza delle infrastrutture critiche dei trasporti ferroviari

Il progetto di tesi nasce dall’interesse e dalla passione verso il mondo della Cybersecurity, che da sempre segna il mio percorso accademico e di vita, ma che durante questo ultimo anno di università ha avuto particolare rilevanza. Il progetto è stato svolto con il supporto e la supervisione del team Railway dell’azienda ALTEN Italia presso la sede di Bologna. Il lavoro di tesi mira allo sviluppo di un componente software che rappresenta un livello aggiuntivo di sicurezza nella comunicazione tra sistemi di bordo e di terra. In particolare, il progetto si pone come obiettivo la creazione di un Bridge, ovvero un componente software indipendente e configurabile che si interfaccia sia con il client che con il server, con lo scopo di garantire autenticità e cifratura dei messaggi scambiati tra le due entità. Inoltre, la potenza del Bridge sta nel fatto che nasce come possibile soluzione ai problemi di sicurezza informatica in ambito ferroviario, ma la sua applicabilità può essere estesa anche ad altri settori in cui sia presente una comunicazione client/server da rendere sicura. Infatti, tale software risulta particolarmente flessibile e adattabile, attraverso l’impostazione a priori di parametri di configurazione, in base al tipo di comunicazione che si desidera implementare tra le due entità. Per questo motivo, si ritiene che la forza del progetto sia la possibilità di fornire una soluzione software per proteggere l’infrastruttura critica dei trasporti ferroviari da eventuali minacce informatiche, ma anche la capacità adattiva del Bridge, in grado di svolgere le sue funzioni di sicurezza in un ampio ventaglio di ambiti di applicazione.

Sviluppo di un sistema di climatizzazione automatico distribuito con l'utilizzo di tecniche di machine learning

Nella sede dell’azienda ospitante Alexide, si è ravvisata la mancanza di un sistema di controllo automatico da remoto dell’intero impianto di climatizzazione HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning) utilizzato, e la soluzione migliore è risultata quella di attuare un processo di trasformazione della struttura in uno smart building. Ho quindi eseguito questa procedura di trasformazione digitale progettando e sviluppando un sistema distribuito in grado di gestire una serie di dati provenienti in tempo reale da sensori ambientali. L’architettura del sistema progettato è stata sviluppata in C# su ambiente dotNET, dove sono stati collezionati i dati necessari per il funzionamento del modello di predizione. Nella fattispecie sono stati utilizzati i dati provenienti dall’HVAC, da un sensore di temperatura interna dell'edificio e dal fotovoltaico installato nella struttura. La comunicazione tra il sistema distribuito e l’entità dell’HVAC avviene mediante il canale di comunicazione ModBus, mentre per quanto riguarda i dati della temperatura interna e del fotovoltaico questi vengono collezionati da sensori che inviano le informazioni sfruttando un canale di comunicazione che utilizza il protocollo MQTT, e lo stesso viene utilizzato come principale metodo di comunicazione all’interno del sistema, appoggiandosi ad un broker di messaggistica con modello publish/subscribe. L'automatizzazione del sistema è dovuta anche all'utilizzo di un modello di predizione con lo scopo di predire in maniera quanto più accurata possibile la temperatura interna all'edificio delle ore future. Per quanto riguarda il modello di predizione da me implementato e integrato nel sistema la scelta è stata quella di ispirarmi ad un modello ideato da Google nel 2014 ovvero il Sequence to Sequence. Il modello sviluppato si struttura come un encoder-decoder che utilizza le RNN, in particolare le reti LSTM.

Violazione della sicurezza di rete tramite costruzione di pacchetti anomali

La sicurezza informatica è la pratica di proteggere i sistemi critici e le informazioni sensibili dagli attacchi digitali. Note anche come sicurezza IT, le misure della sicurezza informatica sono progettate per combattere le minacce contro sistemi in rete e applicazioni, che hanno origine sia all’interno che all’esterno di un’organizzazione. Al giorno d'oggi, la minaccia informatica globale continua a evolversi ad un ritmo rapido, con un numero crescente di violazioni dei dati ogni anno. Lo scopo di questo documento è di offrire inizialmente una panoramica su quelli che sono i contesti della sicurezza informatica e le varie tipologie di attacco, per poi mostrare, attraverso la realizzazione di tre casi d'uso, delle modalità con cui violare la sicurezza di una rete tramite costruzione di pacchetti ARP anomali sfruttando l'utilizzo della libreria Scapy. La prima di queste simulerà una casistica di attacco noto come ARP Spoofing dove si tenta di andare ad avvelenare la tabella ARP di un host. Il secondo caso d'uso genera dei pacchetti ARP anomali con all'interno del payload relativo a datagrammi UDP o segmenti TCP causando un possibile sovraccarico della rete, potendo perciò simulare degli attacchi DoS. Il terzo e ultimo caso d'uso genera uno scambio di informazioni ARP tra host di due LAN differenti attraverso l'uso di pacchetti TCP o UDP creando una specie di tunneling tra i due host. I risultati finali permettono di verificare che tramite l'utilizzo di un semplice protocollo come ARP, si possano in realtà generare nuove modalità con cui minacciare la sicurezza informatica. Questo ci fa quindi dedurre la possibilità di poter creare numerose metodologie di attacco, utilizzando la vastità di protocolli utilizzati nelle reti, confermando che il cybercrimine è sempre in continua evoluzione

Unibo-BP: an innovative free software implementation of Bundle Protocol Version 7 (RFC 9171)

The BP (Bundle Protocol) version 7 has been recently standardized by IETF in RFC 9171, but it is the whole DTN (Delay-/Disruption-Tolerant Networking) architecture, of which BP is the core, that is gaining a renewed interest, thanks to its planned adoption in future space missions. This is obviously positive, but at the same time it seems to make space agencies more interested in deployment than in research, with new BP implementations that may challenge the central role played until now by the historical BP reference implementations, such as ION and DTNME. To make Unibo research on DTN independent of space agency decisions, the development of an internal BP implementation was in order. This is the goal of this thesis, which deals with the design and implementation of Unibo-BP: a novel, research-driven BP implementation, to be released as Free Software. Unibo-BP is fully compliant with RFC 9171, as demonstrated by a series of interoperability tests with ION and DTNME, and presents a few innovations, such as the ability to manage remote DTN nodes by means of the BP itself. Unibo-BP is compatible with pre-existing Unibo implementations of CGR (Contact Graph Routing) and LTP (Licklider Transmission Protocol) thanks to interfaces designed during the thesis. The thesis project also includes an implementation of TCPCLv3 (TCP Convergence Layer version 3, RFC 7242), which can be used as an alternative to LTPCL to connect with proximate nodes, especially in terrestrial networks. Summarizing, Unibo-BP is at the heart of a larger project, Unibo-DTN, which aims to implement the main components of a complete DTN stack (BP, TCPCL, LTP, CGR). Moreover, Unibo-BP is compatible with all DTNsuite applications, thanks to an extension of the Unified API library on which DTNsuite applications are based. The hope is that Unibo-BP and all the ancillary programs developed during this thesis will contribute to the growth of DTN popularity in academia and among space agencies.