Intrusion Detection Systems in SDN-based Self-Healing PMU Networks

Nowadays, Power grids are critical infrastructures on which everything else relies, and their correct behavior is of the highest priority. New smart devices are being deployed to be able to manage and control power grids more efficiently and avoid instability. However, the deployment of such smart devices like Phasor Measurement Units (PMU) and Phasor Data Concentrators (PDC), open new opportunities for cyber attackers to exploit network vulnerabilities. If a PDC is compromised, all data coming from PMUs to that PDC is lost, reducing network observability. Our approach to solve this problem is to develop an Intrusion detection System (IDS) in a Software-defined network (SDN). allowing the IDS system to detect compromised devices and use that information as an input for a self-healing SDN controller, which redirects the data of the PMUs to a new, uncompromised PDC, maintaining the maximum possible network observability at every moment. During this research, we have successfully implemented Self-healing in an example network with an SDN controller based on Ryu controller. We have also assessed intrinsic vulnerabilities of Wide Area Management Systems (WAMS) and SCADA networks, and developed some rules for the Intrusion Detection system which specifically protect vulnerabilities of these networks. The integration of the IDS and the SDN controller was also successful. \\To achieve this goal, the first steps will be to implement an existing Self-healing SDN controller and assess intrinsic vulnerabilities of Wide Area Measurement Systems (WAMS) and SCADA networks. After that, we will integrate the Ryu controller with Snort, and create the Snort rules that are specific for SCADA or WAMS systems and protocols.

As dinâmicas dos clusters como potenciadoras da competitividade empresarial regional : o caso do cluster hortícola do Ribatejo & Oeste : análise comparativa com Almeria (Espanha)

Mestrado em Gestão e Estratégia Industrial

Ligand effects on the structure and vibrational properties of the thiolated Au18 cluster

Most of the studies devoted to thiolated gold clusters suppose that their core and Au-S framework do not suffer from distortion independently of the protecting ligands (-SR) and it is assumed as correct to simplify the ligand as SCH3. In this work is delivered a systematic study of the structure and vibrational properties (IR and Raman) of the Au18(SR)14 cluster. The pursued goal is to understand the dependency of the displayed vibrational properties of the thiolated Au18 cluster with the ligands type. A set of six ligands was considered during calculations of the vibrational properties based on density functional theory (DFT) and in its dispersioncorrected approach (DFT-D)

The SHIVir Survey: A Dynamical Catalogue of Virgo Cluster Galaxies and their Scaling Relations

By virtue of its proximity and richness, the Virgo galaxy cluster is a perfect testing ground to expand our understanding of structure formation in the Universe. Here, we present a comprehensive dynamical catalogue based on 190 Virgo cluster galaxies (VCGs) in the "Spectroscopy and H-band Imaging of the Virgo cluster" (SHIVir) survey, including kinematics and dynamical masses. Spectroscopy collected over a multi-year campaign on 4-8m telescopes was joined with optical and near-infrared imaging to create a cosmologically-representative overview of parameter distributions and scaling relations describing galaxy evolution in a rich cluster environment. The use of long-slit spectroscopy has allowed the extraction and systematic analysis of resolved kinematic profiles: Halpha rotation curves for late-type galaxies (LTGs), and velocity dispersion profiles for early-type galaxies (ETGs). The latter are shown to span a wide range of profile shapes which correlate with structural, morphological, and photometric parameters. A study of the distributions of surface brightnesses and circular velocities for ETGs and LTGs considered separately show them all to be strongly bimodal, hinting at the existence of dynamically unstable modes where the baryon and dark matter fractions may be comparable within the inner regions of galaxies. Both our Tully-Fisher relation for LTGs and Fundamental Plane analysis for ETGs exhibit the smallest scatter when a velocity metric probing the galaxy at larger radii (where the baryonic fraction becomes sub-dominant) is used: rotational velocity measured in the outer disc at the 23.5 i-mag arcsec^{-2} level, and velocity dispersion measured within an aperture of 2 effective radii, respectively. Dynamical estimates for gas-poor and gas-rich VCGs are merged into a joint analysis of the stellar-to-total mass relation (STMR), stellar TFR, and Mass-Size relation. These relations are all found to contain strong bimodalities or dichotomies between the ETG and LTG samples, alluding to a "mixed scenario'' evolutionary sequence between morphological/dynamical classes that involves both quenching and dry mergers. The unmistakable differentiation between these two galaxy classes appears robust against different classification schemes, and supports the notion that they are driven by different evolutionary histories. Future observations using integral field spectroscopy and including lower-mass galaxies should solidify this hypothesis.

