A secure cloud computing based framework for big data information management of smart grid

Smart grid is a technological innovation that improves efficiency, reliability, economics, and sustainability of electricity services. It plays a crucial role in modern energy infrastructure. The main challenges of smart grids, however, are how to manage different types of front-end intelligent devices such as power assets and smart meters efficiently; and how to process a huge amount of data received from these devices. Cloud computing, a technology that provides computational resources on demands, is a good candidate to address these challenges since it has several good properties such as energy saving, cost saving, agility, scalability, and flexibility. In this paper, we propose a secure cloud computing based framework for big data information management in smart grids, which we call 'Smart-Frame.' The main idea of our framework is to build a hierarchical structure of cloud computing centers to provide different types of computing services for information management and big data analysis. In addition to this structural framework, we present a security solution based on identity-based encryption, signature and proxy re-encryption to address critical security issues of the proposed framework.

Software engineering for multi-tenancy computing challenges and implications

Multi-tenancy is a cloud computing phenomenon. Multiple instances of an application occupy and share resources from a large pool, allowing different users to have their own version of the same application running and coexisting on the same hardware but in isolated virtual spaces. In this position paper we survey the current landscape of multi-tenancy, laying out the challenges and complexity of software engineering where multi-tenancy issues are involved. Multitenancy allows cloud service providers to better utilise computing resources, supporting the development of more exible services to customers based on economy of scale, reducing overheads and infrastructural costs. Nevertheless, there are major challenges in migration from single tenant applications to multi-tenancy. These have not been fully explored in research or practice to date. In particular, the reengineering effort of multi-tenancy in Software-as-a-Service cloud applications requires many complex and important aspects that should be taken into consideration, such as security, scalability, scheduling, data isolation, etc. Our study emphasizes scheduling policies and cloud provisioning and deployment with regards to multi-tenancy issues. We employ CloudSim and MapReduce in our experiments to simulate and analyse multi-tenancy models, scenarios, performance, scalability, scheduling and reliability on cloud platforms.

Verifiable auditing for outsourced database in cloud computing

The notion of database outsourcing enables the data owner to delegate the database management to a cloud service provider (CSP) that provides various database services to different users. Recently, plenty of research work has been done on the primitive of outsourced database. However, it seems that no existing solutions can perfectly support the properties of both correctness and completeness for the query results, especially in the case when the dishonest CSP intentionally returns an empty set for the query request of the user. In this paper, we propose a new verifiable auditing scheme for outsourced database, which can simultaneously achieve the correctness and completeness of search results even if the dishonest CSP purposely returns an empty set. Furthermore, we can prove that our construction can achieve the desired security properties even in the encrypted outsourced database. Besides, the proposed scheme can be extended to support the dynamic database setting by incorporating the notion of verifiable database with updates.

Abstrações para uma linguagem de programação visando aplicações móveis em um ambiente de Pervasive Computing

Computação Móvel é um termo genérico, ainda em definição, ao redor do qual se delineia um espectro de cenários possíveis, desde a Computação Pessoal, com o uso de computadores de mão, até a visão futurista da Computação Ubíqua. O foco do projeto ISAM (Infra-estrutura de Suporte às Aplicações Móveis Distribuída), em desenvolvimento no II/UFRGS, é a Pervasive Computing. Esta desenha um cenário onde o usuário é livre para se deslocar mantendo o acesso aos recursos da rede e ao seu ambiente computacional, todo tempo em qualquer lugar. Esse novo cenário apresenta muitos desafios para o projeto e execução de aplicações. Nesse escopo, esta tese aprofunda a discussão sobre questões relativas à adaptação ao contexto em um ambiente pervasivo sob a ótica de uma Linguagem de Programação, e define uma linguagem chamada ISAMadapt. A definição da linguagem ISAMadapt baseia-se em quatro abstrações: contexto, adaptadores, políticas e comandos de adaptação. Essas abstrações foram concretizadas em duas visões: (1) em tempo de programação, através de comandos da linguagem e arquivos de configuração, descritos com o auxílio do Ambiente de Desenvolvimento de Aplicações; (2) em tempo de execução, através de serviços e APIs fornecidos pelos componentes que integram o ambiente de execução pervasiva (ISAMpe). Deste, os principais componentes que implementam a semântica de execução da aplicação ISAMadapt são: o serviço de reconhecimento de contexto, ISAMcontextService, e a máquina de execução da adaptação dinâmica, ISAMadaptEngine.As principais contribuições desta tese são: (a) primeira linguagem para a codificação de aplicações pervasivas; (b) sintaxe e semântica de comandos para expressar sensibilidade ao contexto pervasivo; (c) fonte para o desenvolvimento de uma metodologia de projeto de aplicações pervasivas; (d) projeto ISAM e o projeto contextS (www.inf.ufrgs.br/~isam) que fornecem suporte para o ciclo de vida das aplicações, desde o desenvolvimento até a execução de aplicações pervasivas.

