INE 6406 - Mobilidade em
Computação (PPGCC)
Aula 3 - Computação Móvel e Ubíqua
16.5 Segurança e Privacidade

Sistemas Voláteis: muitas questões sobre segurança e
privacidade.

1. Usuários e administradores de sistemas voláteis exigem
segurança para seus dados e recursos:



confidencialidade, integridade e disponibilidade
Confiança (base de toda a segurança) é diminuída nos sistemas
voláteis.
II. Muitos usuários se preocupam com sua privacidade.
16.5 Segurança e Privacidade

III. Usuários e administradores de sistemas voláteis exigem
segurança para seus dados e recursos:


Porque os componentes interagem espontaneamente, podendo ter
pouco conhecimento a priori uns dos outros.
IV. Muitos usuários se preocupam com sua privacidade.


Sua capacidade de controlar o acesso às informações sobre eles
mesmos.
Devido à percepção nos espaços inteligentes pelos quais os usuários
passam.
16.5 Segurança e Privacidade

As medidas para garantir segurança e privacidade das
pessoas devem ser leves:

Parcialmente, para preservar a espontaneidade das
interações.

Parcialmente, devido à interfaces com o usuário restritas
de muitos dispositivos:

“As pessoas não desejarão fazer login em uma caneta inteligente
antes de a usarem no escritório de seus anfitriões.”
16.5.1 Fundamentação

Problemas relacionados ao HW

Protocolos de segurança convencionais não são suficientes em
sistemas voláteis.

Dispositivos portáteis podem ser furtados ...

Um projeto de segurança para sistemas voláteis não deve
contar com a integridade de dispositivos.

Sistemas voláteis não tem recursos de computação suficientes
para criptografia de chave pública, mesmo usando curvas
elípticas que é a técnica mais moderna nesta linha.
16.5.1 Fundamentação

Problemas relacionados ao hardware

Criptografia simétrica pode ser usada em redes de dispositivos
de baixa potência, entretanto, surge o problema do
compartilhamento de uma chave secreta.

Energia é um problema: protocolos de segurança devem ser
projetados para minimizar a sobrecarga de comunicação, para
preservar a energia de nodos no sistema volátil.

Operação desconectada: evitar protocolos que contam com
acesso on-line contínuo a servidores.
16.5.1 Fundamentação

Novos tipos de compartilhamento de recursos:
exemplos de problemas

Novos projetos de segurança, para os exemplos a seguir:
Novos projetos de segurança ...

Os administradores de um espaço inteligente
expõem um serviço acessível ao visitante por meio
de uma rede sem fio.
Mas, a rede sem fio pode ir além dos limites do prédio, de
onde invasores poderiam intrometer-se. O serviço exige
proteção apenas para um determinado grupo de usuários.
Esses poderiam fazer objeção quanto à privacidade.
Novos projetos de segurança ...

Dois usuários de uma mesma empresa, que se
encontram em uma conferência, trocam um
documento entre seus dispositivos portáteis sem
usar fio.

A interação é num meio público de pessoas desconhecidas.
Existe um terceiro confiável (a empresa deles), na prática, pode
ser que a empresa esteja inacessível, ou pode não estar
configurada nos dispositivos de todos os usuários.
Novos projetos de segurança ...

Uma pessoa trabalhando na área médica pega um
monitor de batimentos cardíacos sem fio, de uma
caixa de dispositivos semelhantes, o liga a um paciente
e o associa ao serviço de registro de dados clínicos
desse paciente.

Pode haver um número confuso de sensores sem fio usados
para diferentes pacientes, em diferentes momentos, e é
fundamental fazer e desfazer associações com segurança entre
os dispositivos e os respectivos registros de paciente.
Novos projetos de segurança ...

Cada um desses casos é um tipo de interação
espontânea.

Cada caso levanta problemas de segurança ou
privacidade.