Near-infrared polarimetry in the galactic center. On properties of Sagittarius A* and a dusty S-cluster object

Near-infrared polarimetry observation is a powerful tool to study the central sources at the center of the Milky Way. My aim of this thesis is to analyze the polarized emission present in the central few light years of the Galactic Center region, in particular the non-thermal polarized emission of Sagittarius~A* (Sgr~A*), the electromagnetic manifestation of the super-massive black hole, and the polarized emission of an infrared-excess source in the literature referred to as DSO/G2. This source is in orbit about Sgr~A*. In this thesis I focus onto the Galactic Center observations at $\lambda=2.2~\mu m$ ($K_\mathrm{s}$-band) in polarimetry mode during several epochs from 2004 to 2012. The near-infrared polarized observations have been carried out using the adaptive optics instrument NAOS/CONICA and Wollaston prism at the Very Large Telescope of ESO (European Southern Observatory). Linear polarization at 2.2 $\mu m$, its flux statistics and time variation, can be used to constrain the physical conditions of the accretion process onto the central super-massive black hole. I present a statistical analysis of polarized $K_\mathrm{s}$-band emission from Sgr~A* and investigate the most comprehensive sample of near-infrared polarimetric light curves of this source up to now. I find several polarized flux excursions during the years and obtain an exponent of about 4 for the power-law fitted to polarized flux density distribution of fluxes above 5~mJy. Therefore, this distribution is closely linked to the single state power-law distribution of the total $K_\mathrm{s}$-band flux densities reported earlier by us. I find polarization degrees of the order of 20\%$\pm$10\% and a preferred polarization angle of $13^o\pm15^o$. Based on simulations of polarimetric measurements given the observed flux density and its uncertainty in orthogonal polarimetry channels, I find that the uncertainties of polarization parameters under a total flux density of $\sim 2\,{\mathrm{mJy}}$ are probably dominated by observational uncertainties. At higher flux densities there are intrinsic variations of polarization degree and angle within rather well constrained ranges. Since the emission is most likely due to optically thin synchrotron radiation, the obtained preferred polarization angle is very likely reflecting the intrinsic orientation of the Sgr~A* system i.e. an accretion disk or jet/wind scenario coupled to the super-massive black hole. Our polarization statistics show that Sgr~A* must be a stable system, both in terms of geometry, and the accretion process. I also investigate an infrared-excess source called G2 or Dusty S-cluster Object (DSO) moving on a highly eccentric orbit around the Galaxy's central black hole, Sgr~A*. I use for the first time the near-infrared polarimetric imaging data to determine the nature and the properties of DSO and obtain an improved $K_\mathrm{s}$-band identification of this source in median polarimetry images of different observing years. The source starts to deviate from the stellar confusion in 2008 data and it does not show a flux density variability based on our data set. Furthermore, I measure the polarization degree and angle of this source and conclude based on the simulations on polarization parameters that it is an intrinsically polarized source with a varying polarization angle as it approaches Sgr~A* position. I use the interpretation of the DSO polarimetry measurements to assess its possible properties.

Transfert ultrarapide d’électron et transfert modéré d’énergie au sein d’assemblages supramoléculaires de colorants et d’un cluster de palladium

