Energy Efficient Mechanisms for 5G Networks

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Luís Filipe Gouveia da
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10316/88145
Resumo: Dissertação de Mestrado em Engenharia Informática apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia
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spelling Energy Efficient Mechanisms for 5G NetworksMecanismos de eficiência energética para redes 5GG, 6LoWPAN, CoAP, DTLS,IEEE 802.15.4, IoT, WSNG, 6LoWPAN, CoAP, DTLSIEEE 802.15.4, IoT, WSNDissertação de Mestrado em Engenharia Informática apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaO 5G permitirá o estabelecimento de novos requisitos funcionais e de segurança. Este último é um dos requisitos mais importantes relativamente à segurança ponto a ponto nascomunicações. No entanto, esta segurança tem um preço em termos de custo energético. Aconfidencialidade, a integridade, a autenticação e o não repúdio compõem esta segurança,especialmente nas Redes de Sensores Sem Fios (RSSF). Estes são os requisitos de segurançamais importantes e exigidos na Internet das Coisas (IoT). Alguns trabalhos lidam com ocompromisso entre energia e segurança de uma maneira de validação. No entanto, ostrabalhos mais interessantes são aqueles que lidam com este compromisso de uma maneirade adaptação. A falta de trabalhos relacionados com esta adaptação do custo energéticoe do compromisso da segurança é uma realidade, particularmente na RSSF, utilizandotecnologias de baixo consumo e de curto alcance. Esta lacuna ocorre em ambientes CoAPusando protocolos tais como o DTLS, 6LoWPAN ou o IEEE 802.15.4.Esta tese propõe um controlador para lidar com a energia e o compromisso da segurança,além de também lidar com outras variáveis, tais como os requisitos das aplicações, aocorrência de ataques ou o nı́vel de bateria. A função principal deste controlador é efetuara adaptação da segurança em tempo real, considerando os aspetos anteriores. Este é oprincipal componente da arquitetura apresentada tendo em conta a sua função. O objetivoprincipal é a seleção do melhor perfil de segurança.Um conjunto de algoritmos de segurança foi criado, reunindo algoritmos tais como o AES,o 3DES, o SHA1 e o SHA2. Depois, uma análise de consumo energético foi efetuada paracada um destes algoritmos e respetivas configurações. Esta análise foi trabalho prévio demodo a serem estipulados perfis estáticos de segurança a serem utilizados com aplicaçõese na realização da adaptação de segurança com o controlador.A criação do controlador foi guiada com a disponibilização de uma proposta seguida deuma formalização. Depois foi apresentado e explicado o pseudocódigo do controlador.Finalmente uma validação analı́tica foi realizada. Esta teve como objetivo a validação docomportamento do controlador utilizando a simulação de variáveis. Depois foi apresentadauma exposição relacionada com o trabalho futuro e o controlador, tendo em conta o grandepotencial deste componente.Fifth Generation (5G) will allow new functional and security requirements. Security is one of the most critical requirements regarding end-to-end secure communications. How-ever, it has a price in terms of energy cost. Confidentiality, integrity, authentication andnon-repudiation composes this security, especially at Wireless Sensor Networks (WSN),and these are the security requirements more essential and required at Internet of Things(IoT). Some works handle the energy-security trade-off at a validation way. However,the more interesting are the ones that tackle this trade-off in an adaptation manner. Alack of works regarding this adaptation of energy cost and security trade-off is a reality, inparticular at WSN using low-power and short-range technologies. This lack occurs in Con-strained Application Protocol (CoAP) environments using standards such as DatagramTransport Layer Security (DTLS), IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Networks(6LoWPAN) or the IEEE Standard for Low-Rate Wireless Networks (IEEE 802.15.4).This thesis proposes a controller to handle energy and security trade-off, besides othervariables such as applications requirements, attacks occurrences or the battery level. Theprimary role of this controller is to perform security adaptation at runtime considering theprevious aspects. It is the essential component of the presented architecture regarding itspurpose. The main objective is the selection of the optimal energy-aware security profile.A set of security algorithms was created, gathering algorithms such as Advanced Encryp-tion Standard (AES), Triple Data Encryption Standard (3DES), Secure Hash Algorithm1 (SHA1) and Secure Hash Algorithm 2 (SHA2). Then, an energy analysis was made ofeach algorithm with various configurations. This analysis was initial work to stipulatesstatic security profiles to be used with applications and to perform security adaptationwith the controller.The controller creation was conducted with a given proposal followed by a formalisation.Then, pseudo-code was presented and explained. Finally, an analytical validation was per-formed. The purpose of this validation was the controller validation role using simulatedvariables. Then a presentation regarding future works with this component was presentedgiven the enormous potential of the given controller.Outro - The work presented in this dissertation was partially carried out in the scope of the Mo- biWise project: From mobile sensing to mobility advising (P2020 SAICTPAC/0011/2015), co-financed by COMPETE 2020, Portugal 2020 - Operational Program for Competi- tiveness and Internationalization (POCI), European Union’s ERDF (European Regional Develop- ment Fund), and the Portuguese Foundation for Science and Technology (FCT).2019-09-13info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://hdl.handle.net/10316/88145http://hdl.handle.net/10316/88145TID:202307174engSilva, Luís Filipe Gouveia dainfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2022-05-25T02:55:05Zoai:estudogeral.uc.pt:10316/88145Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:08:55.312462Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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