Temas de pesquisa em Confiabilidade e Segurança Redes de Computadores e Sistemas Distribuídos para desenvolvimento em POC/TCC e/ou Iniciação cientíca - 2023

A confiabilidade e a segurança dos serviços de infraestrutura das redes computadores são fundamentais para suportar as novas aplicaçõe, bemcom os futuros serviços e aplicações em domínios como cidades inteligentes, saúde inteligentes, infraestrutura críticos, industrias inteligentes, tranportes inteligentes e autônomos, entre outros. No mundo cada vez mais digital e de interação com o mundo físico,  o colapso nas redes de computadores e seus serviços, e portanto na sua interaoperabilidde, significa a paralização de vários tipos de serviços em nível de aplicações aos usuários finais e as instituições. Considere o impacto de ausência de um serviço ou acesso à rede por um dia na sua vida, e os prejuízos que isso pode causar. Logo, há a exigência de construirmos sistemas em redes que sejam confiáveis e seguros de modo a mitigar o tempo de ausência das redes ou o seu funcionamento.

Ao longo do desenvolvimento da pesquisa, além da orientação teórica para compreensão do contexto e conceitos​, dentro possível haverá provimento do
material inicial sobre a revisão da literatura​, provimento de código inicial de sempregado na experimentação​, e treinamento com acompanhamento​ sobre ferramentas novas quando necessário.

O professor incentiva fortemente que os alunos busquem publicar as pesquisas desenvolvidas e irá ajudar para que o aluno consiga atingir essa meta capacitando na escrita e no desenvolvimento do pensar científico.

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Tema 1: Análise Comparativa da Confiabilidade de Protocolos de Manutenção de Pelotões de Veículos Autônomos e Conectados (CAVs)  Diante das Ações de Adversários (Atacantes) na Rede. 


Descrição: Os Veículos Autônomos e Conectados (VACs) vem ganhando atenção das indústrias automotivas, mercado e academia nos últimos anos, e espera-se que ao longo desta década os VACS e redes de VACs sejam uma realidade. A capacidade autônoma e de comunicação permitem otimizar e automatizar diferentes serviços públicos nas cidades. Os pelotões (comboios) de CAVs são um dos tipos promissores de organização de rede veícular com aplicações específicas de apoio aos diversos serviços na cidade. Entretanto, por se tratar de um sistema ciber-físico crítico há diferentes tipos de ataques visando comprometer o funcionamento destes pelotões, e que podem causar consequências catastróficas. Esta pesquisa visa investigar e implementar protocolos de formação de manutenção de pelotões VACs a fim de mantê-los operacionais ao longo do tempo e mesmo durante a presença de ataques na rede veicular, e analisar assim o seu desempenho em termos de garantia a confiabilidade da rede. 


Requisitos:
conhecimento de Programação em C++ e Domínio de shell (bash)


Este tema está associado ao projeto INSURANCE: Serviços de Comunicação Resilientes Para a Integração de Redes Ultra Densamente Conectadas

OBS: Os códigos básicos para a realização da pesquisa são oferecidos, bem como o acompanhamento para o entendimento inicial da área e do serviço investigado.


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Tema 2: Investigação de Protocolos de Comunicação Confiáveis em Redes de Veículos Aéreos Não Tripulados (UAVs)
 

Descrição: As redes de veículos aéreos não tripulados (UAVs) apoiarão muitos dos novos serviços oferecidos aos usuários, como a entrega de mercadorias, entre outros, sendo portanto de grande interesses de várias empresas, em razão de um direcionamento para uma maior regulamentação de uso e protocolos ao longo dos próximos anos. Entretanto, a comunicação entre os dipositivos UAVs precisam ser rápidas, ultra-confiáveis, e principalmente seguras. Esta pesquisa trata de investigar e implementar estratégias para manter os dados dos serviços básicos isto é os protocolos de comunicação necessários para que os UAVs (drones) componham uma rede de UAVs e continuem a operar normalmente de acordo com a sua finalidade/objetivo sem que haja algum evento crítico de falha, como, por exemplo, um drone bater num outro drone. Assume-se que haverá comunicação de UAVs com UAVs e comunicação de UAVs com estação-base (EB) com tecnologia de comunicação 5G e as futuras.