Résumé : Les transferts d’électrons photo-induits et d’énergie jouent un rôle primordial dans un grand nombre de processus photochimiques et photobiologiques, comme la respiration ou la photosynthèse. Une très grande quantité de systèmes à liaisons covalentes ont été conçus pour copier ces processus de transferts. Cependant, les progrès sont, en grande partie, limités par les difficultés rencontrées dans la synthèse de nouveaux couples de types donneurs-accepteurs. Récemment, des espèces utilisant des liaisons non-covalentes, comme les liaisons hydrogènes, les interactions [pi]-[pi], les liaisons de coordination métal-ligands ou encore les interactions électrostatiques sont le centre d’un nouvel intérêt du fait qu’ils soient plus faciles à synthétiser et à gérer pour obtenir des comportements de transferts d’électrons ou d’énergie plus flexibles et sélectifs. C’est dans cette optique que le travail de cette thèse a été mené, i.e. de concevoir des composés auto-assemblés avec des porphyrines et un cluster de palladium pour l’étude des transferts d’électrons photo-induits et d’énergie. Cette thèse se divise en quatre parties principales. Dans la première section, le chapitre 3, deux colorants porphyriniques, soit le 5-(4-carboxylphényl)-10, 15, 20-tristolyl(porphyrinato)zinc(II) (MCP, avec Na+ comme contre-ion) et 5, 15-bis(4-carboxylphényl)-15, 20-bistolyl(porphyrinato)zinc(II) (DCP, avec Na+ comme contre-ion) ont été utilisés comme donneurs d’électrons, et le [Pd3(dppm)3(CO)]2+ ([Pd32+], dppm = (Ph2P)2CH2, PF6‾ est le contre-ion) a été choisi comme accepteur d’électrons. La structure de l’assemblage [Pd32+]•••porphyrine a été élucidée par l’optimisation des géométries à l’aide de calculs DFT. La spectroscopie d’absorption transitoire (TAS) montre la vitesse de transferts d’électrons la plus rapide (< 85 fs, temps inférieurs à la limite de détection) jamais enregistrée pour ce type de système (porphyrine-accepteur auto-assemblés). Généralement, ces processus sont de l’ordre de l’échelle de la ps-ns. Cette vitesse est comparable aux plus rapides transferts d’électrons rapportés dans le cas de systèmes covalents de type porphyrine-accepteur rapide (< 85 fs, temps inférieurs à la limite de détection). Ce transfert d’électrons ultra-rapide (ket > 1.2 × 1013 s-1) se produit à l’état énergétique S1 des colorants dans une structure liée directement par des interactions ioniques, ce qui indique qu’il n’est pas nécessaire d’avoir de forts liens ou une géométrie courbée entre le donneur et l’accepteur. Dans une deuxième section, au chapitre 4, nous avons étudié en profondeur l’effet de l’utilisation de porphyrines à systèmes π-étendus sur le comportement des transferts d’électrons. Le colorant 9, 18, 27, 36-tétrakis-meso-(4-carboxyphényl)tétrabenzoporphyrinatozinc(II) (TCPBP, avec Na+ comme contre-ion) a été sélectionné comme candidat, et le 5, 10, 15, 20-tétrakis-meso-(4-carboxyphényl)porphyrineatozinc(II) (TCPP, avec Na+ comme contre-ion) a aussi été utilisé à des fins de comparaisons. TCPBP et TCPP ont, tous deux, été utilisés comme donneurs d’électrons pour fabriquer des assemblages supramoléculaires avec le cluster [Pd32+] comme accepteur d’électrons. Les calculs DFT ont été réalisés pour expliquer les structures de ces assemblages. Dans les conditions expérimentales, ces assemblages sont composés principalement d’une porphyrine avec 4 équivalents de clusters. Ces systèmes ont aussi été investigués par des mesures de quenching (perte de luminescence), par électrochimie et par d’autres techniques. Les transferts d’électrons (< 85 fs; temps inférieurs à la limite de détection) étaient aussi observés, de façon similaire aux assemblages MCP•••[Pd32+] et [Pd32+]•••DCP•••[Pd32+]. Les résultats nous indiquent que la modification de la structure de la porphyrine vers la tétrabenzoporphyrine ne semble pas influencer le comportement des cinétiques de transferts d’électrons (aller ou retour). Dans la troisième section, le chapitre 5, nous avons synthétisé la porphyrine hautement [pi]-conjuguée: 9, 18, 27, 36-tétra-(4-carboxyphényléthynyl)tétrabenzoporphyrinatozinc(II) (TCPEBP, avec Na+ comme contre-ion) par des fonctionnalisations en positions meso- et β, β-, qui présente un déplacement vers le rouge de la bande de Soret et des bandes Q. TCPEBP était utilisé comme donneur d’électrons pour fabriquer des motifs supramoléculaires avec le [Pd32+] comme accepteur d’électrons. Des expériences en parallèle ont été menées en utilisant la 5, 10, 15, 20-tétra-(4-carboxyphényl)éthynylporphyrinatozinc(II) (TCPEP, avec Na+ comme contre-ion). Des calculs DFT et TDDFT ont été réalisés pour de nouveau déterminer de façon théorique les structures de ces systèmes. Les constantes d’association pour les assemblages TCPEBP•••[Pd32+]x sont les plus élevées parmi tous les assemblages entre des porphyrines et le cluster de palladium rencontrés dans la littérature. La TAS a montré, encore une fois, des processus de transferts d’électrons dans des échelles de l’ordre de 75-110 fs. Cependant, les transferts de retour d’électrons sont aussi très rapides (< 1 ps), ce qui est un obstacle potentiel pour des applications en cellules solaires à pigment photosensible (DSSCs). Dans la quatrième section, le chapitre 6, les transferts d’énergie triplets (TET) ont été étudiés pour les assemblages MCP•••[Pd32+] et [Pd32+]•••DCP•••[Pd32+]. Les analyses spectrales des états transitoires dans l’échelle de temps de la ns-[mu]s démontrent de façon évidente les TETs; ceux-ci présentent des transferts d’énergie lents et/ou des vitesses moyennes pour des transferts d’énergie T1-T1 (3dye*•••[Pd32+] → dye•••3[Pd32+]*) opérant à travers exclusivement le mécanisme de Förster avec des valeurs de kET autour de ~ 1 × 105 s-1 selon les mesures d’absorption transitoires à 298 K. Des forces motrices non-favorables rendent ces types de processus non-opérants ou très lents dans les états T1. L’état T1 de [Pd32+] (~8190 cm-1) a été qualitativement déterminé par DFT et par la mise en évidence de l’émission S0 ← Tn retardée à 680-700 nm provenant de l’annihilation T1-T1, ce qui fait que ce cluster peut potentiellement agir comme un donneur à partir de ses états Tn, et accepteur à partir de T1 à l’intérieur de ces assemblages. Des pertes d’intensités de types statiques pour la phosphorescence dans le proche-IR sont observées à 785 nm. Ce travail démontre une efficacité modérée des colorants à base de porphyrines pour être impliquée dans des TETs avec des fragments organométalliques, et ce, même attachées grâce à des interactions ioniques. En conclusion, les assemblages ioniques à base de porphyrines et de clusters de palladium présentent des propriétés de transferts d’électrons S1 ultra-rapides, et des transferts d’énergie T1 de vitesses modérées, ce qui est utile pour de possibles applications comme outils optoélectroniques. D’autres études, plus en profondeur, sont présentement en progrès.