A contractive method for computing the stationary solution of the euler equation

A contractive method for computing stationary solutions of intertemporal equilibrium models is provide. The method is is implemented using a contraction mapping derived from the first-order conditions. The deterministic dynamic programming problem is used to illustrate the method. Some numerical examples are performed.

Primitivas para suporte à distribuição de objetos direcionados à pervasive computing

Renovados são os desa os trazidos à computação distribuída pelos recentes desenvolvimentos nas tecnologias de computação móvel. Tais avanços inspiram uma perspectiva na qual a computação tornar-se-á uma entidade ubíqua em um futuro próximo, estando presente nas mais simples atividades do dia-a-dia. Esta perspectiva é motivadora das pesquisas conduzidas no escopo do projeto ISAM, as quais investigam as questões relativas ao uso da computação em ambientes móveis de larga escala. Neste trabalho é apresentado o sistema PRIMOS (PRIMitives for Object Scheduling), o qual busca, pela complementação da plataforma Java, satisfazer as emergentes necessidades do ISAM. Especi camente, o PRIMOS constitui um conjunto de primitivas para instanciação remota e migração de objetos, comunicação e monitoração, direcionadas a um ambiente de computação distribuída de larga escala de características pervasivas. A primitiva de instanciação remota disponibilizada pelo PRIMOS aumenta a plataforma Java padrão com a possibilidade de criar e ativar objetos em nodos remotos do sistema. Por sua vez, a primitiva de migração faculta a relocação de objetos. A consecu- ção de tais semânticas tem como sub-produto a de nição de semânticas para ativação e desativação de objetos, assim como para captura e restauração de contexto de execução. Sob a perspectiva da comunicação, o PRIMOS de ne um esquema de endereçamento independente de protocolo de transporte, assim como uma interface neutra para acesso às facilidades de comunicação. A integração destas funcionalidades ao mecanismo de invocações remotas da plataforma Java, o RMI, permite a desvinculação deste da pilha TCP/IP. Por conseguinte, habilita a adoção de transportes otimizados ao hardware de comunicação disponibilizado pelo sistema. No que se refere à monitoração, o PRIMOS de ne um esquema exível e extensível baseado em sensores. A exibilidade vem principalmente da possibilidade dos sensores terem seus parâmetros de operação recon gurados a qualquer momento em resposta a novas necessidades do sistema. Por outro lado, o sistema é extensível pois o conjunto de sensores básicos, ditos nativos, pode ser aumentado por sensores providos pela aplicação. Com intuito de validar as idéias postuladas, um protótipo foi construído para o sistema. Sobre este, baterias de testes foram realizadas para cada uma das primitivas constituintes do PRIMOS.

A representação social do cloud computing na visão dos profissionais de TI brasileiros

Este estudo visa desenvolver uma investigação exploratória e quali-quantitativa, a cerca da representação social do Cloud Computing, na visão dos profissionais de TI brasileiros. Objetiva expor quais as percepções dos usuários da área de TI a respeito do paradigma computacional Cloud Computing. Para suportar o estudo teórico, foram coletados dados empíricos, por meio de questionários online respondidos por 221 profissionais da área de TI. Com o uso da técnica de evocação de palavras e da teoria da representação social (TRS), os dados coletados foram sumarizados. Após o tratamento dos dados mediante o uso da técnica do quadro de quatro casas de Vergès, obteve-se como resultado, a identificação do núcleo central e do sistema periférico da representação social do Cloud Computing. Por fim, os dados foram analisados utilizando-se as análises implicativa e de conteúdo, de forma a que todas as informações fossem abstraídas para melhor interpretação do tema. Obteve-se como resultado, que o núcleo central da representação social do Cloud Computing é composto pelas seguintes palavras “Nuvem”, “Armazenamento”, “Disponibilidade”, “Internet”, “Virtualização” e “Segurança”. Por sua vez, as palavras identificadas como parte do sistema periférico da representação social do Cloud Computing foram: “Compartilhamento”, “Escalabilidade” e ”Facilidade”. Os resultados permitem compreender qual percepção dos profissionais de TI a respeito deste paradigma tecnológico e sua correlação com o referencial teórico abordado. Tais informações e percepções podem auxiliar a tornar o não familiar em familiar, ou seja, compreender como o Cloud Computing é representado, visto e, finalmente, reconhecido pelos profissionais da área de TI.

