Security Management Framework for the Internet of Things

The increase in the design and development of wireless communication technologies offers multiple opportunities for the management and control of cyber-physical systems with connections between smart and autonomous devices, which provide the delivery of simplified data through the use of cloud computing. Given this relationship with the Internet of Things (IoT), it established the concept of pervasive computing that allows any object to communicate with services, sensors, people, and objects without human intervention. However, the rapid growth of connectivity with smart applications through autonomous systems connected to the internet has allowed the exposure of numerous vulnerabilities in IoT systems by malicious users. This dissertation developed a novel ontology-based cybersecurity framework to improve security in IoT systems using an ontological analysis to adapt appropriate security services addressed to threats. The composition of this proposal explores two approaches: (1) design time, which offers a dynamic method to build security services through the application of a methodology directed to models considering existing business processes; and (2) execution time, which involves monitoring the IoT environment, classifying vulnerabilities and threats, and acting in the environment, ensuring the correct adaptation of existing services. The validation approach was used to demonstrate the feasibility of implementing the proposed cybersecurity framework. It implies the evaluation of the ontology to offer a qualitative evaluation based on the analysis of several criteria and also a proof of concept implemented and tested using specific industrial scenarios. This dissertation has been verified by adopting a methodology that follows the acceptance in the research community through technical validation in the application of the concept in an industrial setting.O aumento no projeto e desenvolvimento de tecnologias de comunicação sem fio oferece múltiplas oportunidades para a gestão e controle de sistemas ciber-físicos com conexões entre dispositivos inteligentes e autônomos, os quais proporcionam a entrega de dados simplificados através do uso da computação em nuvem. Diante dessa relação com a Internet das Coisas (IoT) estabeleceu-se o conceito de computação pervasiva que permite que qualquer objeto possa comunicar com os serviços, sensores, pessoas e objetos sem intervenção humana. Entretanto, o rápido crescimento da conectividade com as aplicações inteligentes através de sistemas autônomos conectados com a internet permitiu a exposição de inúmeras vulnerabilidades dos sistemas IoT para usuários maliciosos. Esta dissertação desenvolveu um novo framework de cibersegurança baseada em ontologia para melhorar a segurança em sistemas IoT usando uma análise ontológica para a adaptação de serviços de segurança apropriados endereçados para as ameaças. A composição dessa proposta explora duas abordagens: (1) tempo de projeto, o qual oferece um método dinâmico para construir serviços de segurança através da aplicação de uma metodologia dirigida a modelos, considerando processos empresariais existentes; e (2) tempo de execução, o qual envolve o monitoramento do ambiente IoT, a classificação de vulnerabilidades e ameaças, e a atuação no ambiente garantindo a correta adaptação dos serviços existentes. Duas abordagens de validação foram utilizadas para demonstrar a viabilidade da implementação do framework de cibersegurança proposto. Isto implica na avaliação da ontologia para oferecer uma avaliação qualitativa baseada na análise de diversos critérios e também uma prova de conceito implementada e testada usando cenários específicos. Esta dissertação foi validada adotando uma metodologia que segue a validação na comunidade científica através da validação técnica na aplicação do nosso conceito em um cenário industrial

Anomaly-based Techniques for Web Attacks Detection

The widespread use of the Internet comes accompanied with severe threats for web applications security. Intrusion Detection Systems (IDS) have been considered to deal with the diversity and complexity of web attacks. In this context, this work proposes an algorithm for web attack detection, exploring ananomaly-based technique: the wavelet transform. The proposed algorithm analyzes anomalies within variations on characters frequencies in web requests. Experimental results show high rates of detection without false positive occurrences.Keywords: Web Attacks, Anomaly Detection, Wavelet Transform, Web Applications

Desvendando Ring Paxos: Um protocolo para alta taxa de transferência de dados e difusão atômica em sistemas distribuídos

Sistemas distribuídos são, geralmente, estruturas complexas que podem apresentar diversas possibilidades de falhas, o que torna a possibilidade de assegurar questões de tolerância à falhas uma tarefa não trivial. Além disso, outra questão importante é de manter o desempenho do sistema de forma rápida e eficiente. Neste contexto, este trabalho propõe apresentar um conjunto de verificações, análises e experimentos com o protocolo Ring Paxos, uma solução usada para resolver problemas de consenso e implementar difusão atômica em uma rede de nós-processadores não-confiáveis numa taxa próxima à 900 Mbit/s de dados para cada Learner. Como resultados, são apresentados e discutidos gráficos dos experimentos mostrando bons resultados na execução do protocolo em estruturas heterogêneas,juntamente com a identificação de processos não implementados, problemas e falhas do protocolo