Nenhum deles é parecido com os padrões de
compartilhamento de recursos encontrados em Intranets
ou na Internet.
16.5.2 Algumas Soluções

Tentativas de resolver os problemas de segurança e
privacidade em sistemas voláteis.

As técnicas divergem significativamente dos padrões em
SDs.

Exploram o fato de que esses sistemas são
integrados no nosso mundo físico cotidiano, usando
evidência física em vez de evidência criptográfica, para
capturar propriedades de segurança.
Soluções ...

Autenticação baseada na localização

Associação espontânea e segura de dispositivos

Proteção à Privacidade
Autenticação baseada na localização
Associação espontânea e segura de
dispositivos
Proteção à Privacidade

Autenticação baseada em localização mostra a dificuldade
em proteger a privacidade em sistemas voláteis.

Mesmo que o usuário não revele sua identidade, ele
revela um local.

Esse local pode ser associado a outros tipos de
informação potencialmente identificadoras.

Mesmo com anonimato, sua privacidade pode ser violada.
Proteção à Privacidade

Em nível de sistema, a ameaça básica é que,
voluntariamente ou involuntariamente, os usuários
fornecem identificadores de vários tipos para espaços
inteligentes, quando os visitam ou acessam serviços.

Meios de identificação:


Endereços MAC em redes Bluetooth e IEEE 802.11
Etiquetas RFID
Proteção à Privacidade

Qualquer que seja sua origem, os identificadores podem
ser associados a um local e a uma atividade, em
determinado momento do tempo.

Assim, podem ser associadas às informações pessoais do
usuário.

Em um espaço inteligente, usuários podem ser
espionados e terem seus identificadores coletados.
Proteção à Privacidade

O espaço inteligente pode rastrear os identificadores,
pelos locais e inferir movimentos., o que leva à perda de
privacidade.

Há a idéia de substituir identificadores embutidos
(endereços MAC e RFID) em endereços soft, que podem
ser substituídos de tempos em tempos para inibir o
rastreamento.
Proteção à Privacidade

Mas, a dificuldade com endereços MAC e IP é que alterálos, causa interrupções de comunicação, o que representa
o custo exigido para se ter privacidade.

A dificuldade com RFIDs é que, embora um usuário
portando uma RFID não queira ser rastreado por
sensores “errados”, em geral ele quer que sua etiqueta
seja lida por determinados sensores “corretos” (porque
ele tem interesse em algum serviço).
Proteção à Privacidade

Uma técnica para tratar desse problema é fazer a etiqueta
usar funções de resumo (funções hash, que são
unilaterais) para substituir os identificadores embutidos e
para gerar o identificador emitido, sempre que for lido.

Apenas, um terceiro confiável, que conheça o
identificador original da etiqueta RFID, poderá descobrir
o identificador emitido, para verificar qual etiqueta foi
lida.
Proteção à Privacidade

Como as etiquetas RFID passam seus identificadores a
armazenados, por uma função resumo (hash), antes de emitílos, os invasores são incapazes de conhecer o identificador
armazenado.

Outra estratégia para ajudar a salvaguardar a privacidade é
substituir os endereços soft, que os clientes forneçam para os
serviços, por um:


identificador anônimo – escolhido aleatoriamente para todo pedido
de serviço.
ou usar um pseudônimo, um identificador falso, mas que é usado
consistentemente pelo cliente por algum período de tempo.
Proteção à Privacidade

A vantagem do pseudônimo sobre o identificador
anônimo é que um cliente construa um relacionamento
de confiança (uma boa reputação com determinado
serviço), mas sem revlar sua identidade verdadeira.

Entretanto, é trabalhoso demais para um usuário
gerenciar identificadores anônimos ou pseudônimos, de
modo que isso é feito por um componente do sistema
chamado proxy de privacidade.
Proteção à Privacidade

O proxy de privacidade é um componente em que os
usuários confiam para enviarem todos os pedidos de
serviço de forma anônima.