Requisitos: conhecimento de Programação em C++ e Domínio de shell (bash)


Este tema está associado ao projeto INSURANCE: Serviços de Comunicação Resilientes Para a Integração de Redes Ultra Densamente Conectadas 

OBS: Os códigos básicos para a realização da pesquisa são oferecidos, bem como o acompanhamento para o entendimento inicial da área e do serviço investigado.


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Tema 3: Configuração Topológica para Múltiplos Ambientes de redes IoT (Internet das Coisas)

 

Descrição: Os ambientes de redes estão cada vez mais integrados, heterôgeneos, e complexos à medida que novos dispositivos surgem e começam a fazer parte do nosso dia-a-dia. Logo, é um desafio manter as redes funcionando corretamente ou pelo menos com uma qualidade de serviço aceitável exigindo uma controle sobre a topologia para suportar os vários ambientes de redes. Esta pesquisa trata de investigar e implementar estratégias que possibilitam uma configuração autônoma e inteligente, isto é, em tempo real, de modo que haja uma infraestrutura de comunicação que envolva mais de um ambiente de redes, tal que os dados coletados de uma origem num tipo de rede (por exemplo rede veicular) possa ser enviado a um destino que esteja num outro tipo de rede (por exemplo, rede IoT doméstica), mas ambas as redes sejam vistas como uma grande rede virtual permitindo assim a integração dessas redes que podem ser estáticas e móveis.

Requisitos: Conhecimento de Programação em C++ e Conhecimento em shell (bash)

Este tema está associado ao projeto INSURANCE: Serviços de Comunicação Resilientes Para a Integração de Redes Ultra Densamente Conectadas


OBS:
Os códigos básicos para a realização da pesquisa são oferecidos, bem como o acompanhamento para o entendimento inicial da área e do serviço investigado.


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Tema 4: Autenticação Biométrica Baseada em Frequência Cardíaca com Extração de Características Provenientes de Sinais de Baixa Qualidade em Redes Corporais Sem Fio (WBAN) para prover segurança


Descrição: Os dispositivos vestíveis têm atraído a atenção da comunidade acadêmica e de várias indústrias, como aquelas diretamente ou indiretamente voltadas à saúdel, pelo seu potencial de uso e negócios, aumentando assim sua popularidade e apoiando múltiplas aplicações. A popularização dos dispositivos vestíveis traz grandes desafios e novas possibilidades para a autenticação de usuários. Um dos desafios consiste em como restringir o acesso aos dados e serviços apenas a usuários autorizados. Nesse contexto, a variação da frequência cardíaca coletada através dos dispositivos vestíveis demonstra um grande potencial para a autenticação de usuários. Vários dispositivos vestíveis realizam a aquisição de dados relacionados à frequência cardíaca através de um sensor óptico de fotopletismograma (PPG). Entretanto, o sinal obtido pelo sensor PPG é afetado por ruídos que dificultam a extração de características e seu uso para autenticação. Sendo assim, torna-se necessário desenvolver e implementar métodos para processar o sinal coletado antes que ele possa ser utilizado para fins de autenticação. Adicionalmente, novas técnicas de aprendizagem de máquina com baixo consumo de processamento podem auxiliar tanto na etapa de filtragem quanto na etapa de autenticação de usuário.


Requisitos:
Conhecimento em C++ para configuração dos microcontroladores
Conhecimento em Python para a filtragem e a análise dos biosinais
Conhecimento em R ou Matlab são desejáveis

Este tema está associado ao projeto HealthSense: Assessing and Protecting Privacy in Wireless Wearable Sensor Generated Medical Data (Projeto Internacional em CiberSegurança)


OBS: O tema tem ligação com probabilidade e estatística, principalmente com correlação de dados, então algum interesse nesses conceitos é necessário. Os equipamentos e os códigos básicos para a realização da pesquisa são oferecidos, bem como o acompanhamento para o entendimento inicial da área e do serviço investigado.


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Tema 5: Gestão de interações simultâneas de usuários em dispositivos IoT em casas inteligentes para garantir a segurança de dados relacionados às Atividades de Vida Diária (ADL)


Descrição: Casas inteligentes são um ramo onipresente da computação dedicado a incorporar inteligência em residências para conforto, saúde, segurança e conservação de energia. Espera-se para os próximos anos um grande aumento e a consolidação destes dispositivos IoT no nosso dia-a-dia de modo irreversível. Esta pesquisa tem como objetivo a implementação e análise de protocolos de comunicação para lidar com interações concorrentes de usuários em dispositivos em um ambiente doméstico inteligente. A partir desse cenário, surgem desafios relacionados à resolução de conflitos e separação de perfis, uma vez que vários usuários externos e domésticos interagem com o sistema simultaneamente. As interações tornam-se concorrentes quando dois ou mais usuários interagem com o mesmo dispositivo simultaneamente ou em paralelo em um determinado intervalo de tempo quando esses usuários interagem com diferentes dispositivos simultaneamente. As abordagens baseadas na visão geralmente levantam sérias preocupações com a privacidade e exigem a presença da linha de visão. Técnicas para preservar a privacidade dos usuários usando ondas de rádio para identificar pessoas são soluções possíveis, entre outros.


Requisitos: Conhecimento em C++, shell (bash) e python

Este tema está associado ao projeto INSURANCE: Serviços de Comunicação Resilientes Para a Integração de Redes Ultra Densamente Conectadas


OBS:
Os códigos básicos para a realização da pesquisa são oferecidos, bem como o acompanhamento para o entendimento inicial da área e do serviço investigado.


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Tema 6: Análise qualitativa do comportamento dos usuários na segurança de dados das Atividades de Vida Diária (ADL)
em redes IoT de casas inteligentes

Descrição: Casas inteligentes são um ramo onipresente da computação dedicado a incorporar inteligência em residências para conforto, saúde, segurança e conservação de energia. Esta pesquisa visa a implementação e análise de protocolos de comunicação para identificar melhorias de usabilidade para tornar o sistema conveniente e útil para interações de usuários em dispositivos em um ambiente doméstico inteligente. A partir desse cenário, surgem desafios relacionados a métricas qualitativas para avaliar, por exemplo, o engajamento dos usuários para verificar se eles continuarão usando ao longo do tempo ou se preferem passar por cima do controle de acesso por conveniência. Além disso, um grande desafio é definir os requisitos de provas e as configurações de bloqueio para maximizar a negação de ataque e a experiência do usuário. Park e cols. (2017) explorou os principais determinantes da aceitação do usuário de tecnologias IoT em um ambiente doméstico inteligente. Eles investigaram um modelo de pesquisa integrado com cinco fatores de usuários potenciais e um modelo de aceitação de tecnologia. Ele mostra que três motivações positivas, compatibilidade, conectividade e controle, e um obstáculo negativo, custo, são determinantes significativos do comportamento de aceitação da tecnologia dos usuários. Chalhoub et ai. (2020) desenhou e conduziu seis entrevistas em profundidade com funcionários de uma grande empresa de casa inteligente no Reino Unido (Reino Unido). Ele recomenda que as equipes de design sejam diversificadas para incluir todos os domínios, educar e motivar as equipes de design sobre UX em segurança e privacidade, abordar a UX de produtos de hardware e desenvolver soluções inovadoras para cumprir o GDPR.

Requisitos: Programação C++, Conhecimento de shell (bash) e python, Programação em R e Gnuplot
Desejável:
Conhecimento e operação do simulador NS3

Este tema está associado ao projeto INSURANCE: Serviços de Comunicação Resilientes Para a Integração de Redes Ultra Densamente Conectadas


OBS: Os códigos básicos para a realização da pesquisa são oferecidos, e há o companhamento para o entendimento inicial da área e do serviço investigado.