Middleware seguro P2P para dispositivos de baja capacidad aplicado al control y a la movilidad
Publicado el Marzo 10, 2008 por Nuria Sanz
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Loading ...Los sistemas distribuidos en dispositivos embebidos representan un nuevo reto en el desarrollo de software. Estos sistemas han supuesto una importante revolución en el paradigma de la computación distribuida, ahora que los roles de cliente y servidor están desapareciendo. El nuevo escenario consiste en sistemas en los cuales todos los elementos de la red se consideran iguales y, en la mayoría de los casos, los mecanismos de comunicación no están basados en una infraestructura previa, sino en redes ad-hoc que se forman dinámicamente. Al mismo tiempo, los últimos avances tecnológicos en comunicaciones inalámbricas de corta distancia han abierto el camino a nuevas áreas de aplicación. Sin embargo, desde el punto de vista de la seguridad, estos sistemas son extremadamente vulnerables a una amplia variedad de ataques.
Una de las claves para el éxito de estos sistemas pasa por facilitar la tarea de la implementación de aplicaciones y servicios mediante la abstracción de los inconvenientes anteriormente citados por medio de un middleware adecuado, que permita al diseñador y al programador olvidarse de ellos, permitiendo reducir la complejidad de las aplicaciones y un abaratamiento de los costes. Este middleware debería ocultar la complejidad de la infraestructura subyacente mientras proporciona interfaces abiertas para el desarrollo de aplicaciones a terceros.
El proyecto europeo SMEPP (http://www.smepp.org) trata de desarrollar un middleware específicamente pensado para ser desplegado en dispositivos limitados, que sea lo más eficiente posible en cuanto a consumo de energía, y que haga uso de algoritmos criptográficos y técnicas de prevención de ataques específicas para los problemas de seguridad más frecuentes en este tipo de sistemas distribuidos. Además SMEPP debe ser compatible con otros tipos de middleware existentes, de forma que puedan llegar a convivir en un mismo dispositivo.
Figura 1. Logotipo del proyecto SMEPP
La arquitectura del middleware desarrollada en SMEPP sigue un modelo P2P de componentes que proporciona las herramientas necesarias para adaptar el middleware a los diferentes dispositivos, aplicaciones y redes. No se trata entonces de desarrollar un middleware tan genérico que funcione en todo tipo de dispositivos de igual manera, sino de establecer un marco de componentes donde se pueda adaptar cada uno de esos componentes de forma eficiente según las capacidades de cada tipo de dispositivo. Se trata, por tanto, de hacer prevalecer la eficiencia y la seguridad, sin perder la compatibilidad entre dispositivos de distinta índole.
Figura 2. Arquitectura propuesta para el middleware SMEPP y su contexto
Para la validación de este middleware se han propuesto dos ámbitos de aplicación: uno en el campo de la monitorización ambiental dentro de una instalación nuclear (aplicación liderada por Tecnatom: http://www.tecnatom.es ) y otro en el de servicios para el hogar digital utilizando dispositivos móviles (aplicación liderada por Telefónica I+D: http://www.tid.es ). Aunque parecen entornos muy diferentes, las funcionalidades que necesitan son muy similares en cuanto a control de dispositivos, generación de alarmas, videoconferencia, intercambio de mensajes entre usuarios…
En ambos escenarios las alarmas se pueden generar de forma manual (lanzada por un usuario que detecta una anomalía), o bien de forma automática (generada a partir de los parámetros tomados a través de los sensores incorporados en los dispositivos). Se desencadena entonces una comunicación entre los distintos usuarios del sistema que puede ser a base de mensajes de texto, envío de imágenes o estableciendo una llamada de voz sobre IP o, incluso, una videoconferencia.
En base a este middleware, Tecnatom está desarrollando una aplicación de monitorización ambiental y control remoto de trabajos destinada a los entornos con presencia de radiaciones ionizantes (centrales de producción eléctrica, entornos industriales, hospitales, etc.). Esta aplicación consiste en una red de sensores inalámbricos que da soporte a colectivos de trabajadores y personal de protección radiológica con el objetivo de reducir la radiación recibida por el personal y permitir la colaboración entre equipos de trabajo en entornos agresivos.
Tecnatom ha desarrollado un prototipo con tres niveles de dispositivos: 1) una red de motas micaZ de CrossBow, 2) PDA para su uso por personal móvil de la instalación y 3) PC para personal de protección radiológica encargado de supervisar las condiciones ambientales y radiológicas de los equipos de trabajo. Dentro de este prototipo se ha conseguido la integración de las motas con sensores de actividad radiológica (contadores Geiger, ver Figura 3) y la medida de dicha actividad en PDA y PC.
Figura 3. Dispositivos utilizados en el prototipo de monitorización ambiental
Dentro de las aplicaciones dedicadas a los servicios para el hogar digital, Telefónica I+D está desarrollando, entre otras, una que consiste en que bien los usuarios o los propios dispositivos están capacitados para generar ciertos eventos, por ejemplo, una alarma. El sistema permite localizar al usuario que está en mejores condiciones de atender dicha alarma dependiendo del contexto (bien por su localización, bien por su perfil, bien por su disponibilidad…) y encaminar la alarma hacia ese usuario. Si la alarma no pudiera ser atendida por dicho usuario, el sistema se encarga automáticamente de encontrar un nuevo usuario que pueda atender la alarma. Una vez que se confirma la recepción de la alarma, los usuarios pueden intercambiarse mensajes de texto, imágenes o establecer una audio o videoconferencia.
Figura 4. Prototipo de aplicación de atención de alarmas y comunicación entre miembros de un grupo, por ejemplo, una familia
En este proyecto, cofinanciado por el programa IST-FP6, participan 8 socios, entre los que se encuentran empresas como Siemens, VTT, Tecnatom y Telefónica Investigación y Desarrollo, además de varias universidades y centros de investigación. El líder del proyecto es la Universidad de Málaga cuyos departamentos involucrados cuentan con importante experiencia en el desarrollo de proyectos relacionados con protocolos P2P y la seguridad. Se está trabajando para el despliegue del middleware en dispositivos de baja capacidad (sensores y actuadores embebidos de bajo coste y reducido consumo), así como en dispositivos móviles (PDA y smartphones) y pasarelas. El proyecto tiene una duración de 3 años y acabará en septiembre de 2009.
Tags: comunicaciones, hogar digital, móviles, middleware, monitorización, P2P, sensores, sistemas distribuidos, SMEPP
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