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Computação Ubíqua: Princípios, Tecnologias e Desafios

1. Computa o Ub qua A computa o ub qua beneficia se dos avan os da computa o m vel e da computa o pervasiva A computa o ub qua surge ent o da necessidade de se integrar mobilidade com a funcionalidade da computa o pervasiva ou seja qualquer dispositivo computacional enquanto em movimento conosco pode construir dinamicamente modelos computacionais dos ambientes nos quais nos movemos e configurar seus servi os dependendo da necessidade A tabela 1 mostra as dimens es da computa o ub qua Computa o Computa o Computa o Pervasiva M vel Ub qua Mobilidade Alta Grau de embarcamento Alta Tabela 1 Dimens es da Computa o Ub qua adaptado de 4 O grau de embarcamento indica de maneira geral o grau de intelig ncia dos computadores embutidos em um ambiente pervasivo para detectar explorar e construir dinamicamente modelos de seus ambientes Como se relacionam as computa es ub qua pervasiva e m vel Tendo em vista todas as defini es mencionadas acima o termo computa o ub qua ser usado aqui como uma jun o da computa o pervasiva e da computa o m vel A Justificativa de se realizar uma diferencia o desses termos que um dispositivo que est embutido em um ambiente n o necessariamente m vel Devido a isso quando for utilizado o termo computa o ubiqua considerar se o o alto grau de dispositivos embarcados da computa o pervasiva junt
2. Publication from California Software Labs 56 Raatikainen K 2002 Middleware for Mobile Applications Beyond 3G Nokia Research Center and University of Helsinki Dispon vel em www cs helsinki fi u kraatika Papers MobileMiddleware pdf 114 Em NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores 57 Lara E Wallach D S and Zwaenepoel W 2001 Puppeteer Component based Adaptation for Mobile Computing Proceedings of the 3rd USENIX Symposium on Internet Technologies and Systems San Francisco California in http www cs rice edu delara papers 58 Rao D 2001 Efficient and Portable Middleware for application level Adaptation Master of Science thesis Department of Computer Science and Applications Virginia Tech Blacksburg Virginia 59 Noble B 1998 Mobile Data Access doctoral thesis School of Computer Science Carnegie Mellon university May CMU CS 98 118 60 Fox S Gribble E Brewer A and Elan A 1997 Adapting to Network and Client Variability via On Demand Dynamic Distillation University of California at Berkeley July 61 Silva A R Laffranchi M Araujo R B 2003 A Adapta o de Jogos 3D Multiusu rio a Ambientes Ub quos submetido ao Semish 2003 62 SyncML Em www syncml org 63 MAL Mobile Application Link Em www mobilelink org 64 AvantGo Em www avantgo com frontdoor index html 65 DB2 IBM DB2 Everywhere Em www ibm com software data
3. es fun es de interface do usu rio gerenciamento do sistema e comunica o e o CDK Conduit Development Kit que suporta a implementa o de conduites para troca e sincroniza o de dados entre uma aplica o de mesa e uma aplica o que roda no dispositivo Suporte para Programa o do Palm O suporte para programa o inclui CodeWarrior da Metrowerk e Compilador GNU C para Palm OS Assim como ocorre para a maioria dos dispositivos ub quos cada aplica o tem que ter um ID nico creator ID obtido da empresa no caso a Palm 3 2 2 O Sistema Operacional Symbiam EPOC Criado pela Psion agora mantido pela Symbian fundada pela Psio Motorola Panasonic Ericsson e Nokia em 1998 o EPOC est dispon vel para o NEC V30H 16 bits e o ARM StrongARM 32 bits e possui as seguintes caracter sticas Escrito em C Suporta sistemas de tempo real Mono usu rio Multitarefa tem baixa lat ncia no tratamento de interrup o e no chaveamento de contexto de tarefas o que o torna ideal para responder ao usu rio e receber dados do ar ao mesmo tempo E preemptivo com escalonador orientado a prioridade isto quando um processo de maior prioridade tem que ser executado o processo atual suspenso Suporta e mail e troca de mensagens sincroniza o de dados entre dispositivo e PC Suporta diferentes tipos de plataforma Crystal comunicadores com teclado pequeno Quartz pequenos comunicad
4. o da rede 88 Em NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores 5 2 2 Gera o 2 Os Sistemas Celulares e os Servi os de Comunica o Pessoal Redes de Comunica es Pessoais PCS PCN A segunda gera o de sistemas celulares caracterizou se pela digitaliza o do sistema que oferece as seguintes vantagens sobre os anal gicos t cnicas de codifica o digital de voz mais poderosas maior efici ncia espectral melhor qualidade de voz maior capacidade de utiliza o provimento de seguran a nas comunica es e transmiss o de dados O sistema celular e o PCS operam em faixas diferentes 1 8 1 9 para PCS e 800 900MHz e competem entre si pelo mercado O PCS possui tecnologia superior ao do sistema celular digital e visa o mercado de massa oferecendo servi os multim dia a baixo custo Entretanto os sistemas celulares com toda a infra estrutura existente de milh es de assinantes no mundo todo come ou a incorporar servi os ditos do PCS Como a implanta o do PCS exige a supera o de limita es complicadas tais como implanta o de infra estrutura e libera o do espectro usado por outros servi os 41 al m da superioridade em rela o ao sistema celular ficar cada vez menos evidente na medida que estes come am a oferecer os servi os at ent o inerentes ao PCS fica tamb m mais dif cil a vis o da entrada maci a do PCS no mercado Os principais sistemas G2 incluem 43 PDC JDC Personal Di
5. J9 Visual Age ME IBM uma maquina virtual menor e mais r pida que a KVM Suporta adi o de cores Possui um ligador inteligente linker que Remove classes m todos e campos desnecess rios de suas aplica es nas bibliotecas de classes Suporta depura o remota executa e depura a aplica o de um PDA num PC O J9 usado pelo VAME Visual Age ME da IBM ambiente integrado para desenvolvimento de aplica es Java embarcadas 68 Em NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores A tabela 3 mostra uma compara o entre as maquinas virtuais para dispositivos ub quos 3 1 5 A edi o J2FE para Servidores em Ambientes de Computa o Ub qua o lado do servidor A plataforma Java2 Enterprise Edition J2EE define e simplifica aplica es corporativas tratando de varios detalhes do comportamento da aplica o de forma autom tica sem a necessidade de programa o complexa J2EE inclui caracter sticas da plataforma J2SE tais como portabilidade APIs JDBC para acesso a base de dados CORBA para intera o com recursos corporativos legados al m de um modelo de seguran a que protege os dados mesmo em aplica es da Internet A plataforma J2EE trata de complexidades que s o inerentes a aplica es corporativas tais como gerenciamento de transa es gerenciamento do ciclo de vida compartilhamento de recursos etc que podem ser usados pelas aplica es e por componentes facilitando assim o trab
6. Teclados Virtuais em Telas Sens veis a Toque Quando os teclados s o omitidos por exemplo por falta de espa o no dispositivo outras tecnologias s o usadas tais como Teclados na Tela em dispositivos com telas grandes substitui se o teclado mec nico pelo teclado virtual tela sens vel a toque e Teclado Fitaly teclado que apresenta layout especial diferente do QWERTY As letras s o organizadas baseadas na frequ ncia individual e probabilidade de transi es na l ngua Inglesa As letras 1 t a l n e d 0 r s espa o perfazem 73 das teclas usadas na l ngua inglesa Adicionando se as letras c h u m chega se a 84 As demais teclas est o todas no m ximo a duas teclas de distancia da rea central A figura 2 mostra um teclado Fitaly na tela de um Pocket PC W CE Teclados Tegic T9 O padr o T9 Text on 9 digits 24 usa n meros para entrada de texto onde cada tecla num rica associada a um conjunto de letras O n mero pressionado v rias vezes por exemplo as letras A B e C s o associadas ao digito 2 no teclado A tecla 2 tem que ser pressionada uma vez para A duas vezes para B e tr s vezes para C Quando 59 Em NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores surge ambigiiidades isto quando uma palavra representada pela mesma seqii ncia de teclas o usu rio tem que ajudar O T9 usado para entrada de texto em telefones mov
7. o a seguran a s o Integridade da informa o contra a adultera o dos dados Confidencialidade dos dados contra a exposi o dos mesmos Disponibilidade do sistema contra a recusa de servi o No caso dos sistemas de computa o ub qua estes tr s objetivos se mant m e podem tornar se cr ticos dependendo dos cen rios de aplica o Quando o ambiente por exemplo uma rede domestica que conecta dispositivos d tipo sensores de temperatura atuadores que ligam aquecedores ar condicionado etc e que podem ser configurados a distancia via web a seguran a no tangente ao controle de acesso e integridade dos dados critica uma vez que crackers hackers do mal podem entrar no sistema e alterar valores de configura o como temperatura do quarto do bebe que pode levar ao comprometimento do bem estar dos moradores Os riscos de acesso indevido e adultera o de dados se repetem em outros ambientes como dentro de um autom vel por exemplo quando prev se que dispositivos internos poder o ser acessados e mantidos remotamente pela montadora ou pelos fabricantes de pe as Em outros cen rios como os de m commerce comercio m vel os usu rios acessam a Internet e efetuam compras fornecendo dados pessoais como o numero do cart o de credito e endere o do cliente para a entrega de mercadorias Este tipo de cen rio n o difere muito do cen rio da web com acesso via PC ou wap O agravante aqui que o acesso fei
8. 2002 The Interactive Workspaces Project Experiences with Ubiquitous Computing Rooms Pervasive Computing Magazine Special Issue on Systems 13 Burrell J Gay G K Kubo K Farina N 2002 Context aware computing A test case Proceedings of the International Conference on Ubiquitous Computing p 1 15 14 Fleck M Frid M Kindberg T O Brien Strain E Rajani R Spasojevic M 2002 From informing to remembering Ubiquitous systems in interactive museums IEEE Pervasive Computing p 13 21 15 Kindberg T Barton J 2001 A Web based Nomadic Computing System Computer Networks The International Journal of Computer and Telecommunications Networking v 35 n 4 p 443 456 Mar o 16 AIM_ 2003 Radio Frequency Identification RFID home page Dispon vel em http www aimglobal org technologies rfid The Association for Automatic Identification and Data Capture Technologies 17 Brumitt B Meyers B Krumm J Kern A Shafer S A 2000 Easyliving Technologies for Intelligent Environments Proceedings of the Handheld and Ubiquitous Computing Second International Symposium HUC 2000 p 12 29 112 Em NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores 18 Mozer M C 1998 The Neural Network House An Environment that Adapts to its Inhabitants In American Association for Artifcial Intelligence Spring Symposium on Intelligent Environments p 110 11
9. NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores Computa o Ub qua Princ pios Tecnologias e Desafios Regina Borges de Araujo Departamento de Computa o Universidade Federal de S Carlos UFSCar Caixa Postal 676 13565 905 S o Carlos SP Brasil regina dc ufscar br Abstract The basic idea behind ubiquitous computing is that computing moves out of the workstation and personal computers to become pervasive in ours day to day lives Marc Weiser considered the father of ubiquitous computing shimmered one decade ago that in the future computers would inhabit the most trivial objects from clothes tags coffee mugs light interrupters pen watches etc in an invisible way to the user This text discusses some of the main issues and technologies involved in this Weiser s world in which we should learn to live with computers and not only interact with them Resumo A id ia b sica da computa o ubiqua que a computa o move se para fora das esta es de trabalho e computadores pessoais e torna se pervasiva em nossa vida cotidiana Marc Weiser considerado o pai da computa o ub qua vislumbrou h uma d cada atr s que no futuro computadores habitariam os mais triviais objetos etiquetas de roupas x caras de caf interruptores de luz canetas etc de forma invis vel para o usu rio Este texto discute as principais quest es e tecnologias envolvidas neste mundo de Weiser em que devemos ap
10. O Bluetooth utiliza a faixa de freqii ncia ISM Medico Cientifica Industrial de 2 45GHz 2 4000 a 2 4835 Esta faixa muito ruidosa pois tamb m utilizada por outros dispositivos tais como port es autom ticos monitores de bebes telefones sem fio etc De modo a minimizar os problemas de interfer ncia os r dios Bluetooth utilizam uma t cnica denominada espalhamento do espectro por de salto de freqii ncia FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum que consiste no seguinte a banda dividida em 79 freqii ncias portadoras com espa os de 1MHz entre elas um sinal salta de uma frequ ncia para outra no decorrer de uma mesma transmiss o Isto significa que uma transmiss o Bluetooth n o permanece numa mesma fregii ncia o tempo bastante para ser afetada por ru dos nessa fregi ncia Os padr es de salto de freqii ncia s o pseudo aleat rios e t m que ser sincronizados para poder haver comunica o Piconet Um grupo de dispositivos Bluetooth comunicantes constituem uma Piconet Na piconet um dispositivo age como principal e os outros s o secund rios O primeiro dispositivo a iniciar a comunica o assume o papel de principal Dispositivos secund rios sincronizam seus rel gios internos e segii ncias de salto de freqii ncia com os do principal Cada piconet pode conter at oito dispositivos Bluetooth diferentes entretanto numa transmiss o de voz full duplex comunica o nas duas dire es apenas tr s dispostivo
11. a conex o e comunica o entre dispositivos nos mais diversos ambientes resid ncia escrit rio ch o de fabrica sala de aula lojas e shoppings hot is aeroportos autom vel etc para a realiza o das mais diversas tarefas Tecnologias de comunica o sem fio de curta e media distancia tais como o Bluetooth Wi Fi e HomeRF juntamente com as redes de longa distancia comp em uma estrutura b sica de suporte aos sistemas de computa o ub qua Este capitulo d uma vis o geral sobre as tecnologias sem fio de rede de longa media e curta distancia 5 1 O Sistema Celular Um nico sistema celular interconecta varias pequenas reas de cobertura de radio denominada de c lulas A id ia b sica do sistema celular o reuso da frequ ncia que proporciona que um mesmo conjunto de canais possa ser reutilizado em reas geogr ficas diferentes distantes o suficiente umas das outras de forma que interfer ncias estejam dentro de limites toler veis O conjunto de todos os canais dispon veis no sistema alocado a um grupo de c lulas denominado cluster O numero de c lulas por cluster constitui o padr o de reuso que est intimamente relacionado com a capacidade e a qualidade da transmiss o 41 Quanto menor o tamanho da c lula maior o numero de c lulas que podem ser empregadas aumentando assim o numero de canais que podem ser atribu dos aos usu rios Desta forma a capacidade de um sistema celular determinada pelo t
12. a utiliza o das redes de energia el trica e de telefonia V rios projetos que fazem uso essas duas redes t m surgido tais como HomePlug e X10 que utilizam a rede el trica e HomePNA que usa a linha telef nica 66 67 Um dos mais abrangentes o X10 descrito a seguir O Padr o X10 O X10 um padr o para a conex o e controle de aparelhos dom sticos atrav s do cabeamento de fornecimento de energia el trica Sinais de controle s o transmitidos entre dispositivos atrav s dos cabos de energia el trica existentes na casa do usu rio usando uma portadora de sinal modulado sobre a corrente alternada normal AC Isto torna o X10 adequado para a conex o dos mais diversos dispositivos numa casa comum Os controles de comando s o limitados e n o h verifica es de compatibilidade entre um dispositivo e os controles de comando O endere amento para os dispositivos limitado a 256 endere os os quais devem ser administrados manualmente o que em alguns casos podem causar conflitos entre dispositivos em casas diferentes mas com o mesmo endere o Mais informa es sobre o X10 em 67 Neste cap tulo foram vistas as tecnologias de rede de longa media e curta distancia para a interconex o de dispositivos O pr ximo capitulo descreve as iniciativas que propiciam que esses dispositivos comuniquem se entre si n o apenas para a troca de informa es mas tamb m para a busca de servi os 100 Em RB XXI Simp sio Br
13. o Os desenvolvedores de aplica es para ambientes ub quos t m uma sele o limitada de linguagens de programa o dispon veis dentre elas Java C e C al m de algumas linguagens propriet rias A linguagem Java oferece ndepend ncia de plataforma do c digo compilado e atende os requisitos de dispositivos pequenos As linguagens C e C podem produzir c digo nativo muito pequeno al m de altamente otimizado para uma plataforma espec fica Estas linguagens s o indicadas para programa o em ambientes com fortes restri es de mem ria como o caso da maioria dos dispositivos ub quos Os dispositivos ub quos processam execut veis e dados direto de sua localiza o em RAM ou ROM A quantidade de mem ria nos dispositivos ub quos uma fra o da de um PC normalmente n o tem disco r gido A programa o da aplica o deve ser eficiente pois o poder de processamento e a mem ria s o recursos limitados Deve se evitar perder dados quando a bateria est com carga baixa Muitas vezes o sistema operacional e as aplica es n o s o atualiz veis no tempo de vida do dispositivo As aplica es normalmente n o s o reiniciadas e podem executar para sempre 3 1 1 O desenvolvimento de aplica es para ambientes de computa o ub qua Ao desenvolver aplica es para dispositivos ub quos os programadores devem ter em mente as seguintes restri es tamanho limitado da tela capacidade limitada de entrada de dados
14. poder limitado de processamento mem ria armazenamento persistente e vida da bateria alta lat ncia largura de banda limitada e conectividade intermitente o que os dispositivos esperam encontrar em termos de conectividade Frente s limita es listadas acima as aplica es devem Conectar se a rede apenas quando necess rio Consumir da rede apenas os dados que realmente precisa Permanecer til mesmo quando desconectado Algumas estrat gias para o desenvolvimento de aplica es para dispositivos pequenos incluem Manter simples Remover caracter sticas desnecess rias Se poss vel tornar essas caracter sticas como uma aplica o secund ria separada 2 Menor melhor Aplica es menores usam menos mem ria no dispositivo e requerem tempo mais curto de instala o Deixe o servidor fazer a maior parte do trabalho Mover as tarefas computacionalmente intensivas para o servidor Deixar o dispositivo m vel tratar a interface e quantidades m nimas de computa o Claro que isto depende de qu o f cil e com que freqii ncia o dispositivo pode se conectar no servidor Escolha a linguagem cuidadosamente Linguagens da fam lia Java como o J2ME n o s o a nica op o Linguagens como C tamb m devem ser consideradas 62 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores Se linguagem usada Java minimizar uso de mem ria do sistema de execu o run time Usar tipos escalares
15. Antes da aplica o ser liberada um ID nico tem que ser solicitado a Symbian 3 2 3 O Sistema Operacional W CE Consumer Electronics O WI CE n o um SO de prateleira Cada fabricante de dispositivo precisa configurar o W CE para a plataforma de processador espec fica de seu dispositivo Normalmente o SO entregue em ROM em contraste com os SOs baseados em disco orientados a desktop como o Linux ou BeOS O W CE oferecido em blocos modulares o que permite a cria o de um sistema apenas com as partes essenciais economizando um espa o precioso o tamanho do SO mantido consistente com o tamanho do dispositivo um computador de m o por exemplo inclui mais funcionalidades do que um telefone inteligente O W CE diferencia se totalmente do Palm OS que foi projetado de forma altamente otimizada para uma classe alvo de dispositivos As tarefas executadas pelo n cleo do SO W CE incluem Gerenciamento de Processos e Threads Gerenciamento de mem ria Escalonamento de tarefas Tratamento de interrup o Caracter sticas do W CE Possui um Gerente de Gr ficos Janelas Eventos GWE Suporta Armazenamento de Objetos arquivos registros e uma base de dados 74 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores Suporta Interfaces de comunica o Infravermelho via IrDA TCP IP e drivers seriais Suporta 32 processos simultaneamente Suporta n mero ilimitado de threads usadas para
16. GSM na faixa de 1 9GHz No Brasil est sendo adotado o padr o GSM na faixa de 1 8GHz 45 Ap s a implanta o dos sistemas G2 que possibilitou atender a demanda reprimida por telefonia m vel um novo cen rio de evolu o para as comunica es sem fio se delineou apontando para o surgimento de uma nova gera o de sistemas Os principais fatores que motivam esse cen rio s o 46 89 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores Demanda por servi os de banda larga isto servi os que requerem altas taxas de transmiss o servi os de Multim dia A enorme expans o da Internet e de seus servi os associados como o correio eletr nico que demandam acesso rede a qualquer instante Grande desenvolvimento de meios de transmiss o via fibra ptica o que capacitou a rede ISDN Integrated Service Digital Network para o fornecimento de servi os de altas taxas de transmiss o Com isso a interface a rea passou a ser uma limita o transmiss o desses servi os para usu rios m veis A implanta o de um sistema que suporte s demandas acima exigiria uma atualiza o consider vel dos equipamentos existentes no sistema G2 Para evitar esta atualiza o que implicaria em alt ssimos custos uma gera o intermediaria foi criada denominada 2 5 G descrita a seguir 5 2 3 A Gera o 2 5 A gera o G2 5 refere se aos sistemas celulares com servi os e taxas adicionais quelas oferecida
17. PCs para o ambiente de redes seu framework de implementa o muito diferente do Plug and Play O UPnP trabalha basicamente com as camadas mais baixas dos protocolos de rede TCP IP implementando padr es nesse n vel ao inv s do n vel de 104 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores aplica o Isto envolve a adi o de protocolos adicionais ao conjunto de protocolos implementados nos dispositivos Ao contrario do Jini que focaliza na autonomia o UPnP focaliza na padroniza o de protocolos espec ficos e a ader ncia dos fabricantes a estes novos padr es Com a defini o desses protocolos o UpnP permite que os dispositivos construam suas pr prias APIs que implementam esses protocolos em qualquer linguagem ou plataforma que desejarem A Descoberta de Servi os no UPnP O UPnP usa um protocolo especial SSDP Simple Service Discovery Protocol que habilita dispositivos para anunciarem sua presen a rede bem como descobrir dispositivos dispon veis Ele pode funcionar com ou sem um servi o de diret rio O protocolo de descoberta SSDP usa HTTP sobre UDP nos modos de comunica o unicast e multicast Esses protocolos podem ser referidos como HTTPU UDP unicast e HTTPMU UDP multicast respectivamente O processo de registro solicita o envia e recebe dados no formato HTTP mas contendo uma sem ntica especial Uma mensagem de an ncio chamada ANNOUNCE e uma mensagem de requisi o chamada OPTIONS e