Cada um dos dispositivos de usuário tem um canal
privativo e seguro com o proxy de privacidade.

Esse proxy de privacidade substitui os identificadores
anônimos ou pseudônimos por todos os identificadores
verdadeiros nos pedidos de serviço.
Proteção à Privacidade

O problema do proxy é que se ele for atacado com
sucesso, a utilização do serviço pelo cliente será revelada.
O proxy não oculta quais serviços o usuário acessa.

Um invasor poderia empregar análise de tráfego entre as
mensagens que fluem em um dispositivo e as mensagens
que fluem em um serviço, e observar correlações no
tráfego, examinando fatores como instantes de tempo e
os tamanho das mensagens.
Proteção à Privacidade

Mixing é uma técnica estatística para combinar as
comunicações de muito usuários de tal maneira que os
invasores não possam desembaralhar facilmente as ações de
um usuário relativo a outro.

Assim, ajuda a salvaguardar a privacidade dos usuários.

Uma aplicação de mixing é construída montando-se uma rede
de sobreposição (overlay) de proxies que cifram, agregam,
reordenam e encaminham mensagens entre eles, através de
hops de maneira a tornar difícil correlacionar:


qualquer mensagem de cliente que entre na rede,
ou serviço com qualquer mensagem que saia dela.
Proteção à Privacidade

Cada proxy compartilha chaves apenas com os proxies
vizinhos.

É difícil comprometer a rede sem o comprometimento de
todos os proxies.

Al-Muhtadi et al. [2002] descrevem uma arquitetura para
roteamento de forma anônima de mensagens, de um cliente
para serviços em um espaço inteligente.
Proteção à Privacidade

Outra aplicação de mixing é a ocultação das localizações dos
usuários por meio da exploração da presença de muitos deles
em cada lugar, como por exemplo, num shopping center.

Beresford e Stajano [2003] descrevem um sistema para ocultar
localizações de usuários por meio de zonas de mixagem.

Zonas de Mixagem são regiões onde os usuários não acessam
serviços com reconhecimento de localização, como os
corredores entre espaços inteligentes.
Proteção à Privacidade

A idéia é que os usuários mudem seus pseudônimos nas
zonas de mixagem, onde a localização de nenhum usuário
é conhecida.

Se as zonas de mixagem forem suficientemente pequenas,
e se pessoas (usuários) passarem suficientemente por
essas zonas, então as zonas de mixagem poderão
desempenhar a função parecida com a de uma rede de
mixagem com anonimato de proxies.
Perspectiva

Os problemas de segurança relacionados ao hardware e à
espontaneidade de sistemas voláteis desafiam a nossa
capacidade de criar soluções para segurança.

Essa é uma área de pesquisa importante: a segurança e a
privacidade podem se transformar em barreiras para o
uso de sistemas voláteis.
16. 6 Adaptatividade (Adaptabilidade)

Heterogeneidade dos dispositivos:






poder de processamento,
recursos de I/O (tamanho da tela),
largura de banda da rede,
memória,
capacidade de energia.
É improvável que a heterogeneidade diminua,
significativamente, devido aos múltiplos propósitos que temos
para os dispositivos.
Adaptatividade

As demandas por locomoção (tamanho da tela) e
incorporação dos dispositivos (energia) significam que a
heterogeneidade continuará a diferir muito.

Tendência positiva (no mundo inteiro): armazenamento
persistente cada vez mais denso e com custo cada vez
mais baixo.

O que não irá mudar: mudança em tempo de execução
(condições de tempo de execução, como largura de
banda e energia) mudam significamente.
Adaptatividade

Sistemas adaptativos: aqueles que são baseados em um
modelo de recursos variáveis e que adaptam seu
comportamento, em tempo de execução, à disponibilidade de
recursos corrente.