A new approach for computing a flood vulnerability index using cluster analysis

A Flood Vulnerability Index (FloodVI) was developed using Principal Component Analysis (PCA) and a new aggregation method based on Cluster Analysis (CA). PCA simplifies a large number of variables into a few uncorrelated factors representing the social, economic, physical and environmental dimensions of vulnerability. CA groups areas that have the same characteristics in terms of vulnerability into vulnerability classes. The grouping of the areas determines their classification contrary to other aggregation methods in which the areas' classification determines their grouping. While other aggregation methods distribute the areas into classes, in an artificial manner, by imposing a certain probability for an area to belong to a certain class, as determined by the assumption that the aggregation measure used is normally distributed, CA does not constrain the distribution of the areas by the classes. FloodVI was designed at the neighbourhood level and was applied to the Portuguese municipality of Vila Nova de Gaia where several flood events have taken place in the recent past. The FloodVI sensitivity was assessed using three different aggregation methods: the sum of component scores, the first component score and the weighted sum of component scores. The results highlight the sensitivity of the FloodVI to different aggregation methods. Both sum of component scores and weighted sum of component scores have shown similar results. The first component score aggregation method classifies almost all areas as having medium vulnerability and finally the results obtained using the CA show a distinct differentiation of the vulnerability where hot spots can be clearly identified. The information provided by records of previous flood events corroborate the results obtained with CA, because the inundated areas with greater damages are those that are identified as high and very high vulnerability areas by CA. This supports the fact that CA provides a reliable FloodVI.