Aplicação de Internet of Things em casas inteligentes: Serviços de Rede

O foco principal no estudo da Internet of Things tem sido a integração de dispositivos digitais com o mundo físico e vice-versa. Os dispositivos inteligentes têm vindo a ganhar uma forte presença na nossa vida diária e cada vez mais, tendem a integrar o sistema de uma casa, automatizando processos comuns como o controlo de temperatura ambiente ou mesmo a percentagem de luminosidade de uma divisão. A visão da IoT contempla um mundo interconectado, recolhendo informações de forma automática e possibilitando a comunicação entre dispositivos. Contudo, as tecnologias existentes para a criação de redes que albergam estes novos dispositivos carecem de padrões bem definidos, dificultando a interoperabilidade entre as diversas soluções existentes. Neste projeto são estudadas e aplicadas as tecnologias mais promissoras aplicáveis ao paradigma Internet of Things, com o objetivo de encontrar um conjunto de protocolos padrão para a implementação de sistemas de automação em casas inteligentes.1 Como objetivo final deste projeto, pretende-se criar uma rede de dispositivos com capacidades sensoriais que tenham a capacidade de comunicar com o mundo externo, permitindo o acesso à rede por qualquer tipo de utilizador. Com isso, espera-se caminhar para mais perto da padronização dos protocolos inerentes à IoT e habilitar interoperabilidade entre as mais diversas soluções. São apresentados e utilizados os protocolos que mais se adaptam ao tema escolhido, tentando simplificar a rede para que esta possa ser incluída em qualquer ambiente doméstico, recorrendo a hardware de custo reduzido. Os protocolos apresentados são o 6LoWPAN, utilizando o protocolo IEEE 802.15.4 como interface de rede juntamente com endereçamento IPv6. É também utilizado o protocolo CoAP na troca de mensagens entre os dispositivos.

Exploração da implementação actual de IPv6 no Kernel do Linux

A presente dissertação visa retratar a exploração do suporte do protocolo Internet versão seis (IPv6) no kernel do Linux, conjuntamente com a análise detalhada do estado da implementação dos diferentes aspectos em que se baseia o protocolo. O estudo incide na experimentação do funcionamento em geral do stack, a identificação de inconsistências deste em relação aos RFC’s respectivos, bem como a simulação laboratorial de cenários que reproduzam casos de utilização de cada uma das facilidades analisadas. O objectivo desta dissertação não é explicar o funcionamento do novo protocolo IPv6, mas antes, centrar-se essencialmente na exploração do IPv6 no kernel do Linux. Não é um documento para leigos em IPv6, no entanto, optou-se por desenvolver uma parte inicial onde é abordado o essencial do protocolo: a sua evolução até à aprovação e a sua especificação. Com base no estudo realizado, explora-se o suporte do IPv6 no Kernel do Linux, fazendo uma análise detalhada do estado de implementação dos diferentes aspectos em que se baseia o protocolo. Bem como a realização de testes de conformidade IPv6 em relação aos RFC’s.

Aplicação de Internet of Things em casas inteligentes - Serviço Aplicacional

Engenharia Informática, Área de Especialização em Arquiteturas, Sistemas e Redes

IPv6 – Integração, Transição e Segurança

Ao longo dos anos a Internet tornou-se uma ferramenta fundamental para a sociedade e, nos dias de hoje, é praticamente inevitável não usufruir de algumas facilidades proporcionadas pela rede mundial. Devido à sua massificação nos últimos anos, os endereços de IP disponíveis esgotaram-se, pelo que tornou-se necessário a elaboração de uma nova versão do protocolo comunicação, utilizado para suportar todas as comunicações na Internet, o Internet Protocol, versão 6 (IPv6). Apesar da ampla utilização da Internet, a maioria dos seus utilizadores está completamente alheia às questões de segurança, estando por isso exposta a uma diversidade de perigos. O aumento da segurança é também uma das principais missões do IPv6, tendo-se introduzido alguns mecanismos de segurança relevantes. Este trabalho tem como objetivo estudar o IPv6, focando-se especialmente em questões relacionadas com os mecanismos de transição do IPv4 para IPv6 e em aspetos de segurança. Proporcionando uma abordagem teórica ao protocolo e aos conceitos de segurança, este documento apresenta também uma perspetiva mais técnica da implementação do IPv6, pretendendo ser um manual de apoio aos responsáveis pela implementação da versão 6 do IP. Os três métodos de transição, que permitem a atualização do IPv4 para IPv6, são analisados de forma a apoiar a equipa na tomada de decisão sobre qual (ou quais) os métodos de transição a utilizar. Uma parte substancial do trabalho foi dedicada à seleção e estudo de vulnerabilidades que se encontram presentes no IPv6, a forma como são exploradas por parte do atacante, a forma como podem ser classificadas e os processos que diminuem o risco de exposição a essas mesmas vulnerabilidades. Um conjunto de boas práticas na administração da segurança de redes é também apresentada, para melhorar a garantia de que problemas conhecidos não possam ser explorados por utilizadores mal intencionados.

