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