Rapid prototyping of ubiquitous computing environments

Ubiquitous computing raises new usability challenges that cut across design and development. We are particularly interested in environments enhanced with sensors, public displays and personal devices. How can prototypes be used to explore the users' mobility and interaction, both explicitly and implicitly, to access services within these environments? Because of the potential cost of development and design failure, these systems must be explored using early assessment techniques and versions of the systems that could disrupt if deployed in the target environment. These techniques are required to evaluate alternative solutions before making the decision to deploy the system on location. This is crucial for a successful development, that anticipates potential user problems, and reduces the cost of redesign. This thesis reports on the development of a framework for the rapid prototyping and analysis of ubiquitous computing environments that facilitates the evaluation of design alternatives. It describes APEX, a framework that brings together an existing 3D Application Server with a modelling tool. APEX-based prototypes enable users to navigate a virtual world simulation of the envisaged ubiquitous environment. By this means users can experience many of the features of the proposed design. Prototypes and their simulations are generated in the framework to help the developer understand how the user might experience the system. These are supported through three different layers: a simulation layer (using a 3D Application Server); a modelling layer (using a modelling tool) and a physical layer (using external devices and real users). APEX allows the developer to move between these layers to evaluate different features. It supports exploration of user experience through observation of how users might behave with the system as well as enabling exhaustive analysis based on models. The models support checking of properties based on patterns. These patterns are based on ones that have been used successfully in interactive system analysis in other contexts. They help the analyst to generate and verify relevant properties. Where these properties fail then scenarios suggested by the failure provide an important aid to redesign.

A bounded upwinding scheme for computing convection-dominated transport problems

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Increasing Moodle Resources Through Cloud Computing

The increase of higher education offer is a basic need of developed and emerging countries. It requires increasing and ongoing investments. The offer of higher education, by means of Distance Learning, based on the Internet, is one of the most efficient manners for the massification of this offer, as it allows ample coverage and lower costs. In this scenario, we highlight Moodle, an open and low-cost environment for Distance Learning. Its utilization may be amplified through the adoption of an emerging Information and Communication Technology (ICT), Cloud Computing, which allows the virtualization of Moodle sites, cutting costs, facilitating management and increasing its service capacity. This article diffuses a public tool, opened and free, for automatic conversion of Moodle sites, such that these may be hosted on Azure: the Cloud Computing environment of Microsoft.

MATHEMATICA notebook for computing tetrahedral finite element shape functions and matrices for the Helmholtz equation

A MATHEMATICA notebook to compute the elements of the matrices which arise in the solution of the Helmholtz equation by the finite element method (nodal approximation) for tetrahedral elements of any approximation order is presented. The results of the notebook enable a fast computational implementation of finite element codes for high order simplex 3D elements reducing the overheads due to implementation and test of the complex mathematical expressions obtained from the analytical integrations. These matrices can be used in a large number of applications related to physical phenomena described by the Poisson, Laplace and Schrodinger equations with anisotropic physical properties.

Interpolating EFGM for computing continuous and discontinuous electromagnetic fields

Purpose - This paper proposes an interpolating approach of the element-free Galerkin method (EFGM) coupled with a modified truncation scheme for solving Poisson's boundary value problems in domains involving material non-homogeneities. The suitability and efficiency of the proposed implementation are evaluated for a given set of test cases of electrostatic field in domains involving different material interfaces.Design/methodology/approach - the authors combined an interpolating approximation with a modified domain truncation scheme, which avoids additional techniques for enforcing the Dirichlet boundary conditions and for dealing with material interfaces usually employed in meshfree formulations.Findings - the local electric potential and field distributions were correctly described as well as the global quantities like the total potency and resistance. Since, the treatment of the material interfaces becomes practically the same for both the finite element method (FEM) and the proposed EFGM, FEM-oriented programs can, thus, be easily extended to provide EFGM approximations.Research limitations/implications - the robustness of the proposed formulation became evident from the error analyses of the local and global variables, including in the case of high-material discontinuity.Practical implications - the proposed approach has shown to be as robust as linear FEM. Thus, it becomes an attractive alternative, also because it avoids the use of additional techniques to deal with boundary/interface conditions commonly employed in meshfree formulations.Originality/value - This paper reintroduces the domain truncation in the EFGM context, but by using a set of interpolating shape functions the authors avoided the use of Lagrange multipliers as well Mathematics in Engineering high-material discontinuity.