computação móvel e ubiqua

Computação Móvel e Ubíqua

Adryelli Nataly – Danilo Carlos Darlan Florêncio – Mayara De Souza

Computação Móvel e Ubíqua - UPE

Roteiro


o Introduçãoo Associaçãoo Interoperabilidadeo Percepção e Reconhecimento de contextoo Segurança e Privacidadeo Adaptabilidadeo Aplicações Práticaso Exposição do Vídeo

Introdução

Introdução

A computação Móvel e Ubíqua surgiu devido à miniaturização dos dispositivos e da conectividade sem fio.


Introdução

Computação Móvel. A computação móvel surgiu como um paradigma no qual os usuários poderiam carregar seus computadores pessoais e manter certa conectividade com outras máquinas. Por volta de 1980, tornou-se possível construir computadores pessoais leves o suficiente para serem carregados e que podiam ser conectados a outros computadores por meio de linha telefônica, através do modem.


Computação Ubíqua. Mark Weiser cunhou o termo computação ubíqua em 1988, em seu artigo “ O computador do século 21” [Weiser 1991]. “ Ubíquo” significa “em toda parte”. Weiser percebeu a predominância cada vez maior dos dispositivos de computação levando em consideração as mudanças revolucionárias na maneira como usaríamos o computador.

Introdução

Computação Móvel e Ubíqua - UPE Mark Weiser (*23/07/1952 - † 27/04/1999)

Um caminho diferente da evolução tecnológica levou à computação de mão (Handheld Computing) : O uso de aparelhos que cabem na mão, incluindo os assistentes digitais pessoais (PDAs), os telefones móveis e outros aparelhos mais especializados operados manualmente.

Introdução



Introdução Subáreas da computação Ubíqua

Computação acoplada ao corpo (Wearable computing). Os usuários levam equipamentos de computação acoplados a si mesmo, presos nos tecidos de suas roupas ou dentro deles, ou transportados em seus próprios corpos, como relógios, jóias ou óculos.

O reprodutor de fotos em guarda-chuva para Experiências em dias chuvosos. Universidade de Keio


Computação com reconhecimento de contexto. É onde os sistemas de computadores adaptam seu comportamento automaticamente, de acordo com as circunstâncias físicas. Essas circunstâncias podem, em principio, ser algo fisicamente medido ou detectado como a presença de um usuário, a hora do dia ou as condições atmosféricas.

Microsoft Easyliving

Introdução Subáreas da computação Ubíqua


Introdução - Sistemas Voláteis

São sistemas voláteis por que o conjunto de usuários, hardware e software nos sistemas móveis e Ubíquos é altamente dinâmico, e muda de maneira imprevisível. Onde certas mudanças são comuns, em vez de excepcionais.



As formas relevantes de volatilidade incluem:

Falhas de dispositivos e enlaces de comunicação

Mudanças nas características de comunicação, como a largura da banda

A criação e a distribuição de associações – Relacionamentos de comunicação lógicos - entre os componentes de software residentes nos dispositivos


Espaços Inteligentes (Smart spaces) . Os espaços físicos são importantes, pois eles formam a base da computação móvel e Ubíqua. Um espaço inteligente é qualquer local físico com serviços incorporados – isto é, serviços fornecidos apenas ou principalmente dentro de um espaço físico.



Introdução - Sistemas VoláteisModelo de Dispositivo. Com o surgimento da computação móvel e ubíqua, uma nova classe de dispositivos de computação está se tornando parte dos sistemas distribuídos. Esses dispositivos são limitados em sua fonte de energia e em seus recursos de computação.

Energia limitada.

Restrições de recurso

Sensores e controladores

Partículas

Telefones com câmaras



Conectividade Volátil. Todos os dispositivos de interesse apresentados têm alguma forma de conectividade sem fio e podem ter várias. As tecnologias de conexão ( seja Bluetooth, WiFi, GPRS, etc.) variam em sua largura de banda e latência nominais, sem seus custos de energia e no fato de existirem ou não custos financeiros de comunicação.

Desconexão

Largura de banda e latência variáveis.



Interação espontânea. Em um sistema volátil, os componentes rotineiramente mudam o conjunto de componentes com quer se comunicam à medida que se movem ou que outros componentes aparecem em seu ambiente.

Associações previamente configuradas. São orientadas a serviços; Isto é, os clientes têm uma necessidade a longo prazo de usar um serviço específico e, portanto, elas são previamente configuradas para serem associadas a eles.


Previamente configurada Espontânea

Orientada a seres humanos:Navegador web e servidores web

Orientada a serviços:Cliente e servidor de email

Orientada a dados:Aplicativos de compartilhamento de arquivo P2P

Fisicamente orientada:Sistemas móveis e Ubíquos


Figura 16.2 Exemplos de associação previamente configurada versus espontânea


Menor confiança e privacidade. A segurança em sistemas distribuídos é baseada em hardware e software confiáveis – a base da computação confiável. Mas nos sistemas voláteis a confiança é problemática, devido a interação espontânea.


Associação

Associação


Associação. Os componentes dos dispositivos se associam aos servidores no espaço inteligente ou fornecem serviços para componentes em qualquer parte do espaço inteligente (ou ambos).

O problema da associação e o princípio do limite. Uma vez que um dispositivo possa se comunicar no espaço inteligente, ele se depara com o problema de associação.

Associação


O princípio do limite diz que espaços inteligentes precisam ter limites de sistema que correspondam precisamente aos espaços significativos, de acordo com eles são normalmente definidos territorial e administrativamente [kindberg e Fox 2001].

Associação – Serviços de Descoberta


Um serviço de descoberta é um serviço de diretório no qual os serviços de um espaço inteligente são registrados e pesquisados por meio de seus atributos , mas cuja implementação leva em conta as propriedades voláteis dos sistema.

Os problemas as serem tratados em um serviço de descoberta são:

Pouco esforço, associação apropriada Descrição do serviço e linguagem de consulta Descoberta especifica do espaço inteligente Implementação do diretório Volatilidade do serviço

Associação – Jini


Jini. É um sistema projetado para ser usado por sistemas móveis e Ubíquos. Ele é totalmente baseado em JAVA – ele presume que máquinas virtuais JAVA são executadas em todos os computadores, permitindo que eles se comuniquem uns com os outros por meio de RMI, ou eventos e façam o download de código conforme for necessário.

Associação Física

Interação Humana na descoberta do escopo. Este é o caso onde o ser humano fornece entrada para o dispositivo para configurar a abrangência da descoberta.

Percepção e canais fisicamente restritos para a descoberta de escopo. Uma possibilidade menos trabalhosa é o usuário usar um sensor no seu dispositivo.


Associação Direta

Associação direta. O último conjunto de técnicas, onde o ser humano usa um mecanismo físico para associar dois dispositivos diretamente, sem usar um serviço de descoberta.



Associação Direta

Percepção de endereço

Estímulo físico

Correlação temporal ou física

Interoperabilidade

Interoperabilidade

O que é?

Dificuldade de comunicação.

Duas principais estratégias.

-N Interfaces = N² Adptadores

-Pipes(Transporte de dados) do UNIX, Web


Interoperabilidade

Programação orientado a dados - Sistemas baseados em eventos.

(Geradores de eventos) - Espaços de tuplas (Tuplas específicas do aplicativo e base para associação)

Baseados em eventos X Espaços de tuplas


Interoperabilidade

Interação direta com o dispositivo

- Jetsend (Ausência de drivers )

- Speakeasy


Percepção e Reconhecimento de

contexto

Percepção e Reconhecimento do Contexto

• Integração com o mundo físico

• Contexto é um aspecto de circunstâncias físicas, de relevância para o comportamento do sistema.


Sensores

• Combinação de hardware e/ou software usada para medir valores contextuais.

Exemplos:

Computação Móvel e Ubíqua - UPEz

Arquiteturas de Sensoriamento

• Integração de sensores idiossincráticos;• Abstração dos dados do sensor;• Combinação das saídas dos sensores;• Contexto Dinâmico;


Sensoriamento dentro de uma infraestrutura

• Utilização de software/hardware a fim de reconhecer o contexto do ambiente.

• Os elementos de contexto são construídos a partir de componentes distribuídos. Geradores adquirem dados brutos dos sensores e fornecem esses dados aos Interpretadores.


Redes de sensores sem fio

• Conjunto de sensores de um sistema volátil.• Interação de pequenos dispositivos de baixo

custo, os nós, cada um com seus recursos para sensoriamento, computação e comunicação sem fio.


Processamento na rede

• Significa o processo entre os nós na rede, ou seja, o ciclo de execução, agregar valores, examinar, filtrar, ativar e desativar dados trafegados.


Interligação em rede tolerante a rompimento

• São usados pelo protocolo para obter transferências de camada mais alta em redes voláteis (e normalmente heterogêneas).

• Em vez de contar com conectividade contínua entre dois pontos extremos fixos, a comunicação se torna oportunista, ou seja, os dados são transferidos como e quando puderem ser.


Modelos de programação orientados a dados

• Os modelos são:Difusão direcionada: o programador especifica

interesses, que são declarações de tarefas injetadas no sistema em certos nós chamados de coletores.


Percepção de Localização

• É o que mais focado dentro da computação ublíqua.

• São projetados para obter dados sobre a posição dos objetos dentro de alguma região de interesse.

• Rastreamento


Arquitetura para percepção de localização

• As principais características exigidas para os sistemas de localização são:

1. Generalidade dos tipos de sensores usados à percepção da localização;

2. mudança na escala com relação ao número de objetos a serem localizados e à taxa de eventos de atualização de posicionamento que ocorrem na movimentação de objetos.


Pilha de localização

• Divide o sistema de percepção da localização em camadas:

1. camada de sensores: contem drives para extrair dados brutos;

2. camada de medidas: transforma os dados brutos em tipos de medidas comuns;

3. camada de fusão: combina as medidas de diferentes sensores.


Segurança e Privacidade

Questões de segurança e privacidade em sistemas voláteis

• Primeiro – Exige-se segurança para dados e recursos (confidencialidade , integridade e disponibilidade).

• Segundo – Preocupa-se com a privacidade.


Fundamentação

• A segurança e a privacidade são complicadas nos sistemas voláteis, por problemas relacionados ao hardware, como a escassez de recursos, e porque sua espontaneidade leva a novos tipos de compartilhamento de recursos.


Problemas relacionados ao hardware

• Primeiro – dispositivos moveis apresentam mais facilidade para roubo e falsificação que PC’s em salas trancadas.

• Segundo - Nos sistemas voláteis, às vezes os dispositivos não tem recursos de computação suficientes para a criptografia assimétrica, o mesmo usando criptografia elíptica.

• Terceiro - A energia também é uma vulnerabilidade.• Quarto – Operações desconectadas.


Novos tipos de compartilhamento de recursos e alguns problemas

• Exposição de documentos e serviços através de redes sem fio.

• Compartilhamento de documentos por aparelhos moveis sem uso de fios.

• Reutilização de sensores sem fio.


Algumas soluções

• Associação espontânea e segura de dispositivos – O objetivo é criar um canal seguro entre dois dispositivos, trocando uma chave de sessão com segurança entre eles e usando-a para cifrar sua comunicação em W.

• Então:

- É necessário estabelecer uma conexão segura com um servidor de projetor ou impressora.

- Exigi-se uma comunicação fora da faixa de comunicação.

- Usar um canal secundário com certas propriedades físicas. No caso a propagação de sinal é restrita em ângulo, alcance ou temporização (ou uma combinação deles).


Dispositivos

• Em um cenário, um dos dispositivos gera uma chave de sessão e a envia para outro por meio de um canal de recepção restrita, que fornece certo grau de sigilo.

• Exemplos de dispositivos:

- Contato físico.

- Infravermelho.

- Áudio.

- Laser.

- Código de barras e câmaras.


Alguns estratégias para se obter segurança

• Implantar tecnologias em circunstâncias apropriadas.

• Uso de canal restrito para autenticar fisicamente a chave pública de um dispositivo o qual envia para outro dispositivo.

• Utilização de canais fisicamente restritos fazendo os dispositivos trocarem de chave de sessão de forma otimista, mas sem segurança, assim usando um canal fisicamente restrito para validar a chave.


Algumas técnicas para validar uma chave

• Códigos de resumo exibidos• Ultra-som


Autenticação baseada na localização

• Descreve um protocolo onde se autentica as localizações dos clientes usando um canal fisicamente restrito que penetra o espaço inteligente, mas não tem alcance além dele.

• Também existe um Proxy de autenticação de localização incorporado do espaço inteligente correspondente.


Proteção a privacidade

• A autenticação baseada na localização demonstra uma contrapartida que torna difícil proteger a privacidade em sistemas voláteis, pois mesmo que o usuário negue sua identidade, ele revela um local que pode ser involuntariamente associado a outros tipos de informações potencialmente identificadoras.


Facilidades para invasão

• Um dos primeiros erros é o fornecimento de nomes e endereços em acesso ao serviço.

• As interfaces de rede Bluetooth, ou IEEE 802.11, em seus dispositivos pessoais, mantêm cada uma um endereço MAC constante que é visível para outros dispositivos, como os pontos de acesso.

• Os usuários portarem etiquetas RFID , então os espaços inteligentes podem identificar essas etiquetas e assim levantar informações sobre os usuários ou objetos.


Endereços MAC e RFIDs

• Esses endereços apesar de suas vantagens e praticidade, obtêm alguns problemas:

- As dificuldades com endereços MAC é que alterá-los causa interrupções da comunicação, as quais representam o custo exigido para se ter privacidade.

- Com as RFIDs é que, embora um usuário portando uma RFID não queira ser rastreado pelos sensores “errados”, em geral ele quer que sua etiqueta RFID seja lida por determinados sensores “corretos”


Soluções

• Uma solução para a etiqueta é fazer com que a mesma etiqueta use funções de resumo(unilaterais) para substituir o identificador embutido para gerar o identificador emitido sempre que for lido. Existindo assim um terceiro participante que utiliza um identificador para reconhecer a etiqueta original.

• Com os identificadores de software que os clientes fornecem para os servidores, uma estratégia óbvia para ajudar a salvarguardar a privacidade é substituir por um identificador anônimo.


• Para auxiliar o usuário com os identificadores anônimos ou pseudônimos, existi o proxy de privacidade:

- Que é um componente em que o usuário confia para encaminhar todos os pedidos de forma

anônima.

• Mistura (Mixing) é uma técnica estatística para combinar as combinações de todos os usuários de tal maneira que os invasores não possam desembaralhar facilmente as ações de um usuário do outro e, assim ela ajuda a salvarguardar a privacidade dos usuários.

- A mistura tem a função de construir uma rede de sobreposição de proxies que cifram, agregam, reordenam e encaminham mensagens entre eles mesmos por vários hops.

- Outra aplicação das misturas é a ocultação das localizações dos usuários por meio da exploração da presença de muitos deles em cada lugar.


Adaptabilidade


Adaptabilidade

• O objetivo dos sistemas adaptativos é acomodar a heterogeneidade, permitindo a reutilização de software entre contextos que variam em fatores como a capacidade do dispositivo e as preferências do usuário, e acomodar as condições variáveis do recurso em tempo de execução.

Aplicações Práticas


Projetos 1988-1995

LiveBoard

A idéia desta solução é ser um quadro-negro eletrônico, sensível ao toque e armazenando informações inseridas através de uma caneta. Hoje esse produto já é realidade em escolas de ponta.


Já ultrapassado, este protótipo foi nada mais que um notebook com microfone e caneta eletrônica acoplada, com comunicação por rádio a 240kbps - um avanço para a época. Era um dispositivo fixo, sem mobilidade.

Projetos 1988-1995


Pequeno dispositivo portátil com tela sensível ao toque para a entrada de informações. Era ligado automaticamente quando o usuário interagia. Através de conexões infra-vermelho se comunicava com outros dispositivos. Pode-se dizer que este protótipo foi o avô da agenda eletrônica.

Projetos 1988-1995

Microsoft Easyliving 1997

• Sensibilidade à Localização

• Computação Desagregada

Principais Funcionalidades:

EyeStop 2009

É um projeto de parada de ônibus interativa, dentro da perspectiva dos moliários urbanos inteligentes (smart urban furniture).

OBRIGADO !

Referências

Araujo, Regina Borges de. Computação Ubiqua: Tecnicas,tecnologias e Desafios.

COULORIS, George; DOLLIMORE, Jean; KINDBERG, Tim. Sistemas Distribuidos conceitos e projeto.

Computação Ubiqua. Disponível em: http://www.gta.ufrj.br/~rezende/cursos/eel879/trabalhos/ubiquitous/

Projeto EyeStop.Disponível em: http://senseable.mit.edu/eyestop/

Midia Locativa – Projeto EyeStopDisponível em: http://www.andrelemos.info/midialocativa/labels/midia%20locativa.html

Computação UbíquaDisponível em : http://www.wikipedia.com

Computação Móvel e Ubíqua

Darlan Florêncio de Arruda

Email: [email protected]: darlan.arruda

Msn: [email protected]: @darlanflorencio

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