18. Rememberer 14 parte do projeto Cooltown 15 dirigido pelo Hewlett Packard Laboratories Seu objetivo capturar experi ncias pessoais e estimular discuss es ou outras formas de intera o pessoal atrav s de dispositivos port teis sem fio Para capturar informa o de localiza o em recintos fechados esse sistema utiliza RFID radio frequency identification 16 Um exemplo de aplica o desse sistema em visita a museus onde c meras fotogr ficas registram intera es dos usu rios no museu e disponibiliza essas informa es na ordem em que os locais foram visitados permitindo ainda que o usu rio fa a anota es sobre esses lugares Exemplos de Computa o Ub qua na Resid ncia Inteligente Basicamente as aplica es de computa o ub qua que abrangem o dom nio dom stico t m por objetivo conhecer as atividades dos moradores de uma casa e fornecer servi os que aumentem a qualidade de vida deles O EasyLiving 17 um projeto da Microsoft Research que se preocupa com o desenvolvimento de arquiteturas e tecnologias para ambientes inteligentes focando particularmente em uma sala de estar residencial O ambiente cont m um computador telas eletr nicas incluindo uma tela grande caixas de som sof s e mesa de caf entre outros itens Os servi os s o fornecidos para melhorar o ambiente como por exemplo automatizar o controle de luz tocar m sica baseado na localiza o dependendo da prefer ncia do usu ri
19. a ponto ou ponto a multiponto de forma ad hoc imediata Conex es seguras com o Bluetooth A seguran a oferecida com o Bluetooth inclui autentica o baseada em chaves privadas de 128 bits e encripta o Tr s mecanismos b sicos s o especificados Gerenciamento de Chave utiliza tr s tipos de chaves no processo de gerenciamento de chave uma para o usu rio ou dispositivo em que digita se uma senha num rica o dispositivo gera uma chave privada para o enlace e autentica com o segundo dispositivo por fim o dispositivo gera uma chave privada para encripta o a partir da chave do enlace e autentica com o segundo dispositivo Autentica o do dispositivo Um esquema de desafio resposta utilizado para verificar se o outro dispositivo reconhece uma chave secreta compartilhada A autentica o um sucesso quando os dois dispositivos reconhecem a mesma chave caso contrario a conex o abortada Encripta o de pacotes a especifica o Bluetooth define tr s modos de encripta o modo 1 n o h encripta o modo 2 apenas o trafego ponto a ponto encriptado o ponto a multiponto n o e modo 3 todo o trafego encriptado 5 3 2 Infravermelho A Associa o de Dados Infravermelho IrDA Infrared Data Association estabeleceu v rios padr es de comunica o atrav s de luz infra vermelha onde o IrDA Data e o IrMC s o os mais importantes A tecnologia infravermelha suporta apenas con
20. at 127 dispositivos por rede Como tem alto consumo de energia n o adequada para utiliza o em dispositivos port teis N o se integra facilmente a outras redes sem fio existentes Entretanto seu custo relativamente baixo menos de 200 d lares por dispositivo f cil de instalar al m de n o exigir ponto de acesso A HomeRF pode coexistir com o Bluetooth da seguinte maneira bluetooth para substituir o cabeamento domestico por exemplo entre o PC e seus perif ricos e a HomeRF como rede local de interconex o por exemplo entre mais de um PC 5 3 4 Tecnologia 802 11 Wi Fi O Instituto dos Engenheiros El tricos e Eletr nicos IEEE desenvolveu uma especifica o de rede local sem fio denominada 802 11b ou ainda Wi Fi Fidelidade Sem Fio Wireless Fidelity A Alian a de Compatibilidade da Ethernet Sem Fio WECA Wireless Ethernet Compatibility Alliance patrocinada por empresas do tipo 3Com Apple Lucent Nokia Compaq etc adotou a 802 11b como solu o para redes corporativas sem fio Assim como o Bluetooth e HomeRF a 802 11 utiliza a faixa de freqii ncia ISM de 2 45GHz Para minimizar os problemas de interfer ncia a 802 11b utiliza a t cnica de espalhamento do espectro por sequ ncia direta DSSS Direct Sequence Spread Spectrum em que diferentemente do FHSS utilizada pelo Bluetooth e HomeRF os sinais s o fixos dentro de um canal de 17MHz mas encobertos por ru dos que s o criados com o intuit
21. caso na tecnologia de voz sobre IP Como a 802 11 n o facilmente configur vel redes ad hoc que se formam de modo 99 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores espont neo n o s o suportadas o que pode tornar a tecnologia Bluetooth mais adequada para redes em locais p blicos tais como cybercafes do que a 802 11 Outras bandas de frequ ncia est o sendo consideradas para a especifica o de redes locais sem fio que suportem velocidades mais altas O IEEE est trabalhando na banda de radio freqii ncia de 5GHz para a especifica o do novo padr o 802 11a que visa redes de at 54Mbps A tabela 7 resume as principais vantagens e desvantagens de cada uma das tecnologias de redes sem fio de curta e media distancia discutidas aqui A tabela 8 adaptada de 50 compara as tecnologias descritas acima 5 3 5 Redes Dom sticas Os lares de hoje est o repletos de aparelhos eletro eletr nicos sem nenhuma ou pouca intera o entre eles com um numero crescente de controles remoto e cabos As redes dom sticas surgem para integrar todos esses aparelhos para que o usu rio final possa usufruir conforto praticidade e comodidade em sua casa As tecnologias discutidas nas se es acima tais como o bluetooth e HomeRF utilizam radio frequ ncia para a comunica o entre os dispositivos Solu es que eliminam ou minimizam o cabeamento e possibilitam a interconex o de dispositivos dom sticos a baixo custo envolvem
22. de Computadores por exemplo tamb m contribui para o aparecimento de falhas de seguran a pois estes podem conter erros j conhecidos que facilitem uma invas o Por exemplo o uso de senhas padr o ap s a instala o do sistema uma causa comum de invas es Nos sistemas ub quos dados e aplica es podem estar parcial ou totalmente localizados em servidores que s o acessados por dispositivos diferentes Estes servidores podem estar sujeitos a m configura o Falhas de Softwares este tipo de falha bastante fregiiente e pode causar o funcionamento inadequado de um software sob certas condi es comprometendo o funcionamento do sistema ou possibilitando explora o de fraquezas para danificar ou ganhar acesso como a n o criptografia de senhas pelos protocolos telnet e ftp Estes problemas s vezes s o dif ceis de serem corrigidos se n o existir uma atualiza o do software para corrigir a falha Neste caso a solu o mais bvia seria n o utilizar o programa mas isto muitas vezes pode ser invi vel devido grande utiliza o deste No caso da computa o ub qua os problemas de software podem estar no dispositivo e no servidor sistema operacional aplica es frameworks middleware etc Falta de Conhecimento por Parte do Usu rio muitas falhas poderiam ser evitadas se Os respons veis pelos sistemas e usu rios tivessem o conhecimento sobre os problemas e solu es Por exemplo um administrador de re
23. de componentes para a constru o de aplica es corporativas orientadas a objeto em Java Constitui se de API que permite a cria o uso e gerenciamento de componentes da aplica o reus veis em diferentes plataformas JSPs Java Server Pages permite a cria o de conte do din mico na web Uma pagina JSP um documento que descreve como processar uma solicita o para criar uma resposta atrav s da combina o de formatos padr o de marca o com a es din micas atrav s de scripts Java Servlets API que estende a funcionalidade de um servidor Web atrav s de m dulos de aplica o implementados em Java Conectores Permite que a plataforma J2EE seja conectada a sistemas de informa o heterog neos CORBA suporta interoperabilidade de aplica es Java com outras aplica es empresariais atrav s de uma linguagem de defini o de interface IDL JDBC Java Database Connectivity API que promove a integra o com bancos de dados relacionais al m de fornecer uma base comum sobre a qual ferramentas de alto n vel e interfaces possam ser constru das 3 1 6 XML De modo a superar as limita es da linguagem de marca o HTML que n o separa a representa o dos dados da apresenta o em paginas da Web foi criada a Linguagem de Marca o Extens vel XML Extensible Markup Language XML uma sintaxe baseada em texto que leg vel tanto por computadores quanto por humanos Ofe
24. dispositivo sem fio suporte mobilidade na rede de forma transparente seguran a tratamento de contexto otimiza o de espa o de armazenamento largura de banda e uso de energia formata o compress o entrega e apresenta o de conte do multim dia que se adapta a diferentes condi es de largura de banda e de recursos de dispositivos at a adapta o da aplica o e da apresenta o multim dia aos dispositivos do usu rio etc O objetivo deste texto dar uma vis o geral das quest es envolvidas nesta rea emergente de pesquisa Agradecimentos Gostaria de agradecer a todos os meus alunos de mestrado do Programa de P s Gradua o em Ci ncia da Computa o do DC da UFSCar que est o trabalhando em algumas das quest es discutidas aqui e com quem tive v rias discuss es sobre o assunto Agradecimentos especiais para Taciana Novo Kudo Richard Werner Nel m e Alessandro Rodrigues da Silva pela contribui o em algumas partes do texto 1 Introdu o A id ia b sica da computa o ub qua que a computa o move se para fora das esta es de trabalho e computadores pessoais PCs e torna se pervasiva em nossa vida cotidiana Marc Weiser considerado o pai da computa o ub qua vislumbrou h uma d cada atr s que no futuro computadores habitariam os mais triviais objetos etiquetas de roupas x caras de caf interruptores de luz canetas etc de forma invis vel para o usu rio Neste mundo de Weis
25. eletr nico por voz O Jini independente de plataforma O UPnP implica na padroniza o que nem todos os fabricantes podem estar dispostos a seguir O Salutation mostra ser uma solu o mais flex vel devido a sua independ ncia de protocolo e de linguagem de programa o utilizada Qual dos tr s dever dominar o mercado uma quest o ainda n o respondida pelo mercado At o momento n o h um lider incontest vel 7 Adapta o de Aplica es em Ambientes Ub quos Z A adapta o em ambientes de computa o ub qua uma quest o atual importante de pesquisa Os ambientes de computa o ub qua s o caracterizados pela grande diversidade de dispositivos heterogeneidade de redes e conex o intermitente As aplica es t m que se ajustar a mudan as nesses ambientes de forma transparente para o usu rio 4 56 Uma aplica o pode sofrer adapta o de dados e ou de controle A adapta o de dados implica numa transforma o dos dados usados com freq ncia pela aplica o para vers es que se adaptam aos recursos dispon veis sem a perda da representa o por exemplo uma textura pode ser transformada para uma outra vers o de textura com resolu o menor J a adapta o de controle implica na modifica o do fluxo de controle da aplica o ou seja no seu comportamento Por exemplo uma aplica o pode a partir da notifica o de aumento de atraso na rede introduzir um buffer de recep o de dados em
26. em vez de tipos objetos N o depender do garbage collector voc mesmo deve gerenciar a mem ria eficientemente colocando as Refer ncias a objetos em NULL quando terminar de usar Somente alocar objetos quando estes forem necess rios Liberar os recursos rapidamente reusar objetos e evitar exce es Estrat gias de programa o para codifica o visando o melhor desempenho incluem Usar vari veis locais E mais r pido acessar vari veis locais do que acessar membros de classes Evitar concatena o de string A concatena o de strings diminui o desempenho e pode aumentar o uso de mem ria da aplica o Usar threads e evitar sincroniza o Qualquer opera o que levar mais de 1 10 de um segundo para executar requer um thread separado Evitar sincroniza o tamb m pode aumentar o desempenho 3 1 2 Java para Ambientes Ub quos Applets Servlets JavaBeans e aplica es Java s o todos tipos de programas em Java e bem conhecidos dos profissionais da rea de Computa o Por quest o de falta de espa o suas defini es e caracter sticas podem ser encontradas em 26 27 e 28 A independ ncia de plataforma que a Java oferece a grande quantidade de bibliotecas dispon veis de suporte a constru o de interfaces gr ficas a suporte de rede e a exist ncia de maquinas virtuais embutidas em v rios dispositivos tornou a linguagem Java uma tecnologia chave para o desenvolvimento de software na computa o ub
27. fontes de dados ou seja a informa o pode chegar automaticamente Acesso a Internet m vel n o interfere com a recep o de chamadas sess o de dados suspensa enquanto a chamada atendida Capacita servi os de mensagem por difus o difus o seletiva ou unicast Desvantagens do GPRS N o garante largura de banda importante para v deo em tempo real Apresenta problema de superaquecimento e mesmo limite de velocidade do HSCSD Apesar do avan o da tecnologia G2 para a G2 5 existe ainda demanda por largura de banda cada vez maior o que leva a tecnologia da comunica o sem fio para a terceira gera o G3 que visa uma total integra o em n vel global da comunica o pessoal 5 2 4 A Gera o G3 Os celulares de terceira gera o representam a converg ncia das seguintes tecnologias Internet navega o web e mail informa es m commerce telefonia voz v deo fax etc e m dia de difus o TV radio entretenimento e informa o servi os de localiza o para o suporte a seis grande classes de servi os voz mensagens comuta o de dados multim dia multim dia de alto padr o e multim dia interativa de alto n vel As principais caracter sticas dos sistemas G3 s o conhecidas coletivamente como IMT 2000 International Mobile Telecommunications e compreendem 47 utiliza o no Em NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores mundo todo utiliza o em todas as a
28. longo de fala gra as a redu o da necessidade de energia dos dispositivos modernos C lulas de l tio pol mero que usam gel para o eletr lito refletem uma das tecnologias mais modernas na rea de baterias Feita de camadas finas e flex veis podem assumir qualquer forma ou tamanho Telas Nos dispositivos de acesso a informa o o CRT Tubo de Raios Cat dicos substitu do pela LCD Tela de Cristal Liquido Apesar de ter um custo mais alto a LCD pesa menos e consome menos energia As tecnologias de LCD s o OLED Diodo Org nico Emissor de Luz inventado h 15 anos mas s agora dispon vel comercialmente Semicondutor Cristalino compostos org nicos que permitem a constru o de dspositivos flex veis constru do em qualquer tamanho e cor LEP Pol mero Emissor de Luz CoG Chip no vidro LCoG Cristal sobre Vidro L quido Essas tecnologias permitem a cria o de telas min sculas tamanho de pixel de 10 micr metros Como s o extremamente pequenas requerem alguma forma de magnifica o canh o multim dia capacetes etc Mem ria O desenvolvimento da tecnologia de mem rias orientado em parte pelos telefones inteligentes c meras digitais tocadores MP3 e PDAs Atualmente vi vel a integra o de v rios megabytes em dispositivos m veis atrav s de tecnologias como a dos micro discos r gidos remov veis Microdrive da IBM que suporta de 340MB a G1B e mem rias Flash n o vol teis em telefone
29. n o solicitam e os usu rios n o solicitam IrDA a menos que tenha suporte total Apesar de barato menos de 5 poucos fornecedores o instalam nos computadores de mesa e outros dispositivos 97 Em NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores exce o para a Apple Nos servi os de fala suporta apenas um canal digital de voz A seguran a n o especificada deixada para o protocolo de nivel mais alto 5 20 Apesar das limita es a IrDA tem algumas caracter sticas interessantes a largura de banda de 4 a 16 Mbps muito al m do 1Mbps do Bluetooth Os varios tipos de IrDA incluem SIR Serial Infrared padr o original 115 kbps MIR Medium Infrared 1 152Mbps suficiente para transmiss o e recep o de video com qualidade de TV N o implementado amplamente escolha recai no SIR e FIR FIR Fast Infrared At 4Mbps Embutido na maioria dos novos computadores op o padr o do W 98 e 2000 VFIR Very Fast Infrared Chega a 16Mbps Ainda n o implementado amplamente z Novas atualiza es podem levar a velocidades de 50Mbps O padr o IrMC Infrared Mobile Communications define como transmitir dados de voz full duplex por um enlace IrDA A tabela 7 mostra uma compara o entre a IrDA e outras tecnologias concorrentes 5 3 3 Tecnologia HomeRF A HomeRF uma iniciativa do grupo de trabalho HomeRF um consorcio liderado por uma empresa parcialmente possu da p
30. n vel de seguran a que o dispositivo cliente suporta 4 3 Aspectos de Seguran a no Servidor Todos os aspectos relativos a seguran a de servidores nos sistemas tradicionais devem ser considerados nos sistemas de computa o ub qua tais como Autentica o do servidor da aplica o e ou dos dados por exemplo atrav s de certificados digitais para garantir que a intera o est ocorrendo com o verdadeiro servidor para o dispositivo cliente Restri o de acesso ao servidor Atualiza o de todos os softwares no servidor Utiliza o de ferramentas de busca de vulnerabilidades Restri o de funcionalidade 84 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores Restri o de rela es de confian a com outras m quinas etc Prote o das chaves utilizadas pelo algoritmo de criptografia na prote o da comunica o com os dispositivos cliente Prote o do servidor contra comprometimento por usu rios internos da rede sistema e atacantes externos Prote o da base de dados que pode estar no mesmo servidor da aplica o o que n o aconselh vel ou em servidores diferentes Prote o contra acesso e altera o n o autorizados s informa es Prote o contra acesso e altera o n o autorizados a backups ou base de dados replicada Prote o contra comprometimento do servidor invas es e ataques do tipo recusa de servi o Denial of Service Utiliza
31. o de aplica es para celulares pode ser vistos em 32 Benef cios do Uso do Padr o MVC Separando o controlador do modelo e da apresenta o o fluxo da aplica o isolado Desta forma os desenvolvedores podem entender a perspectiva do usu rio apenas olhando o controlador O fluxo da aplica o pode ser alterado modificando se o controlador sem altera o ou pouca do restante do c digo Separando o modelo da apresenta o o modelo isolado de altera es Desta forma os desenvolvedores podem alterar a apar ncia da interface do usu rio sem ter que mudar o modelo Separando a apresenta o do modelo a apresenta o poupada dos detalhes de como funciona o modelo O modelo pode pegar seus dados de um armazenamento local atrav s da API RMS de um servidor usando HTTP de uma cache de mem ria ou de uma combina o dessas fontes Para usar a rede intermitentemente e ainda permanecer til quando desconectado a por o cliente da aplica o deve decidir sobre quando buscar os dados do servidor e quando buscar os dados do armazenamento local As estrat gias de dados locais podem ser baseadas em cache ou sincroniza o para melhorar a responsividade e manter a coer ncia dos dados O particionamento destes detalhes no modelo do MVC torna a implementa o teste e manuten o mais f cil do que se estivessem espalhados pela aplica o Limita es do padr o MVC O MVC pode aumentar o tamanho do c digo grande pa
32. qua A figura 5 mostra como funciona a execu o de programas Java em diferentes dispositivos O c digo em Java compilado num c digo neutro e padronizado denominado bytecode O sistema operacional de cada dispositivo alvo utiliza um ambiente de execu o Java Java runtime environment JRE para interpretar e executar o byte code gerado na compila o em tempo de execu o Um interpretador de bytecode tamb m chamado de maquina virtual MV traduz as instru es gen ricas em comandos nativos espec ficos da maquina que est executando a aplica o Desta forma qualquer dispositivo que contenha uma maquina virtual Java pode executar um programa em Java sem que este tenha que ser recompilado As diferentes especifica es da fam lia Java Como os requisitos das diferentes classes de computadores s o diferentes uma linguagem Java de prop sito geral que acomodasse todos esses requisitos diferentes estava tornando se ingerenciavel A SUN ent o decidiu dividir a linguagem Java em diferentes especifica es ilustradas na figura 6 Cada uma das vers es de Java possui um Kit de Desenvolvimento de Software SDK Software Development Kit que implementa a vers o correspondente Segue abaixo a descri o da fam lia Java 63 E RB XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores 64 NDICE C digo em Java E Compila bytecode Java Executa Figura 5 A execu o de c digo Java em diferentes dispositivos
33. que fornece a aplica o acesso a informa o de contexto de seu ambiente operacional O desafio a ser superado pelo Context Toolkit o tratamento de contexto Gaia 35 uma infra estrutura desenvolvida pela Universidade de Illinois que trata um espa o ativo ActiveSpace e seus dispositivos de forma an loga a um SO tradicional fornecendo servi os b sicos incluindo eventos presen a de entidades dispositivos usu rios e servi os notifica o de contexto descoberta e sistema de nomes etc O Espa o Ativo corresponde a qualquer ambiente de computa o ub qua que pode ser gerenciado pela infra estrutura Gaia 36 Gaia utiliza uma nova abstra o para a computa o que chamada de espa o virtual do usu rio User Virtual Space Um espa o virtual do usu rio composto por dados tarefas e dispositivos que est o associados a um usu rio ele permanentemente ativo e independente de dispositivo move se com o usu rio e mapeia dados e tarefas no ambiente de computa o ub qua do usu rio de acordo com seu contexto atual Gaia converte um espa o f sico e seus dispositivos de computa o ub qua em um sistema de computa o program vel iROS Interactive Room Operating System 37 uma infra estrutura constru da pela Universidade de Stanford para dar suporte a aplica es dentro de um espa o f sico utilizando tamb m a abordagem de SO A infra estrutura consiste de um meta SO que une dispositivos com seus SOs
34. reconhecer essa necessidade e a partir da a identificar outras aplica es com enorme potencial tais como um telefone m vel se comunicando com uma impressora ou um PDA se comunicando com o PC para realizar alguma tarefa sem qualquer configura o ou interven o manual do usu rio Em 1998 um consorcio liderado pela Ericsson com a participa o da Nokia IBM Toshiba e Intel foi criado para desenvolver a especifica o de um padr o global aberto para a conectividade sem fio entre os dispositivos de telecomunica es e os de computa o Esta especifica o foi denominada Bluetooth Muitas outras empresas se associaram ao consorcio deste ent o mais de 2000 O nome Bluetooth foi dado em homenagem a Herald I Bluetooth rei da Dinamarca 910 985 primeiro a unificar o pa s A comunica o com o Bluetooth onidirecional com alcance de at 10m Suporta servi os de transmiss o s ncronos e ass ncronos A taxa de transfer ncia de dados de at IMbps Conecta dois ou mais dispositivos que n o est o na linha de vis o um do outro Exemplos incluem o envio de fotos de uma c mera digital para o disco r gido a conex o de um PCs com seus perif ricos impressoras scanners teclados mouse microfones etc a conex o de voz em tempo real entre fone de ouvido e telefone m vel O Bluetooh oferece uma solu o em um chip nico Prev se que a tecnologia seja utilizada em mais de 100 milh es de dispositivos at 2002