Quality-of-service aware routing for static and mobile IPv6-based low-power and lossy sensor networks using RPL

The Internet of Things (IoT) has emerged as a paradigm over the last few years as a result of the tight integration of the computing and the physical world. The requirement of remote sensing makes low-power wireless sensor networks one of the key enabling technologies of IoT. These networks encompass several challenges, especially in communication and networking, due to their inherent constraints of low-power features, deployment in harsh and lossy environments, and limited computing and storage resources. The IPv6 Routing Protocol for Low Power and Lossy Networks (RPL) [1] was proposed by the IETF ROLL (Routing Over Low-power Lossy links) working group and is currently adopted as an IETF standard in the RFC 6550 since March 2012. Although RPL greatly satisfied the requirements of low-power and lossy sensor networks, several issues remain open for improvement and specification, in particular with respect to Quality of Service (QoS) guarantees and support for mobility. In this paper, we focus mainly on the RPL routing protocol. We propose some enhancements to the standard specification in order to provide QoS guarantees for static as well as mobile LLNs. For this purpose, we propose OF-FL (Objective Function based on Fuzzy Logic), a new objective function that overcomes the limitations of the standardized objective functions that were designed for RPL by considering important link and node metrics, namely end-to-end delay, number of hops, ETX (Expected transmission count) and LQL (Link Quality Level). In addition, we present the design of Co-RPL, an extension to RPL based on the corona mechanism that supports mobility in order to overcome the problem of slow reactivity to frequent topology changes and thus providing a better quality of service mainly in dynamic networks application. Performance evaluation results show that both OF-FL and Co-RPL allow a great improvement when compared to the standard specification, mainly in terms of packet loss ratio and average network latency. 2015 Elsevier B.V. Al

Estudio IPv6

Este proyecto consiste en realizar un estudio sobre el protocolo IPv6 enfocado a la seguridad y realizar unas pruebas prácticas para poder intentar vulnerar el sistema de alguna manera mediante un software libre (Scapy).

IpViSix : Distribución LiveCD GNU/Linux con herramientas IPv6

Este documento describe qué contiene IpViSix, cómo se ha construido y para qué puede ser útil esta distribución de GNU/Linux que incorpora una serie de herramientas basadas en software libre que permiten tanto probar aplicaciones y redes como implementar servicios de red básicos.

Exploração da Implementação Actual de IPv6 no Kernel do Linux

A presente dissertação visa retratar a exploração do suporte do protocolo internet versão seis (IPv6) no kernel do Linux, conjuntamente com a análise detalhada do estado de implementação dos diferentes aspectos em que se baseia o protocolo. O estudo incide na experimentação do funcionamento em geral do stack, a identificação de inconsistências deste em relação RFC’s respectivos, bem como a simulação laboratorial de cenários que reproduzam casos de utilização de cada uma das facilidades analisadas. O objecto desta dissertação não é explicar o funcionamento do novo protocolo IPv6, mas antes, centrar-se essencialmente na exploração do IPv6 no kernel do Linux. Não é um documento para leigos em IPv6, no entanto, optou-se por desenvolver uma parte inicial onde é abordado o essencial do protocolo: a sua evolução até à aprovação e a sua especificação. Com base no estudo realizado, explora-se o suporte do IPv6 no kernel do Linux, fazendo uma análise detalhada do estudo de implementação dos diferentes aspectos em que se baseia o protocolo. Bem como a realização de testes de conformidade IPv6 em relação aos RFC’s.

INFO6003: IPv6 Impact on Security

A brief discussion of some of the impacts of introducing IPv6

Estudo do impacto do tamanho máximo da carga da trama Ethernet no perfil do Tráfego IPV6 na Internet

A transição entre a versão 4 para a versão 6 do Internet Protocol (IP) vem ocorrendo na comunidade da Internet. No entanto, a estrutura interna dos protocolos IPv4 e IPv6, em detalhe no tamanho dos seus cabeçalhos, pode provocar alterações no perfil tráfego da rede. Este trabalho estuda as mudanças nas características de tráfego de rede, avaliando o que mudaria se o tráfego gerado fosse apenas IPv6 em vez de IPv4. Este artigo estende-se uma pesquisa anterior, abordando novas questões, mas usando os registos de dados reais disponíveis publicamente. É adotada uma metodologia de engenharia reversa nos pacotes IPv4 capturados, permitindo assim inferir qual a carga original no computador tributário e em seguida reencapsular essa carga em novos pacotes usando restrições de encapsulamento IPv6. Conclui-se que, na transição de IPv4 para IPv6, haverá um aumento no número de pacotes transmitidos na Internet.

Migration strategies from IPv4 to IPv6 in a complex service provider environment

Progettazione ed implementazione di una strategia di migrazione da IPv4 a IPv6 in una realtà complessa come quella del consorzio interuniversitario CINECA. Sono stati presi in considerazione sia i livelli di rete e trasporto, sia il livello applicativo, cercando di fornire una visione completa delle problematiche incontrate. La strategia di migrazione scelta comprende le scelte tecniche fino ad ora implementate dal CINECA e i successivi passi che verranno intrapresi in futuro.

Integrating wireless sensor networks and internet of things: A coap-based approach

L'obiettivo su cui è stata basata questa Tesi di Laurea è stato quello di integrare la tecnologia delle Wireless Sensor Networks (WSN) al contesto dell'Internet delle cose (IoT). Per poter raggiungere questo obiettivo, il primo passo è stato quello di approfondire il concetto dell'Internet delle cose, in modo tale da comprendere se effettivamente fosse stato possibile applicarlo anche alle WSNs. Quindi è stata analizzata l'architettura delle WSNs e successivamente è stata fatta una ricerca per capire quali fossero stati i vari tipi di sistemi operativi e protocolli di comunicazione supportati da queste reti. Infine sono state studiate alcune IoT software platforms. Il secondo passo è stato quindi di implementare uno stack software che abilitasse la comunicazione tra WSNs e una IoT platform. Come protocollo applicativo da utilizzare per la comunicazione con le WSNs è stato usato CoAP. Lo sviluppo di questo stack ha consentito di estendere la piattaforma SensibleThings e il linguaggio di programmazione utilizzato è stato Java. Come terzo passo è stata effettuata una ricerca per comprendere a quale scenario di applicazione reale, lo stack software progettato potesse essere applicato. Successivamente, al fine di testare il corretto funzionamento dello stack CoAP, è stata sviluppata una proof of concept application che simulasse un sistema per la rilevazione di incendi. Questo scenario era caratterizzato da due WSNs che inviavano la temperatura rilevata da sensori termici ad un terzo nodo che fungeva da control center, il cui compito era quello di capire se i valori ricevuti erano al di sopra di una certa soglia e quindi attivare un allarme. Infine, l'ultimo passo di questo lavoro di tesi è stato quello di valutare le performance del sistema sviluppato. I parametri usati per effettuare queste valutazioni sono stati: tempi di durata delle richieste CoAP, overhead introdotto dallo stack CoAP alla piattaforma Sensible Things e la scalabilità di un particolare componente dello stack. I risultati di questi test hanno mostrato che la soluzione sviluppata in questa tesi ha introdotto un overheadmolto limitato alla piattaforma preesistente e inoltre che non tutte le richieste hanno la stessa durata, in quanto essa dipende dal tipo della richiesta inviata verso una WSN. Tuttavia, le performance del sistema potrebbero essere ulteriormente migliorate, ad esempio sviluppando un algoritmo che consenta la gestione concorrente di richieste CoAP multiple inviate da uno stesso nodo. Inoltre, poichè in questo lavoro di tesi non è stato considerato il problema della sicurezza, una possibile estensione al lavoro svolto potrebbe essere quello di implementare delle politiche per una comunicazione sicura tra Sensible Things e le WSNs.

Estensione del framework kura per internet of things tramite supporto distribuito coap

Realizzazione di un supporto CoAP per il framework Kura con le seguenti caratteristiche: 1. Ottima scalabilità, ad organizzazione gerarchica, con aggiunta e rimozione dinamica di nodi e gestione automatica delle disconnessioni. 2. Integrazione efficiente di tecnologie CoAP ed MQTT progettate appositamente per l’IoT tramite lo sviluppo di un pattern di comunicazione per la gestione degli scambi delle informazioni. 3. Un limitato uso di risorse con modifiche su entrambe le implementazioni standard dei protocolli usati in modo tale da adattarle agli obiettivi prefissati. Il tutto a un costo bassissimo, dato che si basa su tecnologie open e grazie alla possibilità di utilizzo su Raspberry Pi.

Propuesta de mecanismos para extender IPv6 con la facilidad de multidestino

En un mundo globalizado los ingenieros de redes tienen la difícil tarea de mejorar el ecosistema para evitar que colapse, como consecuencia del incremento progresivo de la información intercambiada. La finalidad de este trabajo fin de grado es proponer una enmienda al estándar IPv6 que añade soporte a paquetes multidestino. Primero se estudiarán los mecanismos disponibles actualmente para enviar un paquete a múltiples destinatarios en IPv6, así como sus limitaciones. A continuación, se diseñará una extensión de IPv6 en forma de cabecera, que permita indicar más de un destinatario en la misma, y se detallará el procesamiento a realizar en los routers intermedios, así como los mecanismos de retrocompatibilidad con Unicast. Además, se estudiará la integración de esta cabecera con el resto de extensiones de cabecera existentes en IPv6 y se determinará el punto óptimo de multiplexión que permita maximizar el envío de datos. Por último se plantearán múltiples escenarios de usos prácticos, así como una simulación de servidor web, y en la conclusión se analizarán los pros y contras de esta solución propuesta respecto a otras ya existentes.