Titulo Estágio
Segurança na Internet dos Objetos
Área Tecnológica
Comunicação Telemática
Local do Estágio
Centro de Informática e Sistemas da Universidade de Coimbra, Lab. Comunicações e Telemática
Enquadramento
As redes de sensores constituem atualmente uma tecnologia muito promissora e com inúmeros cenários práticos de aplicação, que vão desde a monitorização do ambiente, controlo de edifícios inteligentes, monitorização de funções fisiológicas vitais, até às aplicações industriais ou militares. Os sensores são na prática dispositivos autónomos de baixo custo e dispõem de capacidade limitada de processamento e memória, bem como restrições ao nível da energia de que dispõem para desempenhar as tarefas para as quais são programados. As redes de sensores encontram-se progressivamente a evoluir para cenários de aplicação em que no futuro os sensores estarão integrados de forma totalmente transparente com a Internet. Desta forma, aplicações ubíquas serão integradas no nosso dia-a-dia e sensores inteligentes possuirão a capacidade para comunicar com outros equipamentos através da Internet. Espera-se que num futuro não muito distante seja habitual ambientes domésticos ou industriais fazerem uso de sensores e actuadores com a capacidade de comunicar recorrendo a protocolos e aplicações alicerçadas no Protocolo IPv6, graças ao trabalho de normalização recentemente levado a cabo em alguns grupos do IETF (http://www.ietf.org, Internet Engineering Task Force).
Para que esta integração seja de facto uma realidade diversas soluções tecnológicas deverão dar origem a uma arquitetura que permita a integração de aplicações sensoriais com a Internet. Um componente importante desta arquitetura encontra-se já construído graças ao trabalho do IETF, trata-se de uma camada de adaptação que permite o transporte do protocolo IPv6 em redes de sensores, a camada 6LoWPAN (http://tools.ietf.org/wg/6lowpan/). Com a adopção desta tecnologia passa a ser possível programar sensores inteligentes capazes de comunicar diretamente com outros equipamentos na Internet recorrendo ao Protocolo IPv6. Diversos outros problemas estão no entanto por resolver no contexto desta arquitetura de integração, entre os quais um particularmente importante: a segurança. Dadas as limitações típicas em termos de hardware (em particular, energia e capacidade computacional limitadas) dos sensores sem fios, torna-se particularmente importante abordar de que forma poderemos no futuro integrar sensores com a Internet de forma segura, do ponto de vista das comunicações e também das ameaças tradicionalmente presentes na Internet.
Considerando os objectivos referidos, o presente estágio visa abordar o problema da integração segura de sensores (objetos inteligentes) com a Internet. Esta integração irá no futuro materializar aquilo que atualmente os investigadores referem como sendo a Internet dos objetos, ou Internet of Things (http://en.wikipedia.org/wiki/Internet_of_Things). Neste contexto, assume particular importância estudar de que forma a segurança pode ser incluída na camada 6LoWPAN e de que forma a gestão de chaves de segurança pode ser implementada de forma apropriada às restrições dos sensores.
O trabalho a desenvolver no presente estágio focar-se-á no desenvolvimento e teste de mecanismos de segurança apropriados à integração de sensores inteligentes com a Internet ao nível da camada de rede, com recurso ao Protocolo IPv6. Neste contexto, assumirá particular importância o desenvolvimento e teste de mecanismos de segurança de sensores para a camada de adaptação 6LoWPAN do IETF, bem como os mecanismos de gestão de chaves necessários à manutenção de níveis de segurança pré-definidos para as redes de sensores com 6LoWPAN.
Objetivo
Os objectivos do estágio centram-se no estudo e aplicação de mecanismos de segurança a ambientes de comunicação de sensores inteligentes com a Internet, em particular no contexto da utilização da tecnologia 6LoWPAN. O objectivo destes mecanismos de segurança será o de contribuir para a implementação bem sucedida de ambientes de comunicação que permitam no futuro a integração de aplicações sensoriais ubíquas com a Internet, no contexto de um arquitetura de integração para a Internet dos objetos.
Ao presente trabalho deverão candidatar-se alunos motivados para a realização de investigação e com gosto por trabalho Laboratorial. O interesse pelas áreas de redes de computadores e segurança é igualmente desejável. O aluno terá oportunidade de estudar as principais soluções de segurança actualmente utilizadas e em desenvolvimento para ambientes de integração de sensores com a Internet, bem como participar no desenvolvimento de novas soluções.
O estágio terá uma forte componente de investigação e testes, bem como de programação de sensores utilizando os sistemas operativos Contiki (http://www.sics.se/contiki/) e TinyOS (http://www.tinyos.net/). Dado o seu carácter de investigação, espera-se que o trabalho a desenvolver resulte na elaboração de propostas científicas a publicar em conferências internacionais nas áreas de segurança em redes de sensores e redes de computadores.
Plano de Trabalhos - Semestre 1
Durante o primeiro semestre o estagiário deverá efectuar um estudo sobre o estado da arte das soluções de segurança disponíveis para ambientes de integração de sensores com a Internet, bem como da tecnologia 6LoWPAN (http://tools.ietf.org/wg/6lowpan/). O primeiro semestre servirá igualmente para a habituação do aluno à programação utilizando os sistemas operativos Contiki e TinyOS.
Como resultado final do trabalho a desenvolver durante o primeiro semestre, serão propostos os mecanismos de segurança a implementar e testar durante a segunda parte do estágio, bem como os testes a levar a cabo para a sua validação. Desta forma, os objectivos do primeiro semestre são os seguintes:
1. Estudo do estado da arte das soluções atuais de comunicação que possibilitam a integração de redes de sensores inteligentes com a Internet.
2. Estudo do estado da arte das soluções atuais de segurança para a integração de redes de sensores inteligentes com a Internet.
3. Familiarização com o ambiente de programação de sensores sem fios utilizando os sistemas operativos Contiki e TinyOS.
4. Proposta de mecanismos de segurança aplicáveis à integração de sensores com a Internet, em particular mecanismos integrados na camada 6LoWPAN e de gestão de chaves.
5. Identificação dos testes a efetuar para validação dos mecanismos de segurança propostos anteriormente. Destes testes farão parte testes à manutenção do nível esperado de segurança nas comunicações em rede na presença de ataques.
6. Elaboração da documentação (em cada uma das fases) e relatório intermédio de estágio.
Plano de Trabalhos - Semestre 2
Durante o segundo semestre o estagiário deverá implementar os mecanismos de segurança definidos na primeira parte do estágio. Os testes necessários à validação destes mecanismos serão realizados em ambiente Laboratorial e com ligação dos sensores à Internet utilizando o protocolo IPv6. Espera-se desta forma utilizar cenários reais que permitam a validação correta dos mecanismos de segurança a desenvolver no contexto da integração dos sensores com a Internet. Os objectivos para o segundo semestre são desta forma os seguintes:
1. Implementação dos mecanismos de segurança e sua integração nos sistemas operativos Contiki e TinyOS.
2. Teste e avaliação do funcionamento dos mecanismos de segurança implementados em ambiente Laboratorial e ambiente real (ligação dos sensores à Internet utilizando IPv6). Estes testes permitirão aferir da manutenção de níveis aceitáveis de segurança na presença de ataques.
3. Produção de propostas científicas a submeter a conferenciais internacionais nas áreas de redes de sensores e segurança.
4. Elaboração da documentação (em cada uma das fases) e relatório final de estágio.
Condições
O aluno irá desenvolver o seu trabalho nas instalações do Laboratório de Comunicações e Telemática do CISUC, onde disporá de um local de trabalho fixo bem como de todos os recursos necessários. O Laboratório dispõe igualmente de sensores de diversos tipos e do equipamento necessário à implementação e teste das soluções a desenvolver.
Observações
Para qualquer dúvida ou esclarecimento por favor contacte jgranjal@dei.uc.pt (Gab. D3.22).
Orientador
Jorge Granjal
jgranjal@dei.uc.pt 📩