35. s o realizadas Algumas das solu es para tratar a sincroniza o incluem o Protocolo de sincroniza o SyncML 62 IMC Mobile Application Link 63 Produtos existentes incluem AvantGo 64 DB2 65 etc 9 Desafios da Computa o Ub qua H v rios desafios a serem superados na computa o ub qua nos n veis tecnol gico social e organizacional No n vel social pesquisadores afirmam que a computa o ub qua trar problemas de seguran a e privacidade e mudar a forma como os trabalhadores e empresas 10 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores interagem entre si o que gera novas preocupa es por exemplo como o empregador supervisiona os empregados j que computadores estar o por toda parte conectados uns aos outros por redes Igualmente desafiador entender como os avan os tecnol gicos podem ajudar ou prejudicar o ser humano e o bem estar social Por exemplo a agrega o de dados capturados por sensores pode resultar numa maior comunica o social mas isso tamb m pode permitir a organiza es discernir mais e mais sobre os padr es de atividades e prefer ncias pessoais das pessoas e dessa forma levar a invas o de privacidade e por em risco o n vel de confian a nas rela es sociais Um resumo dos principais desafios da computa o ub qua no n vel tecnol gico dado a seguir Novas Arquiteturas Projeto e a implementa o de arquiteturas computacionais que possibil
36. servi os em seu ambiente e detecta que ele pode se conectar a tela e teclado embutidos no assento do avi o usando uma rede sem fio interna ao avi o O PDA mostra o ambiente de trabalho desktop de Janete na tela enfatizando as informa es da central de dados Depois do avi o decolar Janete planeja cuidadosamente os reparos necess rios usa os servi os de compra r pida para pedir as partes necess rias de equipamentos e ou software e solicita free lancers com as habilidades necess rias para aliviar o trabalho de seus pr prios funcion rios que est o trabalhando 24 horas por dia O agente pessoal do PDA automaticamente prioriza suas solicita es e transfere alguns arquivos via a rede lenta do avi o Quando o avi o pousa e Janete vai para o 47 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores terminal de desembarque o PDA pode transferir arquivos usando a LAN sem fio do terminal Quando Janete chega na central de dados as primeiras ofertas de free lancers j chegaram e os fornecedores de equipamentos j receberam os pedidos para substitui o das partes danificadas Cen rio 2 Uma aplica o para v rios dispositivos adaptado de 3 Um ge logo do Instituto Americano de Geologia foi mandado para um local remoto no oeste dos EUA para examinar os efeitos de um terremoto recente Usando um PC e um software denominado MANNA que suporta as atividades do ge logo em qualquer dispositivo que ele usar o ge logo
37. sistema de arquivo Com exce o das tecnologias envolvidas nos dispositivos os recursos n o mudam muito em rela o a aqueles encontrados no PC O que diferencia ent o o sistema operacional de uma maguina tradicional do sistema operacional de um dispositivo ub quo Uma das diferen as a especificidade do dispositivo O PC uma maquina de prop sito geral enquanto que o dispositivo muitas vezes otimizado para realizar muito bem uma ou mais tarefas A especializa o do dispositivo um dos aspectos que determina o projeto do sistema operacional do dispositivo No mundo dos PCs h poucos competidores na rea de sistemas operacionais mas no mundo dos dispositivos ub quos o numero cada vez maior Alguns exemplos de SO para esses dispositivos incluem Palm OS PDA EPOC celular W CE Consumer Electronics Java Card e W Smart Card para Smart Cards QXN VxWorks etc Provavelmente n o haver monop lio equivalente ao da MS Intel no mundo dos dispositivos ub quos Nas se es abaixo ser o mostrados os sistemas operacionais de PDAs e celulares bem como as caracter sticas de alguns sistemas operacionais considerados como sistemas embarcados 5 20 33 3 2 1 PALM OS Desenvolvido pela Palm Inc domina cerca de 70 do mercado de dispositivos de m o apesar de propriet rio O sucesso do PALM deve se ao fato dele ser projetado especificamente para PDAs ser f cil de usar oferecer um n mero limitado de caracter stica
38. tempo de execu o para a diminui o da lat ncia 57 A adapta o orientada por uma pol tica de adapta o O tipo da aplica o bem como o tipo dos dados da aplica o muitas vezes dita a escolha da pol tica de adapta o Um modelo de adapta o deve levar a pol tica de adapta o em considera o quando adaptar o que adaptar quanto adaptar considera es de custo etc al m de outras quest es tais como detec o de conflito de interesses e como resolve los grau de interven o do usu rio na pol tica de adapta o etc 58 7 1 Estrat gias de adapta o As estrat gias de adapta o podem ser classificadas de tr s maneiras 59 1 Transparente para a aplica o o sistema toma para si a responsabilidade integral da adapta o ficando entre a aplica o e o dado Esta abordagem prov compatibilidade retroativa com as aplica es existentes e n o necessita de modifica o na aplica o Entretanto as pol ticas de adapta o neste caso s o dependentes do tipo dos dados e tamb m do tipo da aplica o Assim para cada 107 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores tipo de aplica o uma nova pol tica deve ser estabelecida n o sendo poss vel o uso de pol ticas gen ricas 2 Laissez faire independente do sistema somente a aplica o alterada Nesta estrat gia n o h um gerenciador central de adapta o somente a aplica o alterada o siste
39. todas as situa es poss veis e apresentar algumas solu es e produtos descritos na literatura A sincroniza o tratada atrav s de protocolos de sincroniza o Estes protocolos consistem tipicamente das seguintes fases 20 1 Fase de pr sincroniza o Nesta fase s o realizadas a autentica o do servidor e do dispositivo que assegura que o servidor quem ele diz que e o dispositivo idem a autoriza o que verifica se o dispositivo est autorizado a executar a altera o solicitada e a determina o das capabilidades do dispositivo para que o servidor possa otimizar o fluxo de dados a ser enviado para o dispositivo 2 Fase de sincroniza o Nesta fase os dados de sincroniza o s o trocados entre dois parceiros de sincroniza o Cada parceiro tem uma tabela de mapeamento de IDs locais para IDs globais Todos os IDs locais das entradas de dados s o mapeados em IDs globais e na sincroniza o apenas as entradas novas alteradas ou exclu das s o trocadas entre os dois parceiros Haver conflito quando ambos atualizaram a mesma entrada Este conflito pode ser resolvido de varias maneiras tentativa de fus o das entradas duplica o das entradas prevalecimento de uma entrada sobre a outra notifica o do usu rio parta que ele decida o que fazer 3 Fase de pos sincroniza o Nesta fase tarefas como a atualiza o de tabelas de mapeamento reportagem de conflitos n o resolvidos etc
40. transa es prov acesso seguro a dados ou servi os e protege a privacidade da comunica o Na din mica da criptografia um transmissor encripta dados usando uma chave O recipiente dos dados decripta os dados de volta numa forma utiliz vel usando uma chave como mostra a figura 7 Os algoritmos criptogr ficos classificam se em Sim tricos e Assim tricos 82 XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores Os algoritmos sim tricos podem ser divididos em dois grupos baseados na forma como os dados s o processados Bloco cifrado quebra os dados em blocos de tamanho fixo 64 bits Estes algoritmos s o padronizados na ind stria e s o os mais usados Exemplos incluem DES Data Encryption Standard DES Triplo AES Advanced EncryptionStandard RC2 RC4 RCS Cadeia cifrada encripta cada byte separadamente Texto plano Algoritmo sim trico modo de encripta o Chave secreta Texto encriptado Algoritmo sim trico ER lt M modo de decriptagao Chave secreta l Texto plano Figura 7 Din mica da criptografia Problemas com os Algoritmos Sim tricos Os algoritmos sim tricos apresentam varios problemas usam a mesma chave para encriptar e decriptar a chave em si tem que ser distribu da de forma segura por exemplo atrav s de meio de transmiss o n o eletr nico como telefone ou correio quando a troca de dados entre v rios participantes deve haver chaves separadas para cada um Algori
41. uma rede interna de um avi o busca pelo servi o de uma tela maior para servir de sa da para os dados processados no PDA Estes cen rios n o podem ser realizados apenas com a conectividade Algo mais necess rio que propicie a identifica o de servi os em uma rede Este algo a mais a chamada Descoberta de Servi o Alguns grupos t m trabalhado na especifica o de padr es para a descoberta de servi os Uma dessas especifica es a especifica o de Refer ncia para Computadores em Redes Moveis MNCRS Mobile Network Computer Reference Specification prop e um conjunto de padr es para a intera o entre aplica es servidores e protocolos de rede Em particular uma das especifica es deste conjunto a Descoberta de Servi o 51 No mundo dos dispositivos m veis especializados e heterog neos prontos para operar num ambiente ub quo uma arquitetura para coordenar a intera o entre dispositivos necess ria Essas arquiteturas s o essencialmente frameworks de coordena o que sugerem certos modos e meios de intera o entre dispositivos Algumas das arquiteturas de descoberta de servi o dispon veis que merecem destaque incluem Jini 52 Universal Plug and Play 53 e Salutation 54 todas iniciativas de ind strias A coordena o da intera o entre dispositivos deve oferecer aos dispositivos as seguintes funcionalidades Habilidade de anunciar sua presenga a rede m Descoberta autom tica de dis
42. 35V em 2002 H menor emiss o de calor e caches maiores Com o problema critico da limita o das tecnologias de baterias a tecnologia dos processadores tem avan ado a ponto de oferecer mecanismos que permitem a redu o da voltagem do dispositivo por software o que reduz o ciclo do clock roda mais devagar economizando energia O processador SpeedStep da Intel faz o gerenciamento da energia ajustando a frequ ncia interna do clock e a voltagem do n cleo Ele se adapta a mudan as no fornecimento de energia desligando as partes da CPU que n o s o necess rias no atual processamento A transi o entre os modos econ mico e normal transparente Entrada de dados Teclados O tamanho dos dispositivos de acesso a informa o imposto pela necessidade de E S de dados uma vez que o tamanho dos componentes de E S teclado LCD influencia o tamanho total do dispositivo m vel Quando os dispositivos de E S s o integrados em um mesmo dispositivo dif cil esperar que se tornem menores do que j s o nos dias de hoje Entretanto quando considerados separados os avan os na tecnologia v o certamente torn los menores Dependendo do tamanho do dispositivo o teclado pode oferecer um conjunto completo de teclas ou um conjunto limitado para a entrada dos dados Quanto menor o numero de teclas mais complexa ser a opera o do dispositivo Por outro lado um teclado completo acoplado a um dispositivo certamente vai deix lo maior
43. 4 19 Herrtwich R G 2002 Ubiquitous Computing in the Automotive Domain Proceedings of the Pervasive Computing First International Conference p 15 Agosto 20 Burkhard T J Henn H Hepper S Rindtorff K Schack T 2002 Pervasive Computing Technology and Architecture of Mobile Internet Applications Ed Addison Wesley 410 pags 21 International Organization for Standards 1999 Em www iso ch Consultado em 30 de Marco de 2003 22 PC SC Workgroup 1999 PC SC Specification 1 0 Em www pcscworkgroup com 23 0CF Open Card Framework Em www opencard org 24 Sistema de Entrada T9 Em www t9 com demo_page2 html 25 Sistema de entrada Octave da e acute Em www e acute fr 26 Como aplicar a tecnologia Java para dispositivos pequenos www javaworld com 27 Documentos sobre Java http java sun com infodocs 28 Tutoriais sobre Java http java sun com docs books tutorial 29 Sobre o J2ME em http www java sun com products j2me 30 Ferramentas para programa o de dispositivos http www chicagowireless org tools html 31 Forum Java Card www javacardforum org 32 MVC em http ava sun com blueprints guidelines designing enterprise applica tions 2e app arch app arch2 html 33 Tanenbaum A S 2001 Modern Operating Systems Second Edition Prentice Hall 951 pags 34 Salber D Dey A K Abowd G D 1999 The Context Toolkit Aiding the Development of Context Enabled Applications CHI
44. 99 ACM Press p 434 441 Pittsburgh PA Maio 35 Rom n M Hess C Cerqueira R Ranganathan A Campbell R H Narstedt K 2002 A middleware infrastructure for Active Spaces IEEE Pervasive Computer v 1 n 4 p 74 83 Outubro Dezembro 36 Hess C K Roman M Campbell R H 2002 Building Applications for Ubiquitous Computing Environments Proceedings of the Pervasive Computing First International Conference p 16 29 Agosto 37 Johanson B Fox A Winograd T 2002 The Interactive Workspaces Project Experiences with Ubiquitous Computing Rooms Pervasive Computing Magazine Special Issue on Systems 113 Em NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores 38 Ponnekanti S Johanson B 2003 Portability Extensibility and Robustness in iROS Proceedings of the IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications Dallas Fort Worth Texas Mar o 39 Garlan D Et al 2002 Project Aura Toward Distraction Free Pervasive Computing IEEE Pervasive Computing p 22 31 Abril Junho 40 Freire L 2002 Um Ambiente Integrado de Ensino e Avalia o de Seguran a em Sistemas da Web Tese de Mestrado defendida em Agosto de 2002 no PPG CC do DC UFSCar 41 Waldman H e Yacoub M D 1997 Telecomunica es Princ pios e Tend ncias Serie Universidade Editora Erica 287 p gs 42 Christensen G Florack P G e Duncan R 2001 Wir
45. AWT ou swing usa drivers de E S especiais nativos N o implementa algumas caracter sticas da MVJ padr o RMI agrupamento de threads etc outras s o opcionais ponto flutuante arranjos multidimensionais verifica o de arquivo de classe e outras ainda s o parcialmente implementadas java net e java io Para se ter uma id ia do tamanho de uma maquina virtual a KVM para PalmOS ocupa 50 a 70KB e 128KB quando em execu o Executa em mais de 20 plataformas entre elas Solaris W 32 telefones Sony Nokia Motorola e SO EPOC Waba Wabasoft um produto de fonte aberto com tecnologia baseada no Java similar mas n o compat vel A linguagem Waba a M quina Virtual Waba MVW e o formato de arquivo de classe foram projetados para otimizar desempenho omite caracter sticas desnecess rias e ou que usam muita mem ria O tamanho da MVW de 64KB 32KB para o execut vel e 32KB para as classes fundamentais Os formatos de Arquivo de classe e bytecode s o subconjuntos dos correspondentes em Java Permite aos programadores usar ferramentas de desenvolvimento Java desde que seja usado apenas o subconjunto suportado pelo Waba Possui um conjunto de classes fundamentais a menor poss vel que contem funcionalidade para escrever programas complexos para dispositivos pequenos Possui classes ponte que permitem executar programas em Waba onde o Java for suportado Usa bibliotecas nativas do dispositivo o que melhora o desempenho
46. a de Gr ficos Janelas e Eventos GWE suporta APIs de programa o da interface Inclui fun es de gerenciamento de energia e troca de mensagens O Unicode o formato de texto nativo 2 bytes por caractere Suporta biblioteca criptogr fica CAPD que armazena informa o segura na mem ria A autentica o de aplica es feita atrav s de assinatura com chave p blica Suporta o uso de cart o inteligente para seguran a de dados sens veis dados de at 64KB em cart o acesso mais lento EEPROM x RAM O W CE suporta as seguintes caracter sticas de Comunica o e Rede Comunica o serial SLIP e PPP via cabo e infravermelho Conex es de Rede protocolos da Internet e de troca de arquivos API WinInet HTTP e FTP API WinSock sockets que suportam TCP IP API IrSock suporte a comunica o infravermelha via IrDA Infrared Data Association RAS Remote Access Service suporta upload download de arquivos via PPP para conectar no servidor API Telephony suporta comunica o via modem para um hospedeiro remoto s chama n o recebe chamadas Os drivers necess rios incluem bateria tela porta serial Infra Vermelho painel de toque Os tipos de drivers no W CE s o Nativos drivers de baixo n vel que usam caracter sticas embutidas de um dispositivo fonte ou teclado ligados com o n cleo e residentes em ROM Os drivers nativos s o integrados na configura o do W CE pel
47. alho dos desenvolvedores que podem se concentrar na l gica da aplica o e na interface do usu rio 69 im wm lw Plataformas Palm W CE EPOC Palm W CE Palm W CE Linux W MS Solaris Neutrino Linux Decempenno mo atm lm Eve Independente de Dependente de Dependente de Bibliotecas nas ean did eo as dispositivo dispositivo dispositivo Ferramentas padrao Ferramentas padrao Ambiente de do Java com KVM na do Java com Waba desenvolvimento plataforma de VM na plataforma de integrado com desenvolvimento desenvolvimento depura o remota Ambiente de desenvolvimento Tabela 3 Compara o entre as maquinas virtuais para dispositivos ubiquos 5 20 O J2EE prove op es de interfaces para dispositivos dos mais diferentes tipos com suporte a linguagens simples de marca o HTML WML etc Permite o carregamento de plug ins Java para suporte a applets por navegadores Web al m de suportar clientes como aplica es Java independentes O J2EE Edition oferece suporte total para componentes EJB Enterprise JavaBeans API JavaServlets JSP JavaServer Pages al m de XML O padr o J2EE inclui i RB XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores NDICE especifica o completa e testes de conformidade para assegurar a portabilidade das aplica es no mbito dos sistemas corporativos que suportam o J2EE A edi o J2EE compreende as seguintes tecnologias EJBs Enterprise JavaBeans Arquitetura padr o
48. alquer momento inclusive no momento em que o usu rio est interagindo com outra aplica o O projeto de sistemas operacionais para dispositivos ub quos devem ser pensados em fun o dos tipos de aplica es que dever o ser oferecidas por um dispositivo bem como as capacidades de hardware daquele dispositivo O mercado acena com in meras possibilidades e necessidades o que leva a muitas oportunidades de desenvolvimento de novos SOs 3 3 Middleware Uma das principais fun es de um middleware prover abstra o das depend ncias do SO O middleware tipicamente uma camada entre o sistema operacional e as aplica es oferece certas opera es e estruturas de dados que permitem aos processos e usu rios interoperarem em maquinas diferentes de forma consistente Estas estruturas e opera es s o muitas vezes denominadas na literatura como APIs frameworks bibliotecas etc que s o consideradas como componentes de middleware Segue abaixo uma breve descri o de alguns componentes constru dos como resultado de iniciativas de empresas e outras de laborat rios de Universidades e Institutos de Pesquisa 3 3 1 Componentes de Middleware no mercado Interface de Programa o da Aplica o APIs Application Programming Interface As APIs Java funcionam como extens es para a plataforma Java para suportar servi os espec ficos da aplica o Exemplos incluem APIs JavaPhone suporta servi os de telefonia tais como f
49. amente armazenados em um outro local Janete decide mudar seus planos e voar para Pernambuco imediatamente para ajudar nos reparos Ela pede ao gerente da central de dados para enviar a ela um relat rio detalhado dos danos sofridos para que ela possa planejar os reparos Ela ativa seu agente pessoal de software usando o teclado embutido no carro e solicita ao agente para mudar as suas reservas de v o de Paris para Pernambuco Ela tamb m pede que todos os arquivos referentes configura o da central de dados sejam transferidos para o seu PDA assim que a largura de banda de rede necess ria esteja dispon vel O agente rearranja os v os Al m disso o agente infere que ela n o ser capaz de cumprir seus compromissos em Paris e ent o cancela a reserva de hotel usando os servi os on line do hotel bem como as reuni es com o fornecedor atrav s do envio de e mail apropriado de notifica o Assim que Janete sai do carro o agente pessoal de software salta do computador do carro para o PDA e varre a rea a procura de uma conex o de rede melhor Conforme ela entra no terminal do aeroporto o agente detecta uma LAN sem fio na qual ele se autentica e come a a baixar os dados solicitados sobre a configura o da central de dados Enquanto Janete espera pelo seu v o no terminal ela chama o gerente da central de dados para ouvir os ltimos acontecimentos Assim que ela embarca no avi o seu PDA novamente varre a rea em busca de poss veis
50. amente com o alto grau de mobilidade da computa o m vel conforme mostra a Figura 1 50 Em NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores Computa o m vel Computa o ub qua Computa o pervasiva Figura 1 Rela o entre Computa o Ubiqua Pervasiva e M vel 1 2 Princ pios da Computa o Ub qua adaptado de 5 Pelos menos tr s princ pios s o identificados na Computa o Ub qua a saber Diversidade Ao contrario do PC que um dispositivo de prop sito geral que atende varias necessidades distintas do usu rio tais como edi o de texto contabilidade navega o na web etc os dispositivos ubiquos acenam com uma nova vis o da funcionalidade do computador que a de prop sito especifico que atende necessidades especificas de usu rios particulares Apesar de v rios dispositivos poderem oferecer funcionalidades que se sobrep em um pode ser mais apropriado para uma fun o do que outro Por exemplo o palmtop bom para fazer anota es r pidas mas n o o melhor dispositivo para navegar na web Um telefone de tela pode ser o dispositivo escolhido pelo usu rio em sua casa para navegar pela internet com todo o potencial de cores e boa resolu o que este dispositivo pode oferecer Um outro aspecto da diversidade o de como gerenciar as diferentes capabilidades de diferentes dispositivos uma vez que cada dispositivo tem caracter sticas e limita es p