Objetivo dos sistemas adaptativos:



acomodar a heterogeneidade,
permitindo a reutilização do software entre contextos que variam
em fatores como as capacidades do(s) dispositivo(s) e as
preferências do usuário, acomodando as condições variáveis do
recurso em tempo de execução,
adaptando o comportamento do aplicativo sem deturpar suas
propriedades fundamentais.
Adaptatividade

Atingir esses objetivos poder ser extremamente dificil.

Duas áreas de adaptatividade:

Adaptação de conteúdo com reconhecimento de contexto

Adaptação a sistema de recursos variáveis
16.6.1 Adaptação de conteúdo com reconhecimento de
contexto

Aplicações multimídias funcionam fazendo fluir dados
multimídia: imagens, áudio e vídeo.

Alguns dispositivos nos sistemas voláteis podem fornecer
conteúdo multimídia.

Mas, geralmente o conteúdo que um serviço precisa
distribuir para determinado dispositivo é uma função do
contexto:
Adaptação de conteúdo com reconhecimento de
contexto

Contexto: o lado produtor de mídia deve levar em conta não apenas
os recursos do dispositivo consumidor, mas também as preferência
dos usuários.

Um usuário pode preferir texto à imagem em um tela pequena;

Outro, pode preferir saída de áudio à saída visual.

Os itens de um conteúdo que o serviço distribui pode exigir uma
interação mais direta com o usuário:

Os recursos numa mapa de uma região dependerão se o usuário é um
turista (atrações) ou um trabalhador (pontos de acesso a um serviço).

Em um dispositivo com limitações de tela é mais provável que o mapa
seja legível, se mostrar apenas um tipo de recurso
Adaptação de conteúdo com reconhecimento de
contexto

Trabalho demais para autores de conteúdo multimídia
produzirem soluções individuais para vários contextos
diferentes.

A alternativa é adaptar os dados originais para uma forma
conveniente, por meio de programas:




selecionando-os,
gerando conteúdo a partir deles,
ou transformando-os,
ou qualquer combinação destes três processos.
Adaptação de conteúdo com reconhecimento de
contexto

As vezes, os dados originais são expressos
independentemente de como são apresentados (XML) e
scripts em XSLT seriam usados para criar formas
representáveis de conteúdos multimídia para
determinado contexto.

Em outros casos: os dados originais já são um tipo de
conteúdo multimídia (imagens).
Adaptação de conteúdo com reconhecimento de
contexto

A adaptação do conteúdo pode ocorrer dentro dos tipos de
mídia:



Selecionar dados do mapa;
Reduzir a resolução de uma imagem.
A adaptação do conteúdo pode ocorrer entre os tipos de
mídia:


converter texto em áudio (fala):
ou converter áudio (fala) em texto;
De acordo com as preferências do usuário, ou de acordo com o
recurso de saída do dispositivo consumidor ser uma tela ou
saída de áudio.
Adaptação de conteúdo com reconhecimento de
contexto

O problema de adaptação de conteúdo tem recebido muita
atenção para os sistemas cliente-servidor na Internet.

O modelo da Web: a adaptação deve ocorrer na infraestrutura mais rica em recursos – no próprio serviço ou num
proxy – e não no cliente sem tantos recursos.

W3C (World Wide Web Consortium) e a OMA (Open
Mobile Alliance) tem padrões para que os recursos e as
configurações dos dispositivos dos usuários podem se
expressos com alguns detalhes.
Adaptação de conteúdo com reconhecimento de
contexto

W3C produziu a especificação para o perfil CC/PP (Composite
Capabilities/Preferences) para permitir que dispositivos
especifiquem seus recursos e configurações, como tamanho de
tela e largura de banda.

OMA produziu a especificação de perfil de agente de usuário, que
fornece um vocabulário CC/PP para telefones móveis.

Um servidor (que detém um serviço) recupera a especificação
para fornecer o conteúdo correspondente e armazena a
especificação em cache para uso futuro.
Adaptação de conteúdo com reconhecimento de
contexto

Um tipo de adaptação importante para dispositivos com
largura de banda limitada é compactação do conteúdo
multimídia.

Uma arquitetura que resolve adaptação tem proxies que
realizam a compactação dinamicamente entre serviços e
clientes.
Adaptação de conteúdo com reconhecimento de
contexto (Sistemas Voláteis)

Quando se trata de sistemas voláteis, como os espaços
inteligentes, é preciso rever algumas suposições para
adaptação na escala da Internet.

Os sistemas voláteis são mais exigentes.

Podem requerer adaptação entre qualquer par de
dispositivos associados dinamicamente.

Neste caso, a adaptação não está restrita aos dispositivos
clientes de um serviço particular (como na Internet)
Adaptação de conteúdo com reconhecimento de
contexto

Em sistemas voláteis existem, potencialmente, muito mais
provedores de serviços, cujos conteúdos precisam ser
adaptados.

Duas implicações:

Os espaços inteligentes devem fornecer proxies em sua infraestrutura, para adaptar conteúdo entre componentes voláteis.

Necessidade de examinar melhor quais tipos de adaptação de
conteúdo podem e devem ser realizados em dispositivos
pequenos.
Adaptação de conteúdo com reconhecimento de
contexto

Das implicações, temos duas consequências:

Mesmo que exista um proxy de adaptação, um dispositivo precisa enviar
seus dados para esse proxy.
E comunicação é mais dispendiosa, comparada com o processamento, com
relação à energia.

Pode ser mais eficiente, com relação à energia, compactar os dados antes
da transmissão.

Entretanto, os acessos à memória durante a compactação e
descompactação tem forte efeito sobre o consumo de energia.

Mas, em termos de energia, compactar antes de transmitir, proporciona
uma economia de energia, comparada à transmissão de dados sem
compactação.
16.6.2 Adaptação a sistema de recursos variáveis

Suporte do sistema operacional para adaptação a
recursos voláteis.

Tirando proveito dos recursos do espaço inteligente.
16.6.3 Resumindo ...

Duas categorias principais de adaptação nos sistemas voláteis.

Motivadas pela sua heterogeneidade e pela volatilidade de suas
condições de execução.

Adaptação de dados multimídia no contexto do consumidor
de mídia:



características do dispositivo,
tarefa do usuário do dispositivo,
adaptação para os níveis dinâmicos dos recursos do sistema, como
energia e largura de banda.
16.6.3 Resumindo ...

Argumentos:

Melhor produzir software adaptativo que pudesse acomodar
condições variadas, de acordo com um modelo de variação
bem compreendido,

Do que desenvolver SW e HW de maneira ad hoc, à medida
que surgir a necessidade.
16.6.3 Resumindo ...

Dificuldades:

Produzir software adaptativo é difícil e não existe um
acordo geral de como fazer isso:

Os próprios modelos de variação – sobre como prover
recursos para mudanças de níveis e sobre como reagir quando
eles mudam – podem ser difíceis de inferir com qualquer
generalidade.
16.6.3 Resumindo ...

Existem desafios de engenharia de software adaptativo:

encontrar pontos de adaptação convenientes em software já
existente, exige um conhecimento profundo do seu funcionamento;

criar um novo software adaptativo, existe uma série de técnicas de
engenharia de software, como a programação orientada a aspectos,
para ajudar os programadores a gerenciar a adaptação.
16.6.3 Resumindo ...

Engenharia de controle e automação ou engenharia de
controlo e automação, comumente chamada de
"mecatrônica", é a área dentro da engenharia voltada ao
controle de processos industriais utilizando-se para isso de
elementos sensores, elementos atuadores, sistemas de
controle, Sistemas de Supervisão e Aquisição de Dados e
outros métodos que utilizem os recursos da elétrica,
eletrônica, da mecânica e da ciência da computação.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Engenharia_de_controle_e_autom
ação