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A concepção de workflows científicos é uma abordagem amplamente utilizada no contexto de e-Science e experimentação científica. Existem muitas pesquisas voltadas para o gerenciamento e execução de experimentos baseados em workflows. No entanto, experimentos complexos envolvem interações entre pesquisadores geograficamente distribuídos, demandando utilização de grandes volumes de dados, serviços e recursos computacionais distribuídos. Este cenário categoriza um ecossistema de experimentação científica. Para conduzir experimentos neste contexto, cientistas precisam de uma arquitetura flexível, extensível e escalável. Durante o processo de experimentação, informações valiosas podem ser perdidas e oportunidades de reutilização de recursos e serviços desperdiçadas, caso a arquitetura de ecossistema para e-Science não considere estes aspectos. Com o objetivo de tratar a flexibilidade, a extensibilidade e a escalabilidade de plataformas de ecossistemas, este trabalho apresenta uma arquitetura orientada a serviços apoiada por uma rede ponto a ponto, desenvolvida para tratar as etapas do ciclo de vida de um experimento científico. Este trabalho apresenta como contribuições uma arquitetura para ecossistemas de software científico, a implementação desta arquitetura, bem como a sua avaliação. The conception of scientific workflows is a widely used approach in the context of e- Science and scientific experimentation. There are many researches about the management and execution of experiments based on workflows. However, scientific experiments involve complex interactions between geographically distributed researchers, requiring the usage of large amount of data, services and distributed computing resources. This scenario categorizes a scientific experimentation ecosystem. In order to carry out experiments in this context researchers need an architecture for e-Science that supports flexibility, extensibility and scalability. During the experimentation process, valuable information can be unexploited and reusing opportunities of resources and services could be lost if the ecosystem architecture for e-Science does not consider previous mentioned requirements. In order to address the flexibility, extensibility and scalability of ecosystems platforms, this dissertation presents a service-oriented architecture supported by a peer-to-peer network. It was developed to support life-cycle stages of a scientific experiment. This work also presents, as contributions, an architecture to support experiments execution of scientific software ecosystems, the implementation of this architecture, as well as its evaluation.

FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais A concepção de workflows científicos é uma abordagem amplamente utilizada no contexto de e-Science e experimentação científica. Existem muitas pesquisas voltadas para o gerenciamento e execução de experimentos baseados em workflows. No entanto, experimentos complexos envolvem interações entre pesquisadores geograficamente distribuídos, demandando utilização de grandes volumes de dados, serviços e recursos computacionais distribuídos. Este cenário categoriza um ecossistema de experimentação científica. Para conduzir experimentos neste contexto, cientistas precisam de uma arquitetura flexível, extensível e escalável. Durante o processo de experimentação, informações valiosas podem ser perdidas e oportunidades de reutilização de recursos e serviços desperdiçadas, caso a arquitetura de ecossistema para e-Science não considere estes aspectos. Com o objetivo de tratar a flexibilidade, a extensibilidade e a escalabilidade de plataformas de ecossistemas, este trabalho apresenta uma arquitetura orientada a serviços apoiada por uma rede ponto a ponto, desenvolvida para tratar as etapas do ciclo de vida de um experimento científico. Este trabalho apresenta como contribuições uma arquitetura para ecossistemas de software científico, a implementação desta arquitetura, bem como a sua avaliação. The conception of scientific workflows is a widely used approach in the context of eScience and scientific experimentation. There are many researches about the management and execution of experiments based on workflows. However, scientific experiments involve complex interactions between geographically distributed researchers, requiring the usage of large amount of data, services and distributed computing resources. This scenario categorizes a scientific experimentation ecosystem. In order to carry out experiments in this context researchers need an architecture for e-Science that supports flexibility, extensibility and scalability. During the experimentation process, valuable information can be unexploited and reusing opportunities of resources and services could be lost if the ecosystem architecture for e-Science does not consider previous mentioned requirements. In order to address the flexibility, extensibility and scalability of ecosystems platforms, this dissertation presents a service-oriented architecture supported by a peer-to-peer network. It was developed to support life-cycle stages of a scientific experiment. This work also presents, as contributions, an architecture to support experiments execution of scientific software ecosystems, the implementation of this architecture, as well as its evaluation.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Ubiquitous computing is known as the third wave of computing, which aims at making computational devices become more permeated to the users lives. It has helped people to perform their daily activities in many areas of expertise, especially in the educational domain where it assists instructors and students during their academic duties, achieving knowledge anywhere and anytime, making use of unobtrusive ways of reaching the desired content. Multimedia capture and context-awareness are two relevant subjects in ubiquitous computing research. While the former results in large amounts of digital media (e.g., video, audio, slides, text comments) being automatically produced, the latter oers the proper means to integrate and access such content. By merging the two concepts, users may benet from tools that allow them to retrieve, view and interact with the captured media artifacts. Thus, this work presents a communication model based on peer-to-peer networks, used for transferring and replicating the captured content. Furthermore, a contextual access architecture is presented for personalization and recommendation of interactive multimedia content captured in an instrumented educational environment. This architecture takes into account context information, user preferences and presentation constraints in order to personalize the access experience, tailoring it to users\' needs. As a case study, the proposals were implemented in Classroom eXperience, which is a ubiquitous computing platform for multimedia capturing designed to automatically record lectures and make them available to students. Computação ubíqua é conhecida como a terceira onda da computação, a qual visa tornar os dispositivos computacionais mais integrados à vida das pessoas. Ela tem ajudado as pessoas a realizarem suas atividades diárias em diferentes domínios, especialmente no domínio educacional, onde auxilia instrutores e alunos durante as suas atividades acadê- micas obtendo conhecimento em qualquer lugar e a qualquer momento, fazendo uso de formas não intrusivas para recuperar o conteúdo desejado. Captura e acesso multimídia e ciência de contexto são dois importantes temas em pesquisas de computação ubíqua. Enquanto o primeiro produz automaticamente um grande volume de mídias digitais (ex., vídeo, áudio, slides, comentários de texto), o segundo oferece meios adequados para integrar e acessar tal conteúdo. Ao fundir os dois conceitos, os usuários podem se beneciar de ferramentas que lhes permitam recuperar, visualizar e interagir com os artefatos de mídia capturados. Assim, este trabalho apresenta um modelo de comunicação baseado em redes peer-to-peer, utilizado para transferência e replicação do conteúdo capturado. Além disso, uma arquitetura de acesso contextual é apresentada para personalização e recomendação de conteúdo multimídia interativo capturado em ambientes educacionais instrumentados. Essa arquitetura utiliza uma abordagem que considera informações de contexto, preferências do usuário e restrições de apresentação a m de personalizar a experiência de acesso, adequando-a às necessidades dos usuários. Como estudo de caso, as propostas foram implementadas no Classroom eXperience, que é uma plataforma de computação ubíqua para captura multimídia concebida para gravar automaticamente as aulas ministradas e disponibilizá-las posteriormente aos alunos. Mestre em Ciência da Computação

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Atualmente estão acontecendo significativas mudanças na natureza do processo de pesquisa científica. Em particular, tem-se uma maior colaboração entre grandes grupos de pesquisadores, o que leva a um aumento no uso de técnicas de processamento de informação, e uma maior necessidade de compartilhar resultados e observações entre os participantes do processo. Utilizando tecnologias como Redes Ponto a Ponto e Web Semântica, conseguimos criar um único ponto de acesso a bases de conhecimento dispersas e aplicações científicas distribuídas, onde os cientistas possam trabalhar com informações heterogêneas e criar comunidades científicas de acordo com suas especialidades e interesses. Este trabalho apresenta a e-ScienceNet, uma arquitetura de suporte ao armazenamento, compartilhamento e execução de experimentos científicos em uma Rede Ponto a Ponto Semântica científica. Para tal, desenvolvemos um protótipo que realiza a interação entre os diferentes nós da rede nas distintas comunidades científicas semânticas. Currently, there are taking place significant changes in the nature of scientific research. In particular, there is a greater collaboration among large groups of researchers, which leads to an increase in the use of information processing techniques, and a greater need to share results and observations among the participants in the process. Using technologies such as Peer to Peer Networks and the Semantic Web, we can create a single point of access to distributed knowledge bases and scientific applications, where scientists can work with heterogeneous information and create scientific communities according to their specialties and interests. This work presents the e-ScienceNet as an architecture that support the storage, share and execution of scientific experiments in a scientific Semantic Peer to Peer Network. To this end, we developed a prototype that performs the interaction between the different network nodes in different semantic scientific communities.

O ataque Sybil consiste na criação indiscriminada de identidades forjadas por um usuário malicioso (atacante). Uma abordagem promissora para mitigar esse ataque consiste em conceder novas identidades mediante a resolução de desafios computacionais. Apesar de suas potencialidades, as soluções baseadas em tal abordagem não distinguem solicitações de usuários corretos das de atacantes, fazendo com que ambos paguem o mesmo preço por identidade solicitada. Por conta disso, essas soluções podem não ser efetivas quando os recursos computacionais dos atacantes são muito superiores aos que os usuários legítimos dispõem. Assumindo desafios de uma determinada dificuldade, atacantes com hardware de maior capacidade conseguiriam resolver um conjunto muito superior de desafios e, com isso, obter um número elevado de identidades. Aumentar uniformemente a dificuldade dos desafios poderia, no outro extremo, tornar proibitivo o ingresso de pares a rede. Para lidar com esse problema, nesta dissertação propi5e-se o use de desafios adaptativos como limitante a disseminação de Sybils. Estima-se um grau de confiança da fonte de onde partem as solicitações de identidade em relação as demais. Quanto maior a frequência de solicitação de identidades, menor o grau de confiança e, consequentemente, maior a complexidade do desafio a ser resolvido pelo(s) usuário(s) associado(s) Aquela fonte. Resultados obtidos por meio de experimentação mostram a capacidade da solução de atribuir desafios mais complexos a potenciais atacantes, penalizando minimamente usuários legítimos. The Sybil attack consists on the indiscriminate creation of counterfeit identities by a malicious user (attacker). An effective approach to tackle such attack consists of establishing computational puzzles to be solved prior to granting new identities. Despite its potentialities, solutions based on such approach do not distinguish between identity requests from correct users and attackers, and thus require both to afford the same cost per identity requested. Therefore, those approaches may not be effective when the attacker's computational resources are superior than those used by correct users. Assuming any choice of puzzle hardness, attackers that have access to high-performance computing resources will be able to solve puzzles several order of magnitude faster than legitimate users and thus obtain a large amount of identities. On the other way, raising the cost to solve the puzzles could restrict legitimate users too much. To tackle this problem, in this paper we propose the use of adaptive computational puzzles to limit the spread of Sybils. We estimate a trust score of the source of identity requests in regard to the behavior of others. The higher the frequency a source requests identities, the lower its trust score and, consequently, the higher the complexity of the puzzle to be solved by the user(s) associated to that source. Results achieved by means of an experimental evaluation evidence our solution's ability to establish more complex puzzles to potential attackers, while minimally penalizing legitimate users.

As grades computacionais e as redes peer-to-peer (P2P) surgiram como áreas distintas, com diferentes propósitos, modelos e ferramentas. No decorrer dos últimos anos, estas áreas foram convergindo, uma vez que a infraestrutura e o modelo de execução descentralizada das redes P2P provaram ser uma alternativa adequada para o tratamento de questões relacionadas à manutenção de grades de larga escala, tais como escalabilidade, descoberta, alocação e monitoramento de recursos. O modelo MultiCluster trata a convergência entre grades computacionais e redes peer-to-peer de uma forma mais restrita: os problemas de escalabilidade, de descoberta e alocação de recursos são minimizados considerando-se apenas recursos localmente disponíveis para a construção de uma grade, a qual pode ser usada para a execução de aplicações com diferentes características de acoplamento e comunicação. Esse trabalho apresenta a arquitetura do modelo e seus aspectos funcionais, bem como um primeira implementação do modelo, realizada através da adaptação da biblioteca de programação DECK sobre os protocolos do projeto JXTA. A avaliação do funcionamento dessa implementação é apresentada e discutida, com base em algumas aplicações com diferentes características. Grid computing and peer-to-peer computing emerged as distinct areas with different purposes, models and tools. Over the last years, these areas has been converging since the infrastructure and the execution model used in peer-to-peer networks have proven to be a suitable way to treat some problems related to the maintenance of large scale grids, such as scalability, monitoring, and resource discovery and allocation. The MultiCluster model addresses the convergence of grids and peer-to-peer networks in a more restricted way: the problems related to scalability, resource allocation and discovery are minimized by considering only local resources for the conception of a small scale grid, which can be used to run applications with different characteristics of granularity and communication. This work presents the MultiCluster architecture and its functional aspects, as well as a first implementation carried out by adapting the DECK programming library to use JXTA protocols and its consequent evaluation, based on applications with different characteristics.

Sistemas corporativos modernos cada vez mais dependentes da rede e a integração de serviços entorno do modelo TCP/IP elevam a exigência de Qualidade de Serviço da infraestrutura de TI. Neste cenário, o dinamismo das redes atuais em conjunto com os novos requisitos de QoS exigem que a infra-estrutura de TI seja mais autônoma e confiável. Para tratar esta questão, o modelo de Gerenciamento de Redes Baseado em Políticas, proposto pelo IETF, vem se consolidando como uma abordagem para controlar o comportamento da rede através do controle das configurações dos seus dispositivos. Porém, o foco deste modelo é o gerenciamento de políticas internas a um domínio administrativo. Esta característica faz com que o modelo possua algumas limitações, tais como a incapacidade de estabelecer qualquer tipo de coordenação entre diferentes PDPs e a impossibilidade de reagir a eventos externos. Visando agregar autonomia ao modelo de gerenciamento baseado em políticas, este trabalho propõe uma arquitetura em camadas que empregue os conceitos de Autonomic Computing relacionados a: i) adaptação dinâmica dos recursos gerenciados em resposta às mudanças no ambiente, ii) integração com sistemas de gerenciamento de outros domínios através do recebimento de notificações destes, iii) capacidade de planejar ações de gerenciamento e iv) promoção de ações de gerenciamento que envolvam mais de um domínio administrativo, estabelecendo uma espécie de coordenação entre PDPs. Para a implementação destes conceitos, a arquitetura prevê o uso de uma camada peerto- peer (P2P) sobre a plataforma de políticas. Desta forma, a partir de uma notificação recebida, a camada P2P planeja ações visando adaptar o comportamento da rede aos eventos ocorridos na infra-estrutura de TI. As ações planejadas traduzem-se em inclusões ou remoções de políticas da plataforma de políticas responsável por gerenciar a configuração dos dispositivos de rede. Para notificações que envolvam recursos de mais de um domínio administrativo, os peers de gerenciamento agem de forma coordenada para implantar as devidas ações em cada domínio. A arquitetura proposta foi projetada com foco em prover QoS em uma rede com suporte à DiffServ, embora acredite-se que a sua estrutura seja genérica o bastante para ser aplicada a outros contextos. Como estudo de caso, foi analisado o emprego da arquitetura em resposta a eventos gerados por uma grade computacional. Foi elaborado ainda um protótipo da arquitetura utilizando o Globus Toolkit 4 como fonte de eventos. Modern corporative systems becoming more dependent of the network and the integration of services around the TCP/IP model increase the requirement of Quality of Service (QoS) of the IT infrastructure. In this scene, the dynamism of current networks together with the new requirements of QoS demands a more autonomous and reliable IT infrastructure. To address this issue, the model of Police Based Network Management, proposed by IETF, has been consolidated as an approach to control the behavior of the network through the control of the configurations of its devices. However, the focus of this model is the management of the policies internal to an administrative domain. This feature brings some limitations to the model, such as the incapacity to establish any kind of coordination between different PDPs and the impossibility to react to external events. Aiming at to add autonomy to the model of Policy Based Network Management, this work proposes a layered architecture based on the concepts of Autonomic Computing related to: i) the dynamic adaptation of the managed resources in response to changes in the environment, ii) integration with management systems of other domains through the reception of notifications of these systems, iii) ability of planning the management actions and iv) execution of multi-domain management actions, establishing a kind of coordination between PDPs. To implement these concepts, the architecture was designed with a peer-to-peer layer above the policy platform. Thus, from a received notification, the P2P layer plans actions aiming to adapt the network behavior in response to the events occurred in the IT infrastructure. The planned actions are, actually, inclusions or removals of policies in the policy platform responsible for the management of the network devices configuration. For notifications related with resources of more than one administrative domain, the management peers act in a coordinated way in order to establish the suitable actions in each domain. The proposed architecture was designed with focus in providing QoS in a network with support to DiffServ, although we believe that its structure is generic enough to be applied to other contexts. As case study, it was analyzed the use of the architecture in response to events generated by a computational grid. Additionally, a prototype of the architecture was build making use of Globus Toolkit 4 as an event source.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Peer-to-peer networks provide an efficient way for sharing computer resources. The transport layer underlies these networks. On the Internet, TCP and UDP are the mostly used protocols in this layer. SCTP is another transport layer protocol: related to TCP and UDP, SCTP offers additional functionalities that makes it more suitable to certain kinds of applications. This work aims to show the viability of the use of SCTP as the transport layer protocol for peer-to-peer file sharing applications, using the peculiar functionalities of this protocol to satisfy the needs of these applications in a more efficient way. As redes peer-to-peer oferecem uma forma eficaz para o compartilhamento de recursos dos computadores. Sob essas redes está a camada de transporte. Na Internet, os protocolos mais utilizados nessa camada são o TCP e o UDP. Outro protocolo da camada de transporte e o SCTP, que oferece funcionalidades adicionais em relação ao TCP e ao UDP que o tornam mais apropriado a determinados tipos de aplicações. Este trabalho tem como objetivo mostrar a viabilidade da utiliza¸são do SCTP como protocolo da camada de transporte em aplicativos peer-to-peer de compartilhamento de arquivos, fazendo uso das funcionalidades peculiares a esse protocolo para satisfazer de forma mais eficaz as necessidades destes aplicativos. Mestre em Ciência da Computação