51. amente grandes com v rios conectores e slots de expans o exemplos Psion e W CE Handheld Pro J os PDAs caracterizam se pela tela sens vel a toque A intera o com o dispositivo baseada em apontador stylus a entrada de texto feita por reconhecimento de escrita manual exemplos Palm WorkPad da IBM Pocket PC etc Outros dispositivos incluem leitores multim dia port teis e reprodutores de conte do para ler ouvir livros eletr nicos exemplo e BookMan Nos dispositivos de m o tudo menor que no PC com tecnologias normalmente muito diferentes das do PC Alguns exemplos de servi os oferecidos incluem livro de endere os e telefones calend rio atividades a fazer editor de texto calculadora despertador e mail sincroniza o de dados e jogos navegadores rel gios globais gerente de arquivos planilhas aplica es financeiras reprodutores de m dia recursos de desenho etc Telefones Celulares Os celulares oferecem v rios servi os entre eles Paging transmiss o de dados fax mensagens curtas SMS at 160 caracteres WAP para acesso a servi os de escalas de v o previs o do tempo informa es de tr nsito cota o de a es reserva de hotel etc O oferecimento de servi os multim dia o alvo principal dos fabricantes de celulares o que est se tornando poss vel na medida em que aumenta se a implanta o e abrang ncia das redes sem fio de maior capacidade de largura de banda aumenta
52. asileiro de Redes de Computadores 101 NDICE Bluetooth IRDA HomeRF 802 11b Wi Fi Aplica o Substitui o de Substitui o de Forma o de Forma o de cabeamento e na cabeamento e na redes domesticas redes forma o de forma o limitada e ou de pequenas corporativas e o redes ad hoc de redes ad hoc empresas campi Tecnologia RF 2 G4Hz Luz RF 2 G4Hz RF 2 G4Hz Infravermelha Tipo de Rede 1 para muitos Ponto a ponto 1 para poucos Muitos para muitos lt 8 Velocidade 4Mbps t pica 10Mbps 11Mbps Servi o Voz e dados Voz e dados Voz e dados Dados voz s suportado sobre ES Angulo de 360 graus 30 graus 360 graus 360 graus conex o T cnica de FHSS DSSS espalhamento do espectro Necessidade de N o N o N o Sim ponto de acesso Carga de Baixa Baixa Alta Alta energia exigida Custo po 70 a 120 lt 3 ginoag o PROG ais custo do dispositivo equipamento de ponto de acesso Tabela 7 Compara o entre Bluetooth xIRDA x HomeRF x Wi Fi adaptada de 50 E RB XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores 102 NDICE Vamtagens Desvantagens Adequado para substituir Sofre interfer ncias Bluetooth o cabeamento Conex o lenta com rede local sem Adequado quando se fio de alta velocidade 1Mbps x requer a forma o de 11Mbps redes ad hoc Custo relativamente baixo IrDA R pida 4Mbps Faixa de alcance limitada 1 m Baixo Custo lt 3 Cone estreito de conex o 30 Bai
53. baixa mapas e relat rios existentes sobre a rea de modo a se preparar para a visita Como o PC n o um equipamento m vel e o ge logo precisa viajar os documentos s o transferidos para um laptop e o ge logo pega um avi o at o local onde ocorreu o terremoto Neste avi o n o h suporte para rede portanto o laptop desabilita a conex o de rede e oferece apenas computa o local Quando o ge logo examina os v deos do local a interface do usu rio chaveia automaticamente para monitor branco e preto e reduz a taxa de quadros por segundo para ajudar a conservar bateria Ao chegar ao aeroporto o ge logo aluga um carro e dirige at o local Ele recebe uma mensagem atrav s do sistema MANNA pelo celular alertando o para examinar um local em particular Como o fone celular oferece espa o de tela extremamente limitado o mapa da regi o n o mostrado Em vez disso o celular mostra a localiza o geogr fica orienta es de como chegar l e a posi o atual do ge logo GPS Um recurso que permite ao ge logo responder a mensagem tamb m oferecido pelo software Chegando no local o ge logo usa o seu palmtop para tomar notas sobre a regi o Como o palmtop conta com uma caneta de toque styllus para intera o n o permitida a intera o atrav s de cliques duplos ou cliques direita Mais ainda como o tamanho da tela tamb m um problema no palmtop um layout mais conservador adotado para ser mostrado ao ge l
54. binada com a capacidade de acesso a computa o m vel tem transformado a computa o numa atividade que pode ser carregada para qualquer lugar Limita es da Computa o m vel Uma importante limita o da computa o m vel que o modelo computacional n o muda enquanto nos movemos isto o dispositivo n o capaz de obter flexivelmente informa o sobre o contexto no qual a computa o ocorre e ajust la corretamente Numa solu o para acomodar a mudan a de ambiente os usu rios poderiam manualmente controlar e configurar a aplica o medida que se movem o que seria nvi vel e inaceit vel pela maioria dos usu rios 49 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores O que Computa o Pervasiva O conceito de computa o pervasiva implica que o computador est embarcado no ambiente de forma invis vel para o usu rio Nesta concep o o computador tem a capacidade de obter informa o do ambiente no qual ele est embarcado e utiliz la para dinamicamente construir modelos computacionais ou seja controlar configurar e ajustar a aplica o para melhor atender as necessidades do dispositivo ou usu rio O ambiente tamb m pode e deve ser capaz de detectar outros dispositivos que venham a fazer parte dele Desta intera o surge a capacidade de computadores agirem de forma inteligente no ambiente no qual nos movemos um ambiente povoado por sensores e servi os computacionais O que
55. cas de um grupo especifico de dispositivos s o inclu das em um perfil correspondente Caso uma aplica o precise de funcionalidade adicional n o especificada no perfil do dispositivo as bibliotecas correspondentes podem ser trazidas da rede de forma din mica c digo de aplica o mais bibliotecas de classes Inclui MVs bibliotecas de APIs ferramentas para colocar aplica o no dispositivo e configura lo O J2ME ser detalhado mais adiante no texto 3 1 3 A edi o J2ME para Dispositivos ub quos o lado do cliente A edi o J2ME um conjunto de produtos tecnologias ferramentas e padr es necess rios para criar aplica es para dispositivos ub quos Inclui suporte para desenvolvimento de aplica es no dispositivo e fora do dispositivo O J2ME dispon vel em duas vers es CLDC Configura o de dispositivo limitado conectado Connected Limited Device Configuration para fones celulares PDAs e set top boxes de m dia capacidade Cont m a m quina virtual KVM um interpretador de linguagem Java para microprocessadores de 16 bit ou 32 bit RISC CISC em dispositivos com 128 a 512KB RAM e conex o de rede intermitente Oferece suporte total a linguagem Java exceto ponto flutuante finaliza o e tratamento de erro Contem vers o minimizada dos pacotes java lang java io and java til do J2SE Implementa API javax microedition io para conex es de rede fones m veis e aparelhos de TV CDC Configura o de D
56. cies eletr nicas em um espa o de trabalho conectado a uma rede sem fio Um de seus principais desafios envolve o suporte movimenta o de dados e de controle entre esses v rios dispositivos de intera o de forma transparente para n o interromper o processo de colabora o Exemplos de Computa o Ub qua em Aplica es que exigem maior movimenta o do usu rio Guias tur sticos eletr nicos trabalham normalmente com informa es de localiza o dos usu rios e utiliza o de dispositivos port teis para conferir maior mobilidade aos usu rios Os 52 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores principais objetivos dessa classe de aplica es s o registrar os locais visitados e identificar a posi o atual do usu rio dentro de um espa o de intera o como campus universit rio museu etc O CampusAware 13 um sistema de turismo que utiliza informa es de localiza o para fornecer servi os aos usu rios O sistema permite que o usu rio fa a anota es em seus dispositivos sobre os locais que est o visitando fornecendo tamb m informa es de como encontrar determinados locais de interesse e a posi o atual do usu rio O CampusAware possui um reposit rio central com tr s bancos de dados para informa es contextuais e sociais como as anota es dos usu rios e locais visitados O CampusAware utiliza o GPS para obten o de informa es de localiza o em ambientes abertos O sistema
57. db2 everyplace 66 Weatherall J and Jones A 2002 Ubiquitous Networks and their Applications IEEE Wireless Communications Fevereiro 67 X10 Technology Em www extremetech com article2 0 3973 133763 00 asp 115
58. de 16 bytes ou mais Se os registros tiverem que ser atualizados nos dois equipamentos como fazer a correspond ncia entre os identificadores Situa o 4 Quando registros s o alterados bem como adicionados ou exclu dos na base de dados do servidor ou do dispositivo as altera es efetuadas devem ser registradas bem como o tempo em que foram realizadas possivelmente atrav s de estampilhas de tempo para que o sincronizador possa saber quando os dados foram 109 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores alterados pela ultima vez e assim solicitar a lista dos registros alterados desde a ultima sincroniza o bem sucedida Desta forma as altera es poder o ser reproduzidas de forma integra nas replicas dos dados em outros dispositivos ou servidores 5 Situa o 5 Quando duas replicas exatas de dados armazenadas em dois locais diferentes forem acessadas e modificadas por dois usu rios diferentes ao mesmo tempo como atualizar esses dados O objetivo e tamb m desafio da sincroniza o manter dois ou mais conjuntos de dados id nticos mesmo quando altera es s o feitas em ambos os conjuntos ao mesmo tempo N o se pretende discutir aqui todas as solu es poss veis de sincroniza o para as situa es descritas acima mas sim ilustrar a complexidade desta quest o at porque os casos descritos representam apenas algumas situa es que envolvem sincroniza o e certamente n o abarcam
59. de deveria ter conhecimento sobre as falhas dos softwares utilizados em sua rede e nos seus servidores ou o usu rio deveria verificar se o seu navegador est utilizando uma conex o segura no momento que este deseja efetuar uma compra via Web de um produto Desta maneira todas as pessoas que utilizam um sistema devem ter no es b sicas de seguran a Entretanto este um dos problemas de seguran a mais dif ceis de ser resolvido Em ambientes de computa o ub qua onde um dos objetivos tornar o computador e a rede invis veis para o usu rio embarcados em ambientes inteligentes que trocam informa es e engatilham a es independentemente do usu rio dif cil visualizar o usu rio se preocupando com quest es de seguran a Ainda h muito a avan ar nesta rea A Autentica o como forma de barrar o acesso indevido aos sistemas No processo de autentica o um wu rio prova que quem ele diz que dispositivo e servidor podem sofrer autentica o tamb m Dependendo da aplica o apenas uma senha n o suficiente ou n o vi vel No controle do aquecimento dom stico por exemplo a id ia de proteger o patrim nio e o bem estar apenas com uma senha que eventualmente pode ser quebrada por crackers n o muito alentador Alternativas como a Identidade Eletr nica que usa cart es inteligentes e criptografia s o usadas Criptografia A criptografia endere a tr s quest es ajuda a autenticar pessoas e
60. de objetos que ret m registros do sistema diret rios todas as aplica es e dados do usu rio com tamanho m ximo de 16MB Fora da rea de armazenagem de objetos as bases de dados e os sistemas de arquivos podem ser instalados em RAM ROM ou dispositivos externos Cada sistema de arquivos pode ser dividido em m ltiplos volumes representados como pastas do diret rio raiz dos sistemas de arquivos Os dados podem ser salvos em objetos arquivos ou bases de dados Os arquivos s o automaticamente comprimidos O W CE suporta Heap especial para o Sistema de Arquivos registros e armazenagem de objetos at 256MB com servi o de transa o para assegurar integridade dos dados Os esquemas de gerenciamento de mem ria suportados incluem a mem ria paginada com uso de cache e sem uso de cache e mem ria n o paginada com uso de cache e sem uso de cache A tabela de p ginas mantida pelo hardware Em NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores O Gerente de Gr ficos Janelas Eventos GWE A interface do W CE com o usu rio similar ao do MS W com suporte a menus caixas de di logo cones som v deo e reconhecimento de escrita a m o Toda aplica o tem que ter pelo menos uma janela mesmo que esta n o possa ser mostrada Todas as mensagens que uma aplica o envia ou recebe s o passadas pela fila de mensagens do thread da janela correspondente Uma janela o ponto de entrada de cada aplica o O Subsistem
61. dispositivos atrav s de protocolos bem definidos Todo dispositivo deve descobrir um ou mais desses servi os de consulta antes que possa entrar para uma federa o A localiza o desses servi os pode ser conhecida de antem o ou eles podem ser descobertos usando difus o seletiva poss vel formar grupos de servi os de consulta e associar nomes a eles o que permite que um dispositivo procure por um grupo espec fico na sua vizinhan a Por exemplo numa empresa decis es administrativas podem for ar que alguns dispositivos de armazenamento perten am a algum grupo especial com acesso restrito Quando um dispositivo localizar um servi o de consulta de interesse ele pode agora dizer sobre ele mesmo ao servi o registrar ou pedir ao servi o informa es sobre outros dispositivos da federa o Quando o dispositivo se registra ele pode associar um conjunto de propriedades que podem ser usadas por consultas de outros dispositivos Expondo as Interfaces Durante o processo de registro poss vel para um dispositivo enviar c digo Java para o servi o de consulta Esse c digo essencialmente um proxy que pode ser usado para contatar uma interface no dispositivo e invocar m todos desta interface Um dispositivo pode ent o automaticamente transferir esse proxy para si mesmo e chamar m todos dentro de outro dispositivo Isso realizado usando a Invoca o de M todo Remoto RMI Remote Method Invocation que permit
62. dp Prov um ambiente de tempo de execu o padrao que permite a coloca o din mica de novos servi os e aplica es nos dispositivos do usu rio O MIDP um perfil padrao comum para dispositivos moveis independente de fabricante uma estrutura completa e de suporte para o desenvolvimento de aplica es moveis O MIDP estende o suporte conectividade oferecida pelo CDLC via Connection framework Ele suporta um subconjunto do protocolo HTTP protocol que pode ser implementado usando protocolos IP TCP IP e n o IP WAP e mode atrav s de um gateway para acesso aos servidores HTTP na internet A estrutura de conex o Connection framework usada para suportar redes cliente servidor e datagramas O uso de protocolos especificados pelo MIDP permite que a aplica o seja port vel para todos os MIDs As implementa es MIDP t m que oferecer suporte para acessar servidores e servi os HTTP 1 1 Pode haver amplas varia es nas redes sem fio e conseqiiente uso de gateways A aplica o cliente e o servidor na internet n o precisam estar cientes que redes n o IP est o sendo usadas tampouco precisa saber das caracter sticas destas redes Entretanto a aplica o pode tirar vantagem deste conhecimento para otimizar as suas transmiss es Quando um MID n o suportar IP este pode utilizar um gateway para acessar a Internet O gateway seria respons vel por servi os do tipo DNS O dispositivo e a rede podem definir e imple
63. e a um programa Java chamar um m todo num programa Java executando remotamente atrav s de alguma interface exposta O ponto principal aqui que ambos dispositivos devem ter Java embutido para que tudo funcione Por m poss vel evitar o uso de RMI e usar servi os de consulta do Jini simplesmente para extrair informa o sobre um dispositivo Um protocolo propriet rio pode ent o ser usado para contatar o dispositivo Nesse caso o servi o de consulta reduzido a um diret rio de servi os Os servi os de consulta podem formar grupos e trocar informa es entre si de forma hier rquica para resolver uma determinada solicita o de um dispositivo Esses servi os tamb m tentam certificar se que eles possuem um acurado registro do conjunto de dispositivos ativos no momento Isso feito atrav s de um contrato de registro por um tempo determinado que os dispositivos devem renovar periodicamente para que os servi os de consulta mantenham suas informa es atualizadas Ap s o t rmino do tempo determinado os dispositivos que n o atualizaram seus registros ter o esses registros automaticamente removidos das bases de dados 6 2 Universal Plug and Play O Plug and Play Universal UPnP desenvolvido pela Microsoft um framework definido num n vel mais baixo que o Jini Embora seja considerado em alguns aspectos uma extens o do Plug and Play que detecta automaticamente a exist ncia de dispositivos novos no barramento de
64. e associar a si mesmo Isto conhecido como AutolP Para conseguir isso um plano de DNS multicast foi proposto que permite aos dispositivos conectados a Descobrir servidores DNS via multicast Resolver consultas de DNS sobre eles pr prios via multicast Quando conectado a uma rede que n o possua nenhum servidor DNS localmente um dispositivo pode enviar um pacote multicast e descobrir um servidor DNS remoto e ent o 105 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores us lo para resolu o de nomes na Internet como resolu o de URLs O pr prio dispositivo pode opcionalmente escutar o canal multicast e responder a consultas para seu pr prio nome Assim que termina o processo de descoberta e a descri o XML de um dispositivo recebida protocolos propriet rios podem passar a controlar a comunica o entre dispositivos 6 3 Salutation O framework de coordena o Salutation parece ser um framework mais rigoroso e til na perspectiva de coordena o do que Jini ou UPnP O Salutation posiciona se entre autonomia de dispositivos e padroniza o o que permite a v rios fabricantes adaptar muitos de seus produtos especifica o e interoperarem uns com os outros Descoberta de Servi os no Salutation No Salutation um dispositivo quase sempre comunica se diretamente com um gerenciador Salutation Manager que pode estar no mesmo dispositivo ou localizado remotamente Um conjunto de gerenciadores SLM
65. e o equipamento central de processamento Supervisiona chamadas diagnostica problemas passa mensagens de dados para o equipamento central de processamento e para as esta es m veis monitora a pot ncia do sinal da esta o m vel varre todas as esta es m veis ativas nas c lulas adjacentes e relata a pot ncia do sinal para a central que mapeia todas as unidades m veis este mapeamento determina qual c lula deve servir uma esta o m vel quando esta cruza de uma c lula para outra handoff A rea de cobertura configur vel e pode ser projetada baseada na geografia densidade demogr fica e requisitos de capacidade geral tr s descri es gerais de tamanhos de c lulas s o poss veis 42 Macroc lula c lula t pica em um sistema celular Oferece cobertura em um raio geralmente maior que 300m e at 40km Microc lula Cobertura t pica num raio entre 60 e 300 m As microcelulas s o muitas vezes usadas para aumentar a capacidade do sistema preencher pontos mortos ou para reduzir congestionamentos de handoff e de trafego em geral Picoc lulas Oferece cobertura em um raio de menos de 60 m ideal para o interior de pr dios ou campus local A pot ncia do sinal de transmiss o e o tamanho da antena ditam a cobertura de uma c lula Esta es base Equipamento central de processamento MSC Esta o M vel Figura 8 Um sistema celular t pico 87 NDICE XXI Simp sio Brasilei
66. e pode levar a atrasos na entrada em opera o dos servi os o A G3 requer novo hardware para transmiss o de modo que uma ampla coberturaG3 pode demorar Motivo para Otimismo O W CDMA foi originado no Jap o e adotado para wo no G3 pelo ETSI European Telecommunications Standardizations Institute Resolvidos os problemas de patenteamento do W CDMA ele dever ser amplamente disponibilizado uma vez que ele suportado pela comunidade GSM que fornece a tecnologia dominante hoje 20 A tabela 6 mostra um resumo das caracter sticas das gera es G2 G2 5 e G3 Os sistemas celulares atuais por comuta o de circuitos prov em conex o dependendo da disponibilidade de um circuito No UMTS a conex o por comuta o de pacotes usando o Protocolo da Internet IP prov uma conex o virtual que est sempre dispon vel para qualquer ponto da rede UMTS promete realizar um ambiente Virtual Home em que um usu rio em roaming poder ter acesso aos mesmos servi os que um usu rio est acostumado a ter quando est em casa ou no escrit rio 92 E RB XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores 93 NDICE Classe Velocidade de sa da Velocidade de een Comutic o de Servi os dos dados entrada dos dados P S MM interativa 256kbps 256kbps Video Circuito conferencia Comuta o de dad ax M impl Tabela 4 Tipos de servi os no IMT 2000 adaptado de 48 G2 GSM G2 5 GPRS G3 UMTS P gina web 9KB Ea Arquivo
67. ecifica o subconjunto da linguagem para smart cards As MVs s o constru das por desenvolvedores de sistemas operacionais e ficam residentes na ROM do cart o Java Embarcado Objetiva os controladores industriais switches e outros dispositivos com restri es severas de mem ria em dispositivos com visor orientado a caractere ou sem visor N o existe um Em NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores core m nimo obrigat rio classes desnecess rias podem ser omitidas o que naturalmente limita a interoperabilidade RTJS Java para Tempo Real O Java RTJS oferece suporte na cria o de aplica es para dispositivos automotivos industriais etc que exigem um comportamento de execu o previs vel Resolve problemas de coleta de lixo realiza escalonamento personalizado de processos e threads por compartilhamento de tempo oferece gerenciamento avan ado de mem ria al m de prover acesso direto mem ria de sensores e atuadores suporta a sincroniza o de threads e objetos trata eventos ass ncronos e etc 3 1 4 Maquinas Virtuais Java KVM Sun A maquina virtual K da Sun derivada da especifica o da JVM uma maquina otimizada para executar em sistemas com mem ria gt 128KB Objetiva o menor uso poss vel de mem ria poss vel em vez de desempenho m ximo Executa em processadores de 16 32 bits modular e extens vel facilmente transport vel para plataformas diferentes N o suporta
68. eis e PDAs Um outro tipo de teclado o Octave que mapeia cada letra do alfabeto em um de oito tra os strokes distintos Os tra os s o baseados em s mbolos que representam uma parte comum caracter stica das letras que eles representam localizados ao redor das pontas do bot o tela sens vel a toque em forma de estrela Desenhos e textos explicativos sobre o Octave podem ser encontrados em 25 Pocket Word Eu Only FITALY Offers e Speed of entry 50 wpm e Error free 100 accuracy e 600 Unicode characters O 42 tolzf aBydeo0 ZA HoLUSHO e Shortcut expansion z v c n w k fliljtlaja ly nje di gjafo risTb qiijuim pix Figura 2 Exemplo de um teclado Filtaly na tela de um Pocket PC W CE Alguns dispositivos por quest es por exemplo de falta de espa o podem omitir totalmente o uso do teclado Nestes casos tecnologias alternativas como reconhecimento de escrita a m o ou reconhecimento de voz s o utilizadas Reconhecimento de escrita a m o Tecnologia vi vel quando estiverem dispon veis poder de processamento suficiente e telas sens veis a toque O maior desafio desta tecnologia o reconhecimento de palavras completas que muito mais dif cil do que o reconhecimento de letras individuais pois requer uma captura muito precisa dos dados e retorna o reconhecimento com atraso Outros m todos limitam se ao reconhecimento de caracteres separados Aqui requer se que o stylus s
69. eja levantado depois de cada caractere O reconhecimento de caractere normalmente atinge alta taxa de reconhecimento mas requer coopera o do usu rio O numero de formas que uma letra pode ser desenhada para ser reconhecida muitas vezes limitado A figura 3 mostra um exemplo de reconhecimento de escrita a m o Para o reconhecimento de caracteres de linguagens asi ticas o sistema operacional SO do Palm pode ser estendido para a vers o CJKOS extens o de SO que adapta o SO do Palm para E S em chin s japon s e koreano como mostra a figura 4 Reconhecimento de Voz o m todo de entrada mais natural Requer espa o m nimo para ser integrado no dispositivo uma tecnologia cara requer alto poder computacional A fala cont nua j est dispon vel 60 Em NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores em PCs e uma quest o de tempo at que esteja dispon vel nos dispositivos m veis O telefone o dispositivo mais bvio para a integra o com reconhecimento de voz entrada de n meros de telefone em servi os de agenda via voz j dispon vel Os desafios dos futuros sistemas de reconhecimento de voz incluem reconhecimento de fala cont nua compreens o de solicita es complexas tradu o para outras l nguas etc 2 5 Sistemas de Entretenimento Os sistemas de entretenimento envolvem dispositivos cujo uso voltado principalmente ao lazer Exemplos incluem TV via cabo sat lite mic
70. ela Intel a Proxim Outras empresas participantes incluem Motorola Compaq Intel Cayman etc A tecnologia HomeRF foi projetada tendo em mente redes pequenas de baixo trafego em resid ncias e pequenos ambientes comerciais Visa a comunica o entre o PC e seus perif ricos bem como entre dispositivos inteligentes de uma resid ncia Ela n o projetada para a comunica o entre dispositivos port teis outras tecnologias como o bluetooth s o melhores para isso tampouco para a forma o de redes ad hoc imediatas do tipo de rede configure a e deixe a 50 HomeRF baseada no Protocolo de Acesso Sem Fio Compartilhado SWAP Shared Wireless Access Protocol que suporta seis canais de voz baseados no padr o Digital Enhanced Cordless Telephone DECT al m de um canal de dados baseado na especifica o IEFE 802 11 Vers es atuais da HomeRF suportam velocidades de at 10Mbps Assim como o Bluetooth a HomeRF utiliza a faixa de frequ ncia ISM Medico Cientifica Industrial de 98 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores 2 45GHz Para minimizar os problemas de interfer ncia os r dios HomeRF utilizam espalhamento do espectro por salto de freqii ncia Para alguns tipos de dispositivos o padr o de salto de 50 saltos por segundo em intervalos de 1MHz As conex es s o do tipo ponto a ponto com alcance de 25 a 60 metros Permite diversas redes no mesmo ambiente f sico com suporte de
71. eless Intelligente Networking Mobile Communications Series Artech House 418 pags 43 Harte L Levine R e Kikta R 2002 3G Wireless Demystified McGraw Hill 496 pags 44 Dornan A 2001 Wireless Communication o guia essencial de comunica o sem fio Editora Campus Rio de Janeiro 45 GSM World 2002 The Wireless Revolution em http www gsmworld com Consultado em 20 12 2002 46 Massaud E M 2000 Estudo de t cnicas de aloca o din mica de recursos e sincronismo para servi os de multim dia num sistema m vel celular CDMA de banda larga Disserta o de Mestrado Departamento de Engenharia de Telecomunica es e Controle Escola Polit cnica USP S o Paulo 47 UMTS 2001 Universal Mobile Telecommunications System UMTS Web Proforum Tutorials Em http www lec org 48 Underhill W E Dickey C 2001 Lost in a mobile maze Newsweek pp 17 May 49 Foroohar R 2001 The Other Bubble Newsweek pp 13 16 May 50 Miller M 2001 Descobrindo o Bluetooth Editora Campus 289 pags 51 MNCSDS 1999 Mobile Network Computer Service Discovery Specification version 1 1 Mar o Em ttp www oadg or jp activity mncrs servdisc spec serv disc html 52 Jim Em http www jini org 53 UPnP Em http www upnp org 54 Salutation Em http www salutation org 55 Rekesh J 1999 UPnP Jini and Salutation A look at some popular coordination frameworks for future networked devices
72. er devemos aprender a conviver com computadores e n o apenas interagir com eles 1 Dois cen rios s o utilizados para ilustrar o conceito de computa o ub qua as tecnologias envolvidas e os desafios a serem vencidos O primeiro cen rio descreve o potencial da computa o ub qua para aumentar as capabilidades dos profissionais O segundo cen rio ilustra as diferentes vis es que se pode ter de uma mesma aplica o na dimens o da computa o ub qua A apresenta o desses cen rios demonstra algumas das quest es envolvidas nesta desafiadora rea emergente de pesquisa Cen rio 1 Potencializando as Capabilidades da Jovem Executiva adaptada de 2 Janete a diretora de uma organiza o que depende de servi os de computa o e est participando de uma reuni o importante na matriz de sua empresa em S o Paulo Ela est em uma sala de conferencia com tr s colegas de trabalho e dois participantes remotos que 1 ae a Pa O termo pervasivo n o existe no vocabul rio portugu s Entretanto para evitar confus o com outros termos tamb m emergentes na rea pervasivo ser usado neste texto como a tradu o do termo em ingl s pervasive cuja defini o dada no texto principal 46 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores participam atrav s de um sistema de videoconfer ncia por computador O sistema permite que esta equipe de Janete veja e ou a os participantes re
73. espec ficos O Espa o de Trabalho Interativo Interactive Workspace considerado pelo iROS consiste de um ambiente com alta tecnologia em que pessoas podem interagir de maneira colaborativa A arquitetura do iROS composta por tr s subsistemas mem ria de eventos EventHeap mem ria de dados Dat eap e ICrafter O n cleo do iROS a mem ria de eventos um reposit rio central no qual todas as aplica es do espa o de trabalho interativo podem publicar eventos 38 A mem ria de dados respons vel pela transforma o e movimenta o dos dados permitindo que qualquer aplica o coloque dados num lugar associado ao ambiente local O ICrafter respons vel pelo controle dos recursos no ambiente Trata da adapta o de interfaces bem como contexto e descoberta de servi os Com exce o do Context Toolkit que enfatiza o tratamento do contexto outros projetos tais como o Aura 39 o RCSM Reconfigurable Context Sensitive Middleware e varios outros encontrados na literatura t m objetivos comuns que s o na verdades os desafios da computa o ub qua a saber tratamento da heterogeneidade de dispositivo tratamento de contexto localiza o do usu rio autentica o atividade presen a de outras pessoas por perto etc adapta o e descoberta de servi o dentre outros 80 Em NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores 4 Seguran a Os objetivos gerais dos sistemas computacionais com rela
74. ex o ponto a ponto Tem alcance de curta distancia de at um metro com ngulo estreito entre o transmissor e o receptor o cone de vis o de 30 Qualquer sinal fora deste angulo n o ser recebido os patrocinadores do IrDA sustentam que o IrDA dever suportar um angulo de vis o de 60 o que possibilitaria suporte a um numero maior de servi os tais como a conex o de mouse joystick etc no PC O inicio da troca de dados requer que os dispositivos estejam em linha direta de vis o uma vez que os raios infravermelho n o atravessam objetos s lidos Essas duas ultimas caracter sticas da tecnologia infravermelha mencionadas representam as suas maiores desvantagens Z O infravermelho adequado para conex es de dados de alta velocidade por exemplo quando se quer conectar um dispositivo a uma rede com fio Tipicamente os dispositivos que utilizam a conex o IrDA s o os perif ricos de computadores modems impressoras scanners etc al m de PDAs rel gios equipamentos industriais etc O infravermelho projetado para a conex o entre dois pontos Tem uma base de instala o bastante grande entretanto raramente utilizado Isto porque no inicio de sua implanta o em dispositivos do tipo lap top por exemplo n o funcionava bem Os problemas diminu ram muito mas percep o negativa ficou marcada o que acabou gerando um ciclo vicioso os fornecedores n o implementam suporte total a IrDA porque os usu rios
75. gital Cellular ou Japanese Digital Cellular Amplamente implantado no Jap o TDMA D AMPS IS 54 IS 136 Implantado nos EUA e Am rica do Sul CDMA IS 95 amplamente implantado nos EUA GSM Global System for Mobile Communication Padr o desenvolvido na Europa e implantado amplamente no mundo todo Dentre os m todos de acesso da segunda gera o destacam se o TDMA Time Division Multiple Access e o CDMA Code Division Multiple Access O GSM Groupe Speciale Mobile Global System for Mobile Communications padr o europeu muito difundido no mundo todo utiliza o m todo de acesso TDMA padronizado pela norma IS 136 O CDMA padronizado pela norma IS 95 muito utilizado pelas operadoras americanas sul americanas e asi ticas O GSM foi padronizado em 1991 e oferece roaming internacional al m de servi os de localiza o autom tica encripta o do sinal autentica o e autoriza o do usu rio anonimato mensagens curtas SMS fax e servi o de dados Dentre os servi os oferecidos pelo GSM o SMS o servi o mais popular mais de 12 bilh es de mensagens m s no mundo todo dados de 2000 44 O padr o GSM est sendo adotado em mais de 160 paises mais de 400 milh es de assinantes no mundo todo inclui GSM 1 8 e 1 9 Nos EUA prevalece o AMPS e devido a falta de padroniza o foram adotados tr s sistemas incompat veis AMPS anal gico TDMA e CDMA na faixa de 1 9GHz Tamb m foi adotado o padr o
76. icam se com componentes de fora do carro atrav s de comunica o sem fio para informa o sobre alternativas de rotas face a congestionamentos bloqueios condi es clim ticas etc informe sobre acidente ou falhas em componentes do autom vel problemas no air bag s o notificados para a montadora via fone celular monitoramento dos dados sobre o veiculo pelas montadoras temperatura do leo informes da montadora para o motorista envio de atualiza es de software acesso a informa o servi os de e mail acesso a Internet entretenimento difus o de udio digital DAB TV e muito mais Tr s fatores da ind stria automotiva est o levando as montadoras a implementarem em seus carros sistemas gen ricos de barramento que interconectam componentes eletr nicos atrav s de barramento e n o mais de fia o com interconex o ponto a ponto 20 1 aumento da complexidade da montagem do veiculo devido ao peso da fia o necess ria para interconectar um numero cada vez maior de componentes eletr nicos aumentando tamb m o custo do veiculo 2 o custo cada vez maior dos componentes personalizados para cada fabricante 3 a diferen a grande de tempo entre os ciclos de desenvolvimento dos dispositivos eletr nicos e do modelo de um carro novo o sistema eletr nico de um carro novo que entra em linha de produ o j est defasado em termos de custo e tecnologia em rela o a nova gera o de eletr nicos dispon vel nas pra
77. imita es dos dispositivos ubiquos e de outras tecnologias envolvidas Entretanto com o aumento do potencial de processamento e armazenamento de dispositivos que est o cada vez mais baratos a emerg ncia de discos min sculos processadores milim tricos c lulas de energia em miniatura telas pequenas com resolu o cada vez melhor al m dos avan os no reconhecimento da fala e da escrita manual do aumento das redes de comunica o sem fio com capacidade cada vez maior do surgimento de padr es abertos para conex o e interoperabilidade entre redes diferentes a computa o ub qua n o parece t o distante e certamente vai causar um enorme impacto na sociedade e no estilo de vida das pessoas O pr ximo capitulo descreve diferentes tipos de dispositivos 2 Dispositivos Os cen rios mostrados no capitulo 1 oferecem uma pequena amostra do potencial de aplica o da computa o ub qua Na medida em que a resid ncia o meio de transporte e o trabalho do usu rio tornam se os cen rios de aplica o da computa o ub qua oferecendo servi os como seguran a comodidade informa o entretenimento e muito mais um universo incr vel de dispositivos diferentes dever existir para suportar estes servi os Exemplos incluem controles sensores e atuadores para resid ncias e autom veis eletrodom sticos ar condicionado aquecedor rel gios e etiquetas inteligentes al m de toda a linha branca de utens lios dom sticos TVs cel
78. inja a conectividade e interoperabilidade desejada preciso basear as aplica es em padr es comuns levando ao desafio da especifica o de padr es abertos 51 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores 1 3 Aplica es Uma das primeiras demonstra es de como a computa o ub qua pode ajudar os usu rios em suas tarefas di rias foi realizada nos laborat rios da XeroxPARC com o Xerox PARCTab 6 que localizava um usu rio dentro de um edif cio dentre outras funcionalidades Outras reas de aplica o da computa o ub qua incluem ensino trabalho colaborativo resid ncias e autom veis inteligentes descritas logo abaixo Exemplos de Computa o Pervasiva no Ensino O objetivo dar suporte aos professores em suas atividades de produ o de material did tico e aos alunos na anota o das aulas de forma personalizada Exemplos de projetos nesta rea incluem o Classroom 2000 7 do Georgia Institute of Technology que compreende um conjunto de tecnologias de hardware e software para a captura de aulas presenciais e posterior disponibiliza o do material capturado sob a forma de hiperdocumentos multim dia customizados o Lecture Browser 8 um projeto da Universidade de Cornell que difere do eClass ao utilizar t cnicas de vis o computacional e combina o de mais de uma fonte de v deo para produzir seus hiperdocumentos multim dia resultantes do processo de captura da aula dada pelo professor
79. ipo de padr o de reuso bem como a cobertura das c lulas Os sistemas sem fio s o normalmente projetados usando um padr o de reuso de 4 7 ou 12 c lulas Um padr o t pico de reuso o de sete c lulas Conforme aumenta a demanda por mais capacidade ou os n veis de servi o precisam ser melhorados c lulas adicionais t m que ser empregadas Os tr s principais componentes de um sistema celular mostrados na figura 8 s o Esta o m vel Esta es Base Equipamento central de processamento ou Centro de Comuta o m vel MSC 86 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores A Esta o M vel a entidade que prov a fun o de telefone m vel utilizado com o sistema celular equipada com uma unidade de controle um transceptor e sistema de antena que permite a comunica o com a esta o base mais pr xima A esta o m vel gera um sinal de identifica o para que a esta o base possa identific la quando ativada Para colocar uma chamada sinaliza o in cio da chamada para a esta o base via um canal de controle Para operar em modo anal gico e digital tanto a esta o r dio base quanto a esta o m vel precisam ser modo dual unidade de modo dual responde primeiro a um canal digital As Esta es Base gerenciam os canais de r dio dentro da c lula Cont m uma unidade de controle equipamento de radio base e uma antena A esta o base fornece a liga o entre a esta o m vel
80. ispositivo Conectado Connected Device Configuration permite desenvolver aplica es para telefones de tela set top boxes PDAs de alta capacidade pontos de venda navega o automotiva e utens lios dom sticos Cont m uma m quina virtual completa CVM para microprocessadores de 32 bit RISC CISC DSP em dispositivos com mem ria ROM maior que 512KB e mem ria RAM maior que 256KB e conex o de rede sempre ativa uma vers o enxuta do J2SE mais classes do CLDC Possui bibliotecas de UI restritas telefones de tela Set top boxes Zz O CLDC e CDC s o aninh veis isto qualquer aplica o que executa uma configura o m nima capaz de executar numa configura o com recursos mais poderosos MIDP Os Perfis J JME O Perfil uma forma adicional de especificar o subconjunto de APIs Java bibliotecas de classe e recursos de miquina virtual para uma fam lia espec fica de dispositivos Os perfis objetivam atender necessidades de segmentos espec ficos da ind stria O MIDP Perfil do Dispositivo de Informa o m vel Mobile Information Device Profile a especifica o para um perfil ME O MIDP foi projetado para operar acima do CLDC com o objetivo de capacitar as aplica es Java para executarem em dispositivos m veis de informa o MIDs Contem APIs para o ciclo de vida da aplica o IU rede e mem ria persistente 65 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores java sun com products mi
81. item a configura o din mica de servi os ub quos em larga escala Tratamento de Contexto um dos grandes desafios no tratamento do contexto a coleta dos dados de diversos sensores e o processamento desses dados em informa es de contexto e a dissemina o dessas informa es para centenas de aplica es executadas em diversos dispositivos Integra o da mobilidade em larga escala com a funcionalidade da computa o pervasiva Integra o das redes sem fio de forma transparente para o usu rio Seguran a nas redes sem fio e nos sistemas ub quos Tratamento da multiplicidade de dispositivos Melhor utiliza o dos recursos dos dispositivos pessoais armazenar e gerenciar informa es a partir do dispositivo E Realiza o da tarefa apropriada no dispositivo apropriado aplica es em diferentes dispositivos que exploram as caracter sticas nicas de cada um deles Cria o de metodologias de desenvolvimento de aplica es em que a aplica o se move juntamente com o usu rio Etc Refer ncias 1 Weiser M 1991 The Computer for the 21 Century Scientific American vol 265 no 3 Setembro pp 94 104 2 Banavar G E Bernstein A 2002 Software Infrastructure and Design Challenges for Ubiquitous Computing Applications Communications of the ACM vol 45 no 12 Dezembro pp 92 96 3 Eisenstein J Wanderdonckt J e Puerta A 2000 Adapting to Mobile Contexts with Use
82. ligentes Os utens lios inteligentes aumentam a funcionalidade de equipamentos j conhecidos e que hoje prestam um conjunto de servi os dedicados Os utens lios inteligentes em ambientes de computa o ub qua interagem entre si para aumentar o conforto dos usu rios seja em casa no carro no escrit rio no banco no hospital nas ruas nos shoppings etc Exemplos de aplica o de utens lios inteligentes incluem Otimiza o do consumo de energia aquecimento seletivo por c modo da casa aquecimento diferenciado por ocupa o da casa aquecimento de gua em fun o do perfil dos moradores manuten o de utens lios diagn stico e atualiza o remota de micro c digo em utens lios da linha branca comunica o entre etiquetas de roupa e a m quina de lavar Esses dispositivos podem ser acessados e operados remotamente via web por exemplo Computa o Automotiva Um numero cada vez maior de microprocessadores controladores sensores e atuadores est o sendo embutidos nos v rios componentes dos autom veis de mais alto custo Atualmente estes componentes interagem entre si mas em breve estar o se comunicando tamb m com o mundo exterior para estender a interface tradicional do motorista e oferecer servi os do tipo sistemas de navega o uso do GPS para determina o de localiza o do veiculo com o objetivo de orientar o motorista sobre as melhores rotas para chegar ao destino telem tica componentes do carro comun
83. lo um usu rio que adiciona um endere o em sua agenda no celular poder querer acessar a agenda a partir do PDA em um outro momento Se a informa o nova que estava no celular n o foi replicada para a agenda do PDA o usu rio vai se frustrar pois n o ter acesso aos ltimos dados gerados Situa o 2 Um usu rio em movimento por exemplo dentro de um carro pode estar acessando uma aplica o cujos dados est o armazenados em um servidor remoto Num determinado momento a conex o pode ser interrompida seja por falta de cobertura da rede sem fio ou para economizar nos custos de conex o o usu rio deve ser capaz de continuar o trabalho localmente por exemplo gerando novos dados ou modificando dados que foram carregados previamente na mem ria local do dispositivo Quando a conex o do dispositivo com o servidor for restabelecida os dados alterados no dispositivo local devem ser replicados para o servidor pois estes dados poder o ser acessados via outros dispositivos Situa o 3 Ocorre devido as diferen as de software ou hardware dos diferentes dispositivos Considere o seguinte exemplo 5 um celular com menos mem ria e sistema operacional diferente do PC tem o potencial de armazenar uma forma reduzida do nome e numero de telefone de uma pessoa Mais ainda pode armazenar no m ximo 300 registros onde cada registro identificado por um ID de um byte Por outro lado no PC cada registro pode ser identificado por um ID
84. m determinado tipo de dado por exemplo Post script ou extens es HTML n o padronizadas ou extens es de protocolo como o IP multicast Modifica es no udio por exemplo incluem altera es do n mero de canais Surround est reo ou mono redu o da frequ ncia de amostragem do sinal sonoro e algoritmos de compress o Em situa es mais estritas como no caso de mensagens de voz um sintetizador utilizado para converter udio em texto V rias a es de adapta o podem ser aplicadas aos tipos de dados multim dia a compress o pode ser usada tanto em quadros de v deo quanto em quadros de imagens resultando ou n o em perda da informa o A redu o da dimens o ou da resolu o do v deo ou da imagem pode ser feita durante o processo de compress o ou aplicada separadamente Filtros podem ser aplicados a v deos para descartar quadros semelhantes Quanto aos textos formata es e aliasing de fontes podem ser retirados para uma representa o mais din mica na tela Fontes muito complexas podem ser descartadas em prol do uso de outras mais simples Em ambientes virtuais tridimensionais os recursos monitorados s o os mesmos entretanto os par metros sujeitos a altera es s o outros A adapta o da aplica o normalmente est relacionada ao monitoramento dos recursos do sistema da rede e das pol ticas do usu rio e eventual adapta o da aplica o ao estado atual desses recursos A adapta o de aplica es 3D
85. ma n o est ciente de adapta o Isto torna mais dif cil a escrita do c digo das aplica es porem a adapta o feita sob medida resultando num melhor resultado final e permitindo ao usu rio entrar com par metros 3 Ciente da aplica o promove uma sociedade entre a aplica o e o sistema para prover a adapta o Esta estrat gia envolve muitas vezes a exist ncia de uma camada entre a aplica o e o sistema operacional que respons vel pelo monitoramento e controle de recursos bem como as decis es sobre a aplica o de pol ticas de adapta o As estrat gias de adapta es Laissez faire e ciente de aplica o permitem a adapta o tanto do controle quanto dos dados J a adapta o transparente para a aplica o limitada apenas a dados 7 2 Par metros de adapta o normalmente considerados A adapta o de aplica es normalmente se baseia no monitoramento dos recursos de rede de hardware e de software e na consegiiente modifica o de tipos de dados tais como v deo imagens udio texto 60 Os recursos de rede que podem sofrer flutua o incluem largura de banda lat ncia e taxa de erro na rede J os recursos de hardware dos dispositivos que podem variar incluem tamanho e resolu o da tela quantidade de cores mem ria poder de processamento carga da bateria etc Os recursos de software que variam se restringem s capacidades do sistema operacional ou da aplica o para suportar u
86. mam DAS Algoritmo de Assinatura Digital e ECC Criptografia por Curvas El pticas Forma h brida de utiliza o dos Algoritmos Sim tricos e Assim tricos Os algoritmos sim tricos s o 10 a 1000 vezes mais r pidos que os algoritmos assim tricos dependendo se a implementa o em software ou em hardware Os dois algoritmos podem ser usados de forma h brida o assim trico para fazer a distribui o das chaves e o sim trico para encriptar dados 4 2 Aspectos de Seguran a nos Dispositivos O n vel de seguran a de um dispositivo varia muito de acordo com tipo de dispositivo seu hardware sistema operacional e a forma como executa as aplica es Alguns aspectos que influem na seguran a dos dispositivos incluem a execu o de software que n o muda no dispositivo fica menos sujeita a brechas de seguran a do que a execu o de software que carregado arbitrariamente no dispositivo m exist ncia de hardware de prote o de mem ria importante para isolar as aplica es umas das outras o poder computacional do dispositivo pode influenciar na seguran a quando este limitado o suporte a assinaturas e encripta o pode ser implementado apenas com chaves de pequeno comprimento deixando o sistema mais vulner vel Um ponto importante na seguran a dos dispositivos est em poder dos projetistas da aplica o na implementa o de aplica es que precisam de seguran a o projetista deve estar ciente do
87. mem ria protegida contra escrita acessada apenas atrav s do gerente de mem ria Prov acesso r pido de leitura e lento de escrita A integridade garantida atrav s de suporte a transa es 72 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores O SO e aplica es embutidas ficam em mem ria ROM O gerente de mem ria aloca peda os de 64KB desaloca muda o tamanho e impede o acesso a outros peda os da mem ria que podem estar na mem ria din mica ou de armazenamento O Palm OS n o usa sistema de arquivo O armazenamento estruturado em base de dados Cada base de dados gerenciada por um gerenciador de base de dados possui m ltiplos registros Apenas uma aplica o roda por vez N o suporta threads uma aplica o de busca pode invocar outras aplica es para que elas fa am por ex uma consulta em suas bases de dados O controle volta para a aplica o que chamou O Palm OS orientado a eventos que s o tratados por tratadores de eventos Eventos t picos incluem a es do usu rio em intera o com a aplica o notifica es do sistema alarme de tempo e outros espec ficos da aplica o Os programadores devem evitar c digo que fa a processamento enquanto espera por um evento espera ociosa para economizar bateria As linguagens de programa o dispon veis s o C C Java e propriet rias Dois pacotes para desenvolvimento de aplica es s o suportados SDK APIs para desenvolver aplica
88. mentar pol ticas de seguran a e acesso rede que restringem o acesso MIDLets Aplica es MIDP Um MIDLet uma aplica o MIDP que compreende um conjunto de classes projetado para ser executado e controlado pelo software de gerenciamento da aplica o tamb m chamado de software de gerenciamento MIDLet O software de gerenciamento MIDLet uma aplica o que controla como os MIDlets s o instalados atualizados e desinstalados no dispositivo m vel Ele gerencia dois tipos de MIDLets Permanentes e do Sistema MIDLets Permanentes As MiIDlets Permanentes residem pelo menos parcialmente em mem ria n o vol til tais como ROM ou EEPROM Elas podem ser trazidas para um dispositivo e escritas na mem ria persistente do MID Depois disso um usu rio pode executar uma MIDLet permanente repetidamente sem que esta tenha que ser trazida novamente MiIDlets do Sistema S o MIDlets permanentes especiais criadas pelo fabricante do MID Executam funcionalidades especificas do dispositivo m vel e t m acesso a funcionalidades n o publicas do dispositivo e possuem normalmente restri es especiais para sua recupera o e instala o Fases do ciclo de vida de uma MIDLet O Software de gerenciamento MIDLet respons vel por mover entre as seguintes fases Recupera o Instala o Lan amento Gerenciamento de vers o e Remo o 66 Em NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores A es resumida
89. monitorar eventos ass ncronos tais como interrup o de hardware e atividades do usu rio depende de mem ria f sica dispon vel Suporta comunica o entre processos IPC se es criticas mutex e eventos Suporta oito n veis de prioridades de fireads do ocioso ao tempo critico As prioridades n o podem mudar exceto quando um thread de baixa prioridade ret m recurso que um thread de alta prioridade precisa Suporta Interrup es que s o usadas para notificar o SO sobre eventos externos Atende requisitos de um S O de tempo real n o cr tico para aplica es do tipo comuta o de telefonia controle de processos de fabrica o sistemas automotivos de navega o etc m Trata os v rios tipos de armazenamento da mesma forma cart es de mem ria flash drivers de disco ROM RAM Possui mem ria virtual protegida de at G4B com Unidade de Gerenciamento de Mem ria MMU Suporta at 32MB por processo A mem ria dispon vel dividida em dois blocos no W CE 20 1 Mem ria de programa Alocada e gerenciada como mem ria virtual que usada para pilha e heap em RAM O SO e as aplica es embutidas como o Pocket Word vers o compacta do WinWord s o armazenadas e executadas diretamente da ROM o que economiza no tempo de carregamento 2 Mem ria de armazenamento Inclui os dados persistentes normalmente armazenado em disco r gido Parte da mem ria vol til referida como armazenagem
90. motos bem como use um quadro branco compartilhado para edi o de documentos e explora o de dados em conjunto Infelizmente Janete tem que deixar a reuni o mais cedo pois ter que pegar um avi o para visitar um fornecedor em Paris Felizmente ela pode continuar a participar da reuni o atrav s de seu PDA inteligente T o logo ele PDA detecta que ela saiu da sala de reuni es ele redireciona a parte de udio da reuni o para o telefone celular dela Quando ela entra no carro que vai lev la ao aeroporto o seu PDA procura por uma tela maior a sua volta e acha a tela embutida atr s do banco do motorista O PDA ent o passa a exibir os fluxos de v deo da reuni o na tela do carro incluindo as pessoas e o quadro branco compartilhado Al m disso a por o de udio da reuni o transferida para o sistema de alto falantes do carro Conforme o carro se movimenta rumo ao aeroporto o v deo se adapta automaticamente para refletir a mudan a de qualidade da rede alterando a sua resolu o Z Conforme a reuni o progride uma mensagem instant nea mostrada na tela informando Janete sobre um inc ndio na central de dados da empresa em Pernambuco Ela toca na tela sens vel a toque sobre a mensagem com o objetivo de discar o numero de telefone do transmissor da mensagem O transmissor o gerente da central de dados relata que o fogo na central danificou seriamente alguns servidores importantes mas que felizmente os back ups est o segur
91. normalmente envolve par metros do tipo quantidade de quadros exibidos por segundo qualidade da imagem que afetada por v rias outros par metros dentre eles o n mero de pol gonos exibidos num determinado momento a quantidade de 108 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores fontes de luz e a qualidade de texturas resolu o quantidade de cores Estes ltimos par metros dificilmente s o monitorados em tempo real pois o nus disso muito alto Em vez disso a adapta o da aplica o tratada localmente normalmente pelos motores de sintetiza o da cena tendo como base as capacidades m ximas do terminal J a adapta o de controle em ambientes virtuais tridimensionais em tempo real raramente discutida na literatura e assunto de pesquisa 61 A adapta o da aplica o apresenta o dados e controle uma rea bastante ativa de pesquisa dentro da computa o ub qua 8 Sincroniza o Para entender as quest es relacionadas a sincroniza o cinco situa es s o descritas a seguir 5 20 1 Situa o 1 Com a multiplicidade de dispositivos que podem ser usados pelos usu rios e que oferecem um mesmo servi o tal como agenda de nomes dados gerados em um dispositivo devem ser replicados nos outros dispositivos daquele usu rio caso contrario se o usu rio quiser acessar a sua agenda atrav s de um dispositivo diferente ver uma vers o diferente dos dados Por exemp
92. ntes ub quos Nos laborat rios de pesquisa de Universidades e empresas solu es t m sido pesquisadas que convertem um espa o f sico e seus dispositivos de computa o ub qua em um sistema de computa o program vel Um dos desafios nesta tarefa como capturar e tratar os dados que s o lidos de sensores e que quando interpretados definem um contexto que pode influenciar no fluxo da aplica o Todas as estruturas vistas acima tratam do suporte a uma classe especifica de servi os telefonia TV smartcards Os middlewares sendo pesquisados no meio acad mico s o mais ambiciosos e oferecem solu es mais completas para o suporte da mobilidade 79 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores adaptabilidade de aplica es tratamento de contexto descoberta de servi os etc Segue abaixo um resumo de alguns desses projetos Context Toolkit 34 um conjunto de ferramentas desenvolvido pelo Georgia Institute of Technology preocupa se com tudo que referente a dados de contexto capturados atrav s de sensores em ambientes de computa o ub qua Seu objetivo auxiliar o desenvolvimento de solu es para tratar as dificuldades originadas da natureza da informa o de contexto e ent o facilitar a constru o de aplica es cientes de contexto O Context Toolkit utiliza o conceito de widgets que utilizado nos toolkits de GUI Graphical User Interface Um widget de contexto um componente de software
93. o e ainda transferir automaticamente o conte do de uma tela para outra O Adaptive House 18 um projeto da Universidade de Colorado e tem como objetivo desenvolver uma casa que se programe observando o estilo de vida e desejos dos habitantes e aprendendo a se antecipar s suas necessidades O sistema desenvolvido no Adaptive House chamado ACHE Adaptive Control of Home Environments e foi desenvolvido basicamente para controlar o sistema de AVAC Aquecedor Ventilador Ar condicionado ilumina o e gua Exemplos de Computa o Ub qua em outros dom nios Outros dom nios de aplica o s o autom veis penitenci rias laborat rios etc No dom nio automotivo a aten o principal na posi o do usu rio dispositivo Segundo Herrtwich 19 o setor automotivo um bom atrativo para a computa o ub qua pois os dispositivos de comunica o j podem estar integrados nos autom veis devido ao seu tamanho os equipamentos de comunica o podem utilizar as fontes de energia do pr prio autom vel o pre o dos equipamentos de comunica o relativamente pequeno comparado com o valor do autom vel e o mais importante que muitos servi os como pedido de socorro e rastreamento remoto s o de interesse dos compradores e dos produtores de autom veis 53 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores 1 4 Considera es finais Novas arquiteturas devem ser criadas para tratar da diversidade e das l
94. o v deo colorido com imagens de alta qualidade jogos com anima es gr ficas 3D servi os de udio em v rios canais correio multim dia servi os baseados na localiza o do usu rio e muito mais Prev se aqui taxas de dados superiores a 100Mbps e 1Gbps Novas tecnologias de acesso como MC CDMA Multicarrier CDMA e OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing assim como antenas inteligentes t cnicas de codifica o espa o temporal etc devem caracterizar as tecnologias dos sistemas G4 5 3 Redes Sem Fio de Curta e Media Dist ncia O objetivo maior dos sistemas celulares vistos acima o provimento de servi os de comunica o pessoal que permitam ao usu rio acessar de forma nica servi os sofisticados de qualquer lugar do mundo e a qualquer momento Estes servi os atendem parte dos requisitos de comunica o da computa o ub qua Um outro requisito a provis o da comunica o dentro de ambientes fechados como uma sala de tal forma que dispositivos de um lado da sala possam se comunicar com dispositivos do outro lado Esta se o descreve as principais tecnologias de rede de media e curta distancia Bluetooh FIR HomeRF e 802 11 50 94 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores 5 3 1 A Tecnologia Bluetooth A comunica o sem fio para comunica es locais surgiu de uma necessidade de eliminar os fios que ligam dispositivos a acess rios A Ericsson foi uma das primeiras empresas a
95. o Authoring on the Fly 9 um projeto de suporte ao ensino da Universidade de Freiburg na Alemanha que difere de outros sistemas dessa natureza em fun o do poderoso modelo de sincroniza o das m dias capturadas da aula das diversas formas de representa o do material capturado e das funcionalidades fornecidas para acesso posterior a esse material Exemplos de Computa o Pervasiva no Trabalho Colaborativo Oferece suporte a reuni es formais e ou informais entre participantes de um mesmo grupo Exemplos de projetos nesta rea incluem o sistema DUMMBO Dynamic Ubiquitous Mobile Meeting Board 10 do Georgia Institute of Technology voltado para a captura de atividades de uma reuni o informal Esse sistema registra os desenhos feitos em uma lousa eletr nica compartilhada e a voz de cada membro da reuni o e disponibiliza essa informa o sob a forma de hiperdocumentos multim dia sincronizados o sistema TeamSpace 11 que um projeto colaborativo entre o Georgia Institute of Technology IBM e Boeing com foco na captura de atividades envolvidas em uma reuni o formal local ou distribu da Esse sistema registra uma parcela maior dos artefatos apresentados durante uma reuni o incluindo slides anota es itens de agenda v deo e udio de cada membro da reuni o o projeto iRoom Interactive Room 12 da Universidade de Stanford que focaliza as intera es com dispositivos computacionais tais como PCs laptops PDAs e superf
96. o de criptografia para proteger dados confidenciais tais como os n meros de cart es de cr dito Instala o e configura o de firewall entre a Internet e a intranet da empresa provedora de aplica es visando a prote o do servidor de aplica es e ou dados contra acesso n o autorizado e ataques de hackers Instala o e Configura o de firewall entre a rede interna e o servidor de aplica o e ou dados visando a limita o do acesso de dentro da Intranet a dados ou aplica es que devem ser protegidos inclusive dos usu rios da rede interna da empresa provedora de aplica es dados O controle de acesso e a autentica o devem ser capazes de tratar diferentes tipos de dispositivos cliente e suas linguagens de marca o tais como HTML para clientes PC WML para clientes WAP VoiceXML para telefones apenas de voz HTML simples para PDAs etc A privacidade deve ser garantida atrav s da prote o do trafego de dados contra a exposi o dos mesmo Conex es seguras devem ser estabelecidas fim a fim entre os dispositivos e o provedor da aplica o No PC o protocolo SSL Secure Socket Layer usado para garantir a privacidade dos dados que trafegam na rede Quando os dispositivos n o t m capacidade de encripta o um gateway pode ser colocado entre os dispositivos e o provedor da aplica o de tal forma que a transmiss o seja feita com texto claro at o gateway e de l at o provedor segue encriptado 20 C
97. o de reduzir a interfer ncia de outros ru dos A utiliza o do DSSS resulta em uma tecnologia de rede com taxa de transmiss o de dados de at 11 Mbps Por outro lado essas redes ficam mais suscet veis a ru dos de outros dispositivos que tamb m utilizam a banda de 2 G4Hz por isso esta tecnologia n o t o adequada para atender as necessidades de redes residenciais que possuem dispositivos que utilizam esta mesma banda tais como controle de port es autom ticos forno de micro ondas telefone sem fio entre outros As redes 802 11b s o r pidas confi veis e t m alcance de at 100 metros que pode ser ainda maior em reas abertas Do lado negativo exigem hardware de ponto de acesso para a interconex o entre os dispositivos da rede que tem um custo relativamente alto equipamentos mais sofisticados podem custar acima de 1200 Esses pontos de acesso podem ter suporte para conex es Ethernet comum tornando a 802 11b facilmente integr vel com outras redes Ethernet com fio em uma corpora o A configura o desta rede mais complexa e mais cara do que por exemplo a HomeRF o que a torna n o muito adequada pelo menos no momento para uso em resid ncias apesar dos fabricantes promoverem na para este fim Mais ainda a 802 11b n o suporta servi os de telefonia sendo um padr o de uso estrito para a comunica o de dados servi os de voz podem ser suportados pela 802 11b quando a voz transmitida como dado como o
98. o fabricante do dispositivo Interface de fluxo de dados serial carregados como DLLs dedicadas Baseados na especifica o da Interface de Driver de Rede NDIS em que protocolos podem ser implementados independentes dos drivers de hardware Outros tipos de drivers podem ser instalados impressora modem 3 2 4 Linux Embarcado O Linux Embarcado na verdade um Linux enxuto com suporte especial para dispositivos ub quos Possui as seguintes caracter sticas 76 Bi RB XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores NDICE Arquitetura microkernel servi os e caracter sticas podem ser compiladas no n cleo ou carregadas como m dulos dinamicamente ligados em tempo de execu o Suporte multiusu rio Sistema multitarefa preemptivo com escalonadores de tempo real opcionais Suporte b sico para m ltiplos processadores Tamanho do n cleo pode variar de 200KB a v rios MB uma critica ao linux para dispositivos ub quos a de que ele necessita de 2 a 8 MB de mem ria em tempo de execu o Suporta mem ria virtual com pagina o Suporta vers es enxutas do X Window para interface do usu rio Possui vers es para processadores MIPS ARM Motorola e Intel W SmartCards Os menores SOs executam em cart es inteligentes com severas restri es de mem ria e poder de processamento Alguns SmartCards possuem uma maquina virtual Java em ROM que permite que applets Java sejam carregada
99. o potencial de uso em larga escala em aplica es do tipo Autentica o de usu rio assinatura eletr nica e criptografia O cart o inteligente pode funcionar como um cart o telef nico nos telefones GSM sistema de acesso a um local f sico de trabalho em aplica es de home banking bolsa eletr nica dinheiro digital e muito mais A pr xima gera o de cart es para transa es financeiras possuem confiabilidade muito superior ao cart o magn tico n o d para copiar Estas aplica es podem executar fora e ou no pr prio cart o Controles Inteligentes Utens lios Inteligentes Controles de processo de manufatura Quiosques Controles residenciais Terminais de Ponto de Venda Termostatos Centrais de telecomunica es Etiquetas inteligentes Eletro dom sticos da linha branca geladeiras Controles de bombas de ar gua g s etc maquinas de lavar roupa etc Cart es inteligentes Terminais de Caixa eletr nico Controles em sistemas automotivos Maquinas de venda autom tica Instrumentos de monitoramento medico Dispositivos de Acesso a Informa o Sistemas de Entretenimento Telefones Celulares TV Telefones de tela Caixas digitais set top box Agentes Pessoais Digitais PDAs Consoles de jogos Computadores de m o C meras digitais Computadores port teis Brinquedos inteligentes Pagers Reprodutores de musica MP3 Tabela 2 Uma classifica o dos dispositivos ub quos adaptado de 5 Um cart o inteligente comp
100. ogo Ao completar a investiga o o ge logo prepara uma apresenta o em dois formatos Primeiro uma apresenta o do seu percurso pelo local com anota es feita para o HUD heads up display Como o HUD tem capacidade limitada para tratar entrada de texto usa o pr prio dispositivo m vel a aplica o MANNA oferece intera o baseada em voz Uma outra apresenta o mais convencional preparada para ser visualizada em tel o Como o prop sito da apresenta o no tel o n o o de intera o mecanismos de intera o s o removidos Quest es observadas nos cen rios acima descritos A informa o acessada atrav s de m ltiplos dispositivos heterog neos A aplica o segue o usu rio em movimento Os dispositivos interagem entre si MANNA aplica o multim dia que deve executar em varias plataformas e que pode ser usada de forma colaborativa via Internet 48 Em NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores Algumas tarefas s o executadas de forma aut noma Dispositivos diferentes apresentam vis es diferentes da mesma aplica o O ambiente troca informa es com os dispositivos e vice versa A aplica o responde a mudan as no ambiente Quest es que devem ser respondidas para que os cen rios acima tornem se cen rios amplamente difundidos Como mudar de uma rede para outra de forma transparente sem que isto seja refletido na aplica o Como fazer com que di
101. onforme ser visto no capitulo de Conectividade algumas tecnologias de conex o tais como Bluetooth asseguram a privacidade na comunica o entre dispositivos Entretanto a rede sem fio principalmente a de longa distancia ainda est sujeita a muitos problemas de seguran a que certamente abrir o brechas para invas es nos sistemas de computa o ub qua 85 Em NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores 5 Conectividade Conforme visto nos cen rios do capitulo 1 a conectividade um dos aspectos chave no conceito da computa o ub qua O conceito da comunica o de qualquer lugar e a qualquer momento o conceito das redes que oferecem servi os de comunica o pessoal como voz e dados Os servi os de Comunica o Pessoal PCS referem se a sistemas celulares que operam em bandas de alta freqii ncia Com a evolu o da tecnologia de radio novas gera es de sistemas celulares t m surgido que oferecem servi os multim dia mais sofisticados de comunica o pessoal As gera es Gl G2 21 G2 e G3 refletem essa evolu o Entretanto os servi os a serem oferecidos na computa o ub qua v o al m dos servi os de comunica o pessoal Outras tecnologias sem fio de media e curta distancia surgiram para prover a intera o entre dispositivos de forma transparente para o usu rio Esta intera o vai desde a conex o sem fio de um PC a seus perif ricos eliminando assim o cabeamento excessivo at
102. ores Pearl fones m veis inteligentes VGA completo 73 Em NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores Suporte para bluetooth e WAP A arquitetura do EPOC constitui se de 4 n veis 1 Base Cont m sistema de execu o e n cleo com dois componentes F32 que fornece carregador de bootstrap acesso e monitoramento de sistemas de arquivo e E32 que fornece escalonador interrup o de rel gio gerenciamento de drivers do dispositivo e gerenciamento de mem ria com o conceito de MMU para separar os espa os de endere o para cada aplica o al m de ferramentas para checagem de erros de acesso invalido mem ria desaloca o de mem ria verifica o e limpeza de pilha e heap Middleware Oferece suporte a aplica o com SGBD armazenamento de fluxos de caracteres impress o servidor de janelas etc Interface Gr fica do Usu rio EIKON Uma estrutura para GUIs que parte do SDK do EPOC e que oferece elementos de interface gr fica padr o tais como bot es de di logos e menus al m de tratar a entrada de dados e de comandos A Eikon separa entre a fun o da interface e a apresenta o da interface o que importante quando os tamanhos de tela e as funcionalidades de dispositivos mudam muito Aplica es Cada aplica o no EPOC tem ID nico para identifica o de arquivo e associa o a faixa 0x01000000 a OxOfffffff reservada para prop sito de desenvolvimento e teste
103. oriza o regras l gicas que definem quem tem permiss o para fazer o que com um arquivo em particular As ACLs s o armazenadas dentro de arquivos o que permite proteger as ACLs atrav s de ACLs associadas O W SmartCard suporta applets que s o implementadas em c digo nativo ou Visual Basic compiladas em bytecode interpretadas por um sistema de execu o e executadas por NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores MV gen rica Apenas um sub conjunto do Visual Basic pode ser usado entretanto funcionalidades extras podem ser adicionadas atrav s de plug ins z Outra iniciativa em sistemas operacionais para SmartCards o JavaCard A interoperabilidade entre os dois dif cil Por exemplo os modelos de direitos de acesso nos dois s o completamente diferentes Dados os sistemas operacionais para dispositivos ub quos vistos acima pode se observar que existem pelo menos duas linhas distintas de desenvolvimento de um lado um SO enxuto altamente otimizado para aplica es especificas com interfaces nativas que exploram todas as caracter sticas do hardware Exemplo deste tipo de SO o PalmOS Do outro lado tem se SOs complexos de tempo real multitarefa que tratam interrup es e chaveiam a CPU para outros processos mais priorit rios como o caso do EPOC usado em celulares onde a aplica o mais importante o atendimento a chamadas ou a recep o de mensagens curtas que podem chegar a qu
104. osto basicamente de um chip de no m ximo 25 mm2 de tamanho com os seguintes componentes e respectivas configura es t picas CPU de 8 16 ou 32 bits co processador opcional para criptografia Mem ria RAM de 4KB ROM de 16KB que cont m o sistema operacional e fun es de comunica o e de seguran a DES RSA al m de EEPROM para dados permanentes aplica o Os Sistemas operacionais existentes para cart es inteligentes incluem JavaCard Mutos e Windows para smartcards As propriedades f sicas el tricas mec nicas e de programa o sistema de arquivos dos cart es inteligentes s o especificadas pelo Padr o ISO 7816 21 A padroniza o da interface de acesso s aplica es tamb m um aspecto importante para que aplica es possam ser acessadas por leitoras diferentes ou levadas para leitoras de outros fabricantes Iniciativas de padroniza o de APIs para aplica es de cart es inteligente incluem PC SC 22 e OpenCard Framework OCF 23 55 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores 2 2 Utens lios Inteligentes dif cil estabelecer uma linha divis ria clara entre as classes de dispositivos em especial os controles inteligentes e os utens lios inteligentes Os controles inteligentes podem estar embutidos em utens lios que s o controlados por um ou mais microprocessadores Desta forma podemos considerar os utens lios como sendo mais inteligentes e complexos do que os controles inte
105. p o de v deo em movimento As vantagens e desvantagens da gera o 62 5 s o descritas abaixo Vantagem do HSCSD Compat vel com o GSM isto n o requer grandes altera es ou investimentos pelo provedor do servi o envolve apenas atualiza o do software da rede e adi o de gateways que permitam conex o para as redes de dados 44 i RB XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores 91 NDICE Desvantagens do HSCSD Exige novo aparelho para o assinante terminal do usu rio N o adequado para atender requisitos t picos da Internet como o envio de pequenos surtos de dados do cliente devido atribui o est tica de canais Pode apresentar poss vel perigo para a sa de pois transmite mais que um telefone GSM comum causando aumento de consumo de energia e superaquecimento primeiros terminais se incendiaram Desperdi a largura de banda devido a utiliza o de comuta o de circuito Enquanto estiver on line cada usu rio precisa manter um circuito aberto inteiro de 9 6kbps ou mais Vantagens do GPRS Oferece transi o suave para as redes G3 arquitetura de rede servi os e modelo de neg cios s o similares Oferece conex o permanente com a Internet com taxas de transmiss o de dados de 20 a 171kbps Otimiza tempo de ar e consumo de energia uma vez que com a comuta o de pacotes o ar usado apenas quando dados est o sendo enviados Suporta conex es virtuais permanentes para
106. plica es moveis suporte a comuta o de pacotes e comuta o de circuito taxa de dados de at 2Mbps e alta efici ncia do espectro Os tipos de servi os a serem oferecidos pelo IMT 2000 s o mostrados na tabela 4 A proposta mais importante do IMT 2000 o UMTS W CDMA O W CDMA foi projetado para permitir interopera o com o GSM apresentando um canal de 5 MHz que representa quatro vezes a capacidade do CDMAOre e vinte e cinco vezes a capacidade do GSM com t cnica de codifica o que oferece velocidade m xima de 4Mbps 44 Cada terminal W CDMA pode acessar v rios servi os diferentes ao mesmo tempo entre eles filmes videoconfer ncia acesso a Internet jogos multim dia e outros como o roaming global esperado para 2005 At que o WCDMA esteja totalmente implantado os usu rios dever o ter dispositivos multi modo capazes de comutar para qualquer tecnologia dispon vel no momento 48 A tabela 5 mostra o tempo de entrega de dados nas diferentes gera es dos sistemas celular Motivos para o atraso na ado o do celular G3 Alguns dos problemas que podem atrasar a entrada de novos servi os em opera o incluem 41 20 m O espectro alocado para o UMTS n o est dispon vel em alguns paises Nos EUA por exemplo essas freq ncias s o usadas por esta es de TV cujos contratos expiram em 2004 com op es para extens o do prazo de concess o A libera o dever ser progressiva de acordo com a demanda o qu
107. positivos dentro da piconet estabelecem enlaces para comunica o sob demanda Dois tipos de enlaces s o definidos a SCO S ncrono orientado a conex o Synchronous Connection Oriented comunica o ponto a ponto dedicada entre dispositivos principal e secund rio O dispositivo principal reserva slots de tempo fixos para comunica o e pode suportar at tr s enlaces SCO com o mesmo dispositivo secund rio ou outros cada um de at 64Kbps para voz em cada dire o a ACL Ass ncrono sem conex o Asynchronous Connection Less utiliza quaisquer slots n o reservados para um enlace SCO O dispositivo principal pode se comunicar com um secund rio numa base por slot Um dispositivo secund rio s pode se comunicar com o principal depois deste t lo endere ado Os dispositivos Bluetooth suportam tamb m uma mistura de canais SCO e ACL A transmiss o full duplex no Bluetooth utiliza o esquema de TDD Duplex por Divis o de Tempo Time Division Duplex No TDD cada frequ ncia portadora dividida em slots de tempo de 625us de dura o Os dispositivos principais transmitem em slots pares e os secund rios em slots impares Desta forma alternando se de um lado para outro uma mesma freqii ncia pode ser compartilhada por duas transmiss es diferentes NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores Quaisquer dispositivos Bluetooth dentro de um raio de dez metros podem estabelecer uma conex o ponto
108. positivos na vizinhan a e tamb m daqueles localizados remotamente Habilidade de descrever seus servi os e reconhecer os servi os capacidades dos outros dispositivos Ei Capacidade de se auto configurar sem a interven o de um administrador Um framework de coordena o pode fazer com que dispositivos tornem se cientes uns dos outros Para que isto ocorra algum padr o deve ser seguido pelos dispositivos Um dos desafios na descoberta de servi os manter o equil brio entre as necessidades de padroniza o e a autonomia de dispositivos 55 Jini leva padroniza o para um extremo enquanto UPnP leva autonomia para um outro extremo Essas tecnologias s o descritas a seguir 6 1 Jini A tecnologia Jini da Sun Microsystems um framework de coordena o evolu do e adaptado de pesquisas acad micas e implementado especificamente para Java Jini usa o termo federa o para representar a coordena o entre dispositivos Uma federa o uma cole o de dispositivos aut nomos os quais podem tornar se cientes uns dos outros e cooperar se for necess rio Um subsistema Jini cont m servi os de consulta que mant m informa o din mica sobre dispositivos dispon veis Esses servi os s o a chave para o funcionamento adequado do sistema Jini 103 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores Os Servi os de Consulta Jini Os servi os de consulta do Jini que executam numa rede podem ser descobertos por
109. quivos no cart o assinatura digital instala o desinstala o de applets etc Frameworks Os frameworks pode ser definidos como estruturas b sicas para uma certa classe de aplica es Exemplo de classe de aplica o suportada por frameworks WebTV iniciativas como a Especifica o de Conte do Melhorado do F rum de Melhorias para a TV Avan ada ATEVF definem formas padronizadas de difundir a TV de maneira melhorada A WebTV parte desta especifica o e consiste num software residente em uma set top box caixa digital que age como interface entre o usu rio e o provedor de conte do de TV que objetiva receber dados e apresenta los na forma de paginas da web na tela da TV Para isso consiste de tr s elementos gatilho para entregar eventos entre paginas ligadas formata o de conte do para HTML e avisos para iniciar ao conte do da TV melhorada Outros componentes de middleware incluem Estruturas de suporte a base de dados como por exemplo o DB2 Everywhere que oferece al m de servi os de armazenamento e recupera o de dados no dispositivo suporte a sincroniza o entre os dados do dispositivo e do servidor correspondente Infraestruturas escal veis de suporte a mensagens como o ME everyplace dispon vel para o PalmOS W CE EPOC e outros 3 3 2 Middlewares na Academia Bibliotecas frameworks toolkits e infra estruturas de servi os t m sido constru das para suportar aplica es em ambie
110. r Interface Modelling IEEE Computer 111 Em NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores 4 Lyytinen K e Yoo Y 2002 Issues and Challenges in Ubiquitous Computing Communications of the ACM vol 45 no 12 Dezembro 5 Hansmann U Merk L Nicklous M S Stober T 2001 Pervasive Computing Handbook Ed Springer 409 pags 6 Schilit B N Adams N Gold R Tso M and Want R 1993 The ParcTab mobilecomputing system Proceedings of the Workshop onWorkstation Operating Systems p 34 39 7 Abowd G D 1999 Classroom 2000 An experiment with the instrumentation of a living educational environment IBM Systems Journal v 38 Outubro 8 Mukhopadhyay S Smith B 1999 Passive Capture and Structuring of Lectures Proceedings of ACM Multimedia 9 Hiirst W Miiller R 1999 A Synchronization Model for Recorded Presentations and its Relevance for Information Retrieval Proceedings of ACM Multimedia 10 Brotherton J A Abowd G D Truong K N 1998 Supporting Capture and Access Interfaces for Informal and Opportunistic Meetings Georgia Institute of Technology Technical Report GIT GVU 99 06 Atlanta GA 11 Richter H at el 2001 Integrating Metting Capture within a Collaborative Team Environment Proceedings of the International Conference on Ubiquitous Computing UbiComp 2001 Atlanta GA 12 Johanson B Fox A Winograd T
111. r prias tornando dif cil oferecer aplica es comuns Descentraliza o Na computa o ub qua as responsabilidades s o distribu das entre v rios dispositivos pequenos que assumem e executam certas tarefas e fun es Estes dispositivos cooperam entre si para a constru o de intelig ncia no ambiente que refletida nas aplica es Para isso uma rede din mica de rela es formada entre os dispositivos e entre dispositivos e servidores do ambiente caracterizando um sistema distribu do Quando os dispositivos t m que atualizar informa es com os servidores ou com outros dispositivos em especial com dispositivos de diferentes capacidades quest es de sincroniza o emergem e ser o discutidas no capitulo sobre sincroniza o Outra quest o relacionada distribui o inclui o gerenciamento pelos servidores das aplica es que executam nos dispositivos Os servidores precisam manter registros de perfis de usu rios e de dispositivos com capacidades diferentes Al m disso o servidor deve ser altamente flex vel bem como poderoso para tratar um vasto n mero de dispositivos em movimento Conectividade Na computa o ub qua tem se a vis o da conectividade sem fronteiras em que dispositivos e as aplica es que executam neles movem se juntamente com o usu rio de forma transparente entre diversas redes heterog neas tais como as redes sem fio de longa dist ncia e redes de media e curta distancia Para que se at
112. rece portabilidade de dados e reusabilidade em diferentes plataformas e dispositivos Algumas das aplica es do XML incluem suporte a publica o independente de m dia o que permite que documentos sejam escritos uma vez e publicados em m ltiplos formatos de m dia e dispositivos Do lado do cliente o XML pode ser usado para criar vis es personalizadas dos dados Informa es sobre XML s o abundantes na Web e na literatura em geral por isso e tamb m pelo pouco espa o dispon vel n o entraremos em mais detalhes sobre o funcionamento do XML 3 1 7 O Padr o MVC para o desenvolvimento de aplica es O modelo MVC Modelo Apresenta o Controlador Model View Controller usado como padr o para o desenvolvimento de aplica es para dispositivos moveis que oferece flexibilidade e uma n tida separa o de responsabilidades Ele visualiza a aplica o sob tr s aspectos Modelo model Apresenta o View e Controlador Controller Modelo Respons vel pelos dados e transa es da aplica o que podem ser associadas a ela O modelo encapsula a l gica do negocio Apresenta o Respons vel por apresentar os dados NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores Controlador Recebe todas as solicita es que chegam e controla as suas execu es Para executar uma solicita o o controlador acessa o modelo e exibe as apresenta es conforme necess rio Exemplos de uso do MVC na constru
113. render a conviver com computadores e n o apenas a interagir com eles Pref cio A converg ncia das tecnologias de r dio dos microprocessadores e dos dispositivos eletr nicos digitais pessoais est levando ao conceito de ubiqitidade no qual dispositivos inteligentes m veis e estacion rios coordenam se entre si para prover aos usu rios acesso imediato e universal a novos servi os de forma transparente que visam aumentar as capabilidades humanas Os termos computa o pervasiva computa o ub qua e computa o m vel s o muitas vezes utilizados como sin nimos por algumas pessoas entretanto ser visto que eles s o conceitualmente diferentes A computa o ub qua integra mobilidade em larga escala com a funcionalidade da computa o pervasiva O potencial de aplica es da computa o ub qua limitado apenas pela imagina o com a conex o monitoramento e coordena o de dispositivos localizados em casas edif cios e carros inteligentes atrav s de redes sem fio locais e de longa dist ncia com alta largura de banda as aplica es variam desde o controle 45 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores de temperatura luzes e umidade de uma resid ncia at aplica es colaborativas com suporte mobilidade Pesquisas em computa o ubiqua est o sendo realizadas por pesquisadores do mundo todo em t picos que v o de prot tipos de rede que prov em acesso b sico a qualquer tipo de
114. ro de Redes de Computadores z O equipamento central de processamento conhecido como Centro de Comuta o M vel MSC o centro nervoso do sistema pois controla a opera o m vel dentro das c lulas Pode alojar sistema de bilhetagem arquivos de assinantes informa o estat stica sobre volume de tr fego e contabiliza es em geral O MSC conectado s esta es base atrav s de linhas terrestres enlaces microondas ou uma combina o das duas O n mero de esta es base que podem ser controladas varia Num sistema pequeno todas as esta es base s o conectadas a um MSC que faz as atribui es de canais Em um sistema grande pode haver uma hierarquia de MSCs O MSC conectado Rede de Telefonia P blica Comutada Handoff A transfer ncia de uma chamada de um sistema de servi o para outro enquanto a chamada est em progresso faz parte de qualquer sistema de comunica o m vel Quando uma esta o m vel se move entre c lulas que s o servidas pelo mesmo MSC ocorre o denominado Handoff Intra sistema O Handoff intersistemas ocorre quando a esta o m vel se move entre c lulas servidas por MSCs diferentes Neste caso coordena o e sinaliza o adicional s o necess rias entre os dois MSCs Roaming O Roaming define a capacidade de uma esta o m vel se mover para fora de sua rea normal de servi o atrav s da implementa o de fun es de rede que rastreiam a localiza o do assinante e tran
115. roondas Set top boxes caixa sobre a TV que promove a interface entre os provedores do servi o de difus o e a TV do consumidor Console de jogos exemplos Dreamcast da Sega Playstation da Sony Dolphin da Nintendo e X box da Microsoft C meras digitais Brinquedos inteligentes Reprodutores de musica MP3 etc E Scratch Pad Memo 11 of 22 11 of 22 Untiled New Open Sune IE eee eet Save Save As Recognize Close AI II R xX Figura 3 Exemplo de reconhecimento de escrita Figura 4 Exemplo de tela com CJKOS no Pocket PC 3 Software de Sistemas de Computacao Ubiqua Devido as limita es de mem ria capacidade de processamento e bateria dos dispositivos al m da diversidade de tipos alta lat ncia das redes de comunica o sem fio etc as aplica es para os dispositivos t m que ser projetadas tendo em mente essas limita es Os Sistemas operacionais por sua vez t m que ser projetados tendo em mente as caracter sticas do dispositivo e o objetivo de wo A computa o ub qua traz novos requisitos para as infraestruturas de servi o ou middlwares tais como descoberta de servi os adapta o da aplica o al m de frameworks que atendem necessidades especificas Estas e outras quest es relacionadas ao software de sistemas de computa o ub qua s o discutidas a seguir 61 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores 3 1 Aplica
116. rte no controlador Entretanto a pior limita o do padr o MVC que apesar dele separar o modelo da apresenta o de tal forma que os desenvolvedores possam alterar a apar ncia da interface do usu rio sem ter que mudar o modelo o MVC n o muda o modelo da aplica o em si que um requisito da computa o ub qua A mudan a do modelo o resultado da adapta o da aplica o frente a limita es de recursos da rede e do sistema Pesquisas t m que ser feitas para o desenvolvimento de novas solu es de engenharia de software que permitam a especifica o e desenvolvimento desses sistemas 3 2 Sistemas Operacionais Com a prolifera o de in meros dispositivos ub quos diferentes reacendeu se o mercado para novos sistemas operacionais personalizados para estes dispositivos Assim como nos PCs os sistemas operacionais de dispositivos ub quos s o respons veis por gerenciar os recursos do dispositivo e por oferecer aos programadores e usu rios uma maquina virtual que esconde a complexidade do hardware do dispositivo tornando mais f cil a tarefa de programar suas aplica es Um dispositivo possui tipicamente os seguintes recursos CPU mem ria RAM Flash ROM EEPROM etc bateria telas de diferentes tamanhos e tecnologias diferentes 71 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores dispositivos de entrada pequenos teclados apontadores stylus tela sens vel a toque processamento de voz e
117. s mas que s o altamente otimizadas levando ao uso de pouca mem ria e de UCP o que garante vida mais longa de bateria As novas vers es do PalmOS suportam comunica o bluetooth 64K cores em PDAs multim dia integrados a fones n veis Al m da Palm Inc o Palm OS o sistema operacional de dispositivos da Sony IBM HandSpring entre outras Para manter o SO pequeno e r pido o Palm OS n o separa as aplica es umas das outras o que traz problemas de estabilidade se uma aplica o cai o sistema todo cai e de seguran a j que cada aplica o pode ler e alterar dados de outras aplica es As aplica es t m que ser extremamente bem constru das e testadas Toda a mem ria de um Palm reside em cart es de mem ria um cart o uma unidade l gica de RAM ROM ou ambas Cada cart o de mem ria tem um espa o de endere o m ximo te rico de 256MB A mem ria dividida em Heap din mico e Heap de armazenamento que s o gerenciados separadamente O espa o que deixado para a aplica o e muito pequeno lt 36KB por isso a mem ria da aplica o deve ser mantida a menor poss vel com a es do tipo evitar gera o de estruturas grandes de pilhas evitar uso de vari veis globais e copias de base de dados na mem ria din mica etc O Heap din mico alocado para pilha e heap de aplica es em execu o O Heap de Armazenamento ret m dados permanentes tais como base de dados e arquivos fonte da aplica o uma
118. s coordenam se uns com os outros Eles agem como agentes que fazem tudo em nome de seus clientes Mesmo a transfer ncia de dados entre dispositivos incluindo m dias diferentes e transportes mediada por eles Toda tentativa de registrar um dispositivo feita com o SLM local ou mais pr ximo dispon vel Os SLMs descobrem outros SLMs pr ximos e trocam informa o de registro que poss vel utilizando m dulos de transporte Transport Managers que podem usar difus o internamente Chamada remota a procedimentos RPC usada opcionalmente O conceito de um servi o quebrado numa cole o de unidades funcionais cada unidade representando alguma fun o essencial como Fax Impress o Scan Uma descri o de servi o ent o uma cole o de descri es de unidades funcionais cada uma possuindo uma cole o de registros de atributos nome valor Esses registros podem ser consultados e comparados durante o processo de descoberta de servi o Certas fun es de compara o bem definidas podem ser associadas com uma consulta que procura por um servi o A requisi o de descoberta de servi o enviada ao SLM local que poder invocar outros SLMs atrav s de chamadas remotas de procedimentos RPC mais especificamente a RPC ONC da SUN O Salutation define APIs para que clientes possam invocar aquelas opera es e recuperar os resultados Comunica o no Salutation Uma das funcionalidades importantes que o Saluta
119. s inteligentes e PDAs A mem ria RAM nos telefones inteligentes e PDAs requer menos energia e prov acesso mais r pido Com capacidade t pica de 2 a 16MB cont m o Sistema Operacional e os dados da aplica o Esses dispositivos normalmente possuem slots de expans o para mem ria adicional Os tipos de mem ria RAM dispon veis incluem RAM est tica SRAM que ideal para cache Requer pouca energia n o faz refresh possui esquema mais simples de endere amento e guarda os dados que mudam com freqii ncia os outros s o armazenados em flash ou DRAM RAM Unitransistor Ut RAM est tica e din mica em um nico chip possui maior capacidade de mem ria em chips menores que requer menos energia RAM magneto resistiva MRAM e RAM ferroel trica FRAM ambas s o uma tend ncia na combina o de mem ria magn tica e NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores semicondutora com comportamento similar ao da RAM est tica que requer menos energia pois n o tem os ciclos de regenera o dos bits refresh que a RAM din mica tem Com estas duas ultimas tecnologias de mem ria necess rio apenas um nico tipo de mem ria nos dispositivos m veis pois elas substituem a combina o de vol til e n o vol til atualmente em uso Processadores As melhorias na fabrica o do CMOS t m levado a estruturas cada vez menores com um n mero cada vez maior de transistores A voltagem abaixou de 3 3V em 1995 para 1
120. s para o cart o e executadas M ltiplas applets podem ser executadas em alguns SOs o que toma o SO para este ambiente bastante complexo com o suporte a conceitos do tipo multiprograma o escalonamento de tarefas gerenciamento de recursos prote o de mem ria etc Um exemplo de SO complexo porem primitivo para SmartCards o Windows para SmartCards O SO W SmartCard oferece para os programadores uma API bem definida que esconde detalhes do cart o e oferece funcionalidade independente de cart o Em vez de Java usa bytecode gerado pelo VisualBasic que executado em um ambiente de execu o no cart o O Sistema de arquivo baseado em uma FAT File Access Table O n mero e tamanho de parti es s o estabelecidos durante configura o apenas uma parti o suportada no momento Em termos de seguran a suporta autentica o com o conceito de principais conhecidos em que principais refere se a usu rio grupo de usu rios ou sistemas um sistema configur vel onde um arquivo no cart o criado para definir como o processo de autentica o de um principal conhecido A autentica o similar h do PC mas oferece um protocolo mais sofisticado de autentica o padr o de Encripta o de Dados DES Al m da Autentica o prov tamb m um esquema de Autoriza o com o uso de Listas de Controle de Acesso ACLs que estabelecem os direitos de acesso atrav s de mecanismos de aut
121. s pelos sistemas G2 baseados no GSM por m ainda n o caracterizados como G3 A gera o 62 5 compreende o Servi o Geral de Radio por Comuta o de Pacote GPRS General Packet Radio Service e Dados a alta velocidade por comuta o de circuito HSCSD High Speed Circuit Switched Data O GRPS assim como a Internet usa a comuta o de pacotes que diferentemente da comuta o de circuito s usa a rede quando h dado para ser enviado Com o GPRS os mesmos servi os da Internet tais como e mail e navega o on line s o mais eficientemente compartilhados pelos seus usu rios Padronizado pelo ETSI European Telecommunications Standardizations Institute representa a primeira implementa o de comuta o de pacotes dentro do GSM O objetivo do GPRS conduzir voz nos pacotes mas por enquanto precisa coexistir com o GSM circuito comutado e comuta o de pacotes O HSCSD supera a taxa de 9 6kbps do GSM original agregando m ltiplos canais b sicos de trafego para servi os de dados que atingem at 57 6kbps Diferentes n meros de canais podem ser atribu dos para transmiss o de dados na dire o terminal cliente provedor upstream e na dire o provedor terminal cliente downstream Apresenta uma capacidade m xima ce taxa de dados igual a 64 kbps com a possibilidade de aumento de 2 a 4vezes se utilizada a tecnologia de compress o de dados do GSM possibilitando aplica es de transmiss o de arquivos longos e rece
122. s que devem ser feitas para desenvolver aplica es J2ME 29 Buscar e instalar CLDC e MIDP para Windows ou UNIX Win32 Solaris e Linux Instalar a KVM no dispositivo atrav s do HotSync do PDA Buscar e instalar o emulador do Palm OS POSE os Dom Transferir a imagem da ROM de um Palm para o PC para ser usada com o emulador dispon vel de alguns fabricantes 5 Buscar e instalar o Toolkit Wireless do J2ME para come ar a desenvolver aplica es J2ME para dispositivos MIDP Produtos do Java2ME necess rios para o desenvolvimento de aplica es do lado do dispositivo APIs MIDP APIs do CLDC Connected Limited Device Configuration Bibliotecas para Programa o da Interface do Usu rio em um dispositivo que usa a API LCDUI Limited Connected Device User Interface RMS Armazenamento persistente de dados em um dispositivo Conectividade com um servidor ou com outro dispositivo atrav s das APIs do GCF Generic Connection Framework Ferramentas de desenvolvimento para Java Visual Caf Symantec Jbuilder Borland Visual Studio J MS Visual Age IBM Outras ferramentas podem ser consultadas em 30 Tr s outras tecnologias s o definidas para potencializar o uso do Java Java Card Java Embarcado e Java para Tempo Real definidos a seguir Java Card Menor e mais limitada vers o da fam lia Java N o suporta strings interface gr fica formato de bytecode comprimido O F rum Java Card 31 esp
123. s s o suportados ao mesmo tempo O mesmo canal de salto de freqii ncia compartilhado por todos os dispositivos de uma mesma piconet Os rel gios internos dos dispositivos secund rios s o sincronizados ao rel gio do dispositivo principal de tal forma que todos os dispositivos na piconet saltam de 95 i RB XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores 96 NDICE freqii ncia na mesma sequ ncia Cada piconet tem ent o uma identidade pr pria baseada em canais de salto de frequ ncia diferentes Assim varias piconets podem conviver num mesmo espa o compartilhado sem interfer ncias entre si 50 Redes de Dispers o As redes de dispers o scatternet s o formadas por duas ou mais piconets que se sobrep em At dez piconets com 80 dispositivos bluetooth diferentes podem ser inclu das numa rede de dispers o mais que isso pode saturar a rede uma vez que a banda dividida em apenas 79 freqii ncias Um dispositivo em uma piconet pode comunicar se com dispositivos em outra piconet Um dispositivo principal em uma piconet pode ser secund rio em outra Uma rede de dispers o com duas piconets mostrada na figura 9 Piconet 2 Piconet 1 principal principal secund rio secund rio secund rio secund rio secund rio secund rio Figura 9 Uma Redes de dispers o com duas piconets onde dois dispositivos principais podem servir de ponte entre as duas redes 44 Dis
124. se o potencial de processamento dos processadores de celulares e tamb m a capacidade das baterias A se o abaixo descreve aspectos das tecnologias de hardware dos dispositivos que diferem muito das tecnologias do PC 5 20 Apesar de algumas dessas tecnologias poderem ser usadas nas outras classes de dispositivos elas se referem em especial aos dispositivos de acesso a informa o 57 i RB XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores NDICE 2 4 Aspectos de Hardware dos Dispositivos Ub quos 20 Bateria Tecnologia Limitante Uma tecnologia que limita a velocidade de desenvolvimento de novos servi os para os dispositivos a bateria A velocidade de desenvolvimento das baterias menor do que a de outras tecnologias Desta forma qualquer avan o rapidamente superado pelo aumento de consumo de energia dos processadores mais r pidos Pesquisadores do mundo todo trabalham com o objetivo de descobrir novas fontes de energia que sejam mais leves suportem mais tempo de fala e de processamento de aplica es al m de serem menos agressivas ambientalmente Baterias de Niquel Cadmo NiCad pesadas e sujeitas a perda de capacidade foram substitu das por tecnologias como as de Niquel Metal H brido NiMH mais leves maior capacidade e menor agressividade ambiental Baterias de L tio on Li ion encontradas hoje em v rios tipos de equipamentos eletr nicos possuem baixa capacidade de energia mas suportam um tempo mais
125. sferem essa informa o do sistema de sua rea normal de servi o para o sistema da rea tempor ria sendo visitada por ele O servi o de roaming habilitado atrav s de uma rede de sinaliza o entre os MSCs que podem ser de provedoras diferentes A expans o da rede de sinaliza o e os acordos entre operadoras tornam o roaming mais f cil 5 2 A evolu o das Redes Sem Fio de Longa Dist ncia As tecnologias das redes de comunica o m vel sem fio evolu ram atrav s de m ltiplas gera es que s o descritas a seguir 5 2 1 Gera o 1 Os Sistemas Celulares Anal gicos A primeira gera o de telefonia celular caracterizava se basicamente por ser anal gica utilizando modula o em freqii ncia para voz e modula o digital FSK Frequency Shift Keying para sinaliza o Os primeiros sistemas anal gicos foram NMT Nordic Mobile Telephone NTT Nippon Telephone and Telegraph AMPS Advanced Mobile Phone Service e TACS Total Access Communications Systems O problema com o celular da gera o 1 Gl que as taxas de dados oferecidas eram muito baixas e quaisquer novas caracter sticas de servi os exigiam altera es de hardware tanto nas esta es moveis quanto nas redes celulares A capacidade t pica de processamento dos sistemas G1 era de cerca de 500 mil instru es por segundo versus 10 a 40 MIPS na G2 43 Servi os de encripta o de dados por exemplo n o poderiam ser implementados sem a digitaliza
126. spositivos descubram outros dispositivos ao seu redor e interajam entre si para a realiza o de servi os Como fazer com que um ambiente inteligente aprenda sobre os dispositivos e as a es do usu rios no ambiente e reflita na aplica o esse contexto aprendido Como projetar aplica es acessadas executas de em diferentes dispositivos sem ter que projetar as interfaces e funcionalidades para cada dispositivo separadamente Estas e outras quest es perfazem o assunto deste livro e ser o discutidas no decorrer dos pr ximos cap tulos 1 1 Defini es Por ser uma rea emergente de pesquisa termos como computa o ub qua computa o pervasiva computa o nom dica computa o m vel e outros tantos t m sido usados muitas vezes como sin nimos embora sejam diferentes conceitualmente e empreguem diferentes id ias de organiza o e gerenciamento dos servi os computacionais Na medida em que a rea evolui esses conceitos v o sendo melhor compreendidos e suas defini es se tornam mais claras A defini o e diferencia o entre estes conceitos s o mostradas a seguir 4 O que Computa o M vel A computa o m vel baseia se no aumento da nossa capacidade de mover fisicamente servi os computacionais conosco ou seja o computador torna se um dispositivo sempre presente que expande a capacidade de um usu rio utilizar os servi os que um computador oferece independentemente de sua localiza o Com
127. st o embutidas em HTML para facilitar esse processo Um dispositivo entrando na rede pode ent o enviar un ANNOUNCE multicast informando ao mundo sua presen a Um servi o de diret rio se presente pode armazenar essa informa o ou outros dispositivos talvez vejam a informa o diretamente A mensagem multicast enviada por um canal multicast reservado endere o ao qual todos dispositivos devem escutar A mensagem ANNOUNCE deve tamb m conter uma URI que identifica o recurso por exemplo dmtf printer e uma URL para um arquivo XML que fornece a descri o do dispositivo anunciante Este arquivo usa uma folha de estilos adaptada para v rios tipos de dispositivos Uma requisi o para a descoberta de dispositivo tamb m pode ser multicast uma mensagem OPTIONS para a qual os dispositivos podem responder diretamente ou pode ser direcionada a um servi o de diret rio se presente Configura o O UpnP tamb m resolve o problema da associa o autom tica de endere os IP e nomes de DNS a um dispositivo sendo conectado a rede Para isso mais alguns protocolos s o introduzidos Uma maneira de associar um endere o IP consultar um servidor DHCP na rede Se n o estiver presente ent o o dispositivo pode escolher um IP de uma faixa reservada de endere os IP conhecida como rede LINKLOCAL faixa de endere os 169 254 x x 7 O dispositivo deve usar o protocolo ARP para achar um endere o que n o est sendo usado nesta faixa
128. teleiras Com o barramento que age como uma rede de comunica o diferentes componentes com interfaces bem definidas podem ser conectados Estas interfaces t m que 56 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores ser padronizadas para que os componentes possam ser desenvolvidos por terceiros e de forma independente do carro em si Existem varias iniciativas de padroniza o das redes automotivas em andamento tais como os americanos J1850 definido pela Sociedade dos Engenheiros Automotivos e Onboard Diagnostics ODB II o europeu Controller rea Network CAN o padrao aberto Local Interconnect Network LIN o barramento IDB Intelligente Transportation Systems Data Bus entre outros 2 3 Dispositivos de Acesso a Informa o Os dispositivos de acesso informa o prov em comunica o entre usu rios anota o acesso informa o etc visando aumentar as capabilidades humanas em especial no trabalho Exemplos desse tipo de dispositivo incluem Assistentes Digitais Pessoais PDA PC de bolso baseados no W CE Sub notebooks intermedi rios entre computador de m o e lap top Telefone celular Telefones inteligentes combinam telefone m vel com PDA Telefones de tela converg ncia do telefone com terminal de acesso internet etc Dispositivos de M o z Os primeiros dispositivos moveis de acesso informa o eram descendentes dos organizadores e possu am teclado e tela relativ
129. texto 0 40KB 1100h Filme com qualidade TV 6GB 478 88 3s 2m 4m 52h 8s 9s 33s 2s 5h Clip de Video 4MB Tabela 5 Tempo de entrega nas diferentes gera es 44 Em NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores Sistemas G2 5 Chamadas telef nicas Chamada telef nica fax Chamadas telef nicas fax Correio de voz Correio de voz Roaming Global Recebimento envio de Recebimento envio de Recebimento envio de simples mensagens de mensagens maiores mensagens maiores e email Navegador Web Web de alta velocidade Velocidade 10 Kbps Navega o Mapas Navega o Mapas Noticias atualizadas V deo Confer ncia Velocidade at 171 2 TV Streaming Kbps GPRS e at Agenda eletr nica 256Kbps HSCSD com Aplica es multim dia compress o de dados Velocidade 144Kbps 2Mbps Tabela 6 Compara o entre as gera es de celulares adaptada de 49 5 2 5 A Gera o G4 A quarta gera o das comunica es m veis envolve uma mistura de conceitos e tecnologias para inova es na aloca o e utiliza o do espectro comunica es a r dio redes servi os e aplica es Consiste na evolu o da rede G3 de suporte a redes de pacotes e de comuta o de circuitos para uma rede apenas de pacotes al m da poss vel converg ncia com as redes locais sem fio WLAN para o suporte a aplica es de conte do multim dia mais sofisticados tais com
130. tion tenta prover a independ ncia de protocolo de transporte A comunica o entre clientes e unidades funcionais servi os pode ser feita de diversas maneiras No modo nativo os clientes podem usar protocolos nativos e falar uns com os outros diretamente sem envolver os SLMs na transfer ncia de dados No modo emulado os SLMs gerenciam a sess o e agem como um condu te para os dados entregando os como mensagens Isso proporciona algo muito interessante a independ ncia de protocolo de transporte No modo salutation os SLMs n o carregam apenas os dados mas tamb m definem os formatos de dado a serem usados na transmiss o Nesse modo padr es bem definidos de interopera o com unidades funcionais s o seguidos permitindo a interoperabilidade gen rica Toda comunica o nos ltimos dois modos mencionados envolve 106 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores APIs e eventos bem definidos Descri es de dados seguem uma nota o codifica o popular chamada ASN 1 Abstract Syntax Notation One da OSI Ao inv s de gerenciamento com contratos tempor rios os SLMs podem ser consultados para checar periodicamente a disponibilidade de unidades funcionais e reportar o estado Isso permite que um cliente ou unidade funcional servi o torne se ciente quando qualquer um deles n o estiver mais dispon vel O Salutation j possui in meras unidades funcionais definidas para v rios prop sitos como fax e correio
131. tmos Assim tricos Para resolver o problema de distribui o de chaves que ocorre com os algoritmos sim tricos foram desenvolvidos os algoritmos assim tricos tamb m conhecidos como algoritmos de chave publica As principais reas de uso da criptografia assim trica incluem distribui o de chaves gera o de assinaturas digitais e encripta o e decripta o de informa o Nos algoritmos assim tricos todos t m duas chaves uma p blica e uma privada As chaves s o usadas em pares uma para encripta o e outra para decripta o A chave p blica acess vel a todos e pode ser solicitada de um terceiro confi vel que garante que uma chave p blica espec fica realmente perten a a aquela pessoa espec fica A chave privada fica com o dono e mantida em segredo imposs vel computar uma chave dada outra chave O cart o inteligente o meio ideal de armazenar esta chave o cart o gera as assinaturas ou dados encriptados no cart o e a chave privada nunca deixa o cart o 83 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores Exemplo de uso do algoritmo assim trico para encripta o de dados se A quer enviar informa o para B que s pode ser lido por B A usa a chave publica de B para encriptar a informa o Somente a chave privada de B pode decriptar a informa o e s B pode ler a informa o enviada por A Os principais algoritmos assim tricos incluem RSA Ron Reveste Adi Chamar e Leonard Acli
132. to por uma multiplicidade de dispositivos diferentes onde cada um pode ter um sistema operacional diferente que juntamente com as aplica es e a limita o de recursos do pr prio dispositivo podem abrir novas brechas de seguran a que s o dif ceis de serem identificadas Os cen rios que ilustram poss veis problemas ocasionados por brechas na seguran a s o in meros e assustador o que pode acontecer caso estas brechas sejam exploradas N o se tem a pretens o aqui de identificar e enumerar todos os poss veis problemas de seguran a em sistemas ub quos at porque este um tema importante de pesquisa que est sendo explorado atualmente Desta forma e como existe vasta literatura na rea de seguran a de sistemas tradicionais e da web ser o discutidos neste capitulo apenas os principais motivos que provocam as brechas nos sistemas de seguran a de uma maneira geral e os conceitos b sicos de criptografia uma das t cnicas mais importantes de seguran a 4 1 O que origina as brechas na seguran a Os principais motivos que originam brechas na seguran a e por consegii ncia possibilitam invas es s o 40 M configura o de Computadores e Sistemas a m configura o ocorre tanto em softwares espec ficos de seguran a como firewalls quanto em outros softwares n o propriamente relacionados com seguran a A utiliza o de vers es antigas de softwares 81 Em NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes
133. ulares PDAs consoles de jogos e muito mais A exist ncia de m ltiplos dispositivos seja para o acesso a informa o ao entretenimento embutidos em utens lios dom sticos embarcados em ambientes inteligentes etc constitui se em um dos desafios da computa o ub qua conforme visto no capitulo 1 Uma tentativa de classificar esses dispositivos ilustrada na tabela 2 Por quest o de falta de espa o ser apresentado no texto a seguir apenas um resumo das caracter sticas principais de cada classe de dispositivos 5 20 2 1 Controles Inteligentes Os controles inteligentes caracterizam se por serem muito pequenos podendo ser integrados a l mpadas interruptores termostatos sensores atuadores etc em aplica es que variam de controle de seguran a residencial sensores em portas e janelas para detectar a entrada de intrusos atuadores para acender apagar l mpadas espec ficas em hor rios espec ficos etc a controle de comodidades para o usu rio sensores de temperatura atuadores para ligar desligar programar sistemas de aquecimento resfriamento de ambiente residencial etc Os controles s o conectados a redes domesticas e gerenciados local ou remotamente atrav s da Web ou applets Java em aplica es locais 54 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores Cart es Inteligentes Os cart es inteligentes smartcards merecem uma se o a parte dentro dos controles inteligentes devido ao alt
134. uncionalidades b sicas para tratar chamadas funcionalidades de gerenciamento de informa o pessoal PIM Personal Information Management suporte para tratamento de mensagens curtas independente de rede ou hardware particular suporte para monitoramento de bateria e outras mais JavaTV suporta servi os de TV Exemplos incluem funcionalidades para sobreposi o de v deo e de gr ficos na tela da TV suporte a servi os que oferecem 78 NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores diferentes vis es sobre um mesmo dado suporte a Guias Eletr nicos de Programa o etc PC SC para SmartCards Interface de programa o padronizada que permite acessar cart es inteligentes de forma independente da aplica o Exemplos de servi os incluem APIs que abstraem os protocolos espec ficos dos terminais de leitura de cart es leitoras APIs para acesso a arquivos e autentica o recursos de detec o de inser o e remo o do cart o etc Framework OpenCard OCF Assim como o PC SC o OCF uma API Java para desenvolver aplica es de smartcards no lado do terminal leitora O objetivo do OCF tornar partes de uma solu o para smartcards fornecidas tipicamente por diferentes fabricantes independentes umas das outras O OCF define dois conceitos b sicos a camada de Terminal do cart o abstra o da leitora de cart es e a camada de Servi o do cart o suporte a servi os de acesso a ar
135. xo consumo de graus energia Requer linha direta de vis o entre N o sofre interfer ncias dispositivos comunicantes Segura Topologia um para um apenas um Amplamente instalada dispositivo se comunica por vez Muito r pida 10Mbps Alto consumo de energia F cil de instalar Sofre interfer ncias Suporta at 127 N o integra facilmente com outras dispositivos por rede redes sem fio Suporta varias redes no mesmo ambiente f sico WiFi Muito r pida 11Mbps Requer equipamento de ponto de F cil integra o com acesso pode ter alto custo redes locais com fio Alto consumo de energia existentes Sofre interfer ncias Longo alcance 100 ms N o suporta servi os de voz ou mais Dif cil configura o e manuten o Tabela 8 Resumo das principais vantagens e desvantagens das tecnologias discutidas adaptada de 50 6 Descoberta de Recursos No capitulo 5 foram discutidas tecnologias que suportam a conectividade entre dispositivos As expectativas de aplica es no ambiente da computa o ub qua foram ilustradas nos cen rios do capitulo 1 Naqueles cen rios os dispositivos comunicam se entre si n o apenas para a troca sincroniza o de dados mas para a realiza o de tarefas mais complexas como NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores por exemplo um celular que procura dