New Secure IoT Architectures, Communication Protocols and User Interaction Technologies for Home Automation, Industrial and Smart Environments

Resumo

O internet das cousas (IoT ou Internet of Things) representa unha rede de intercomunicaci óns na que participan dispositivos físicos moi diversos, coma vehículos, vivendas, electrodomésticos, infraestruturas urbanas ou maquinaria e dispositivos industriais. Para que estas comunicacións se poidan levar a cabo é necesario integrar elementos electrónicos que permitan obter información da contorna (sensores), realizar accións físicas (actuadores) e enviar e recibir a información necesaria (interfaces de comunicacións de rede). A integración e uso destes sistemas electrónicos integrados supón varios retos. En primeiro lugar, é necesario que estes dispositivos teñan un consumo reducido. En moitos casos deberían ser alimentados por baterías ou fontes de alimentación limitadas. Ademais, a gran cantidade de dispositivos que se empregan na IoT fai necesario que a e ciencia enerxética dos mesmos sexa unha das principais preocupacións, polo custo e implicacións medioambientais que supón o consumo de electricidade dos mesmos. Esta necesidade de limitar o consumo provoca que estes dispositivos teñan unhas prestacións moi limitadas, o que entra en con ito coa segunda maior preocupación da IoT: a seguridade e privacidade dos datos. Por un lado existen sistemas críticos urbanos e industriais, como pode ser a regulación do tráfi co, o control de augas, o control marítimo, o control ferroviario ou os sistemas de produción industrial de alto risco, como refinerías, que son claros candidatos a obter benefi cios da IoT, pero cuxo acceso non autorizado supón graves problemas de seguridade cidadá. Por outra parte tanto estes sistemas de natureza pública como os que se despreguen en contornas privadas (vivendas, contornas de traballo ou centros comerciais entre outros) supoñen un risco para a privacidade e tamén para a seguridade dos usuarios. Todo isto fai que sexan necesarios mecanismos de seguridade avanzados, tanto de acceso aos dispositivos como de protección dos datos que estes intercambian. En consecuencia, é necesario avanzar en dous aspectos principais: a e ciencia enerxética dos dispositivos e o uso de mecanismos de seguridade re cientes, tanto computacional como enerxéticamente, que permitan o despregue da IoT sen comprometer a seguridade e a privacidade dos usuarios. Por outro lado, a inxente cantidade de información que estes sistemas poden chegar a xerar presenta outros retos que deben ser tratados. O tratamento e a análise de datos toma unha nova dimensión. Existen sistemas de big data capaces de procesar cantidades enormes de información, pero coa internet das cousas a granularidade e dispersión dos datos supón un escenario moi distinto ao actual. A previsión e pasar de 15.000.000.000 de dispositivos instalados no ano 2015 a m ais de 75.000.000.000 de dispositivos no ano 2025. Ademais existirían multitude de servizos que farían un uso intensivo destes dispositivos e dos datos que intercambian, polo que o volume de tráfico sería aínda maior. Do mesmo xeito a información debe ser procesada tanto en tempo real como posteriormente sobre históricos, o que permite obter información estatística moi relevante en diferentes contornas. O principal obxectivo da presente tese doutoral é analizar cada un destes retos (e ciencia enerxética, seguridade, procesamento de datos e interacción co usuario) e propor solucións que permitan unha correcta adopción da internet das cousas en ámbitos industriais, domésticos e en xeral en todo aquel escenario que se poda bene ciar da interconexión e flexibilidade de acceso que proporciona a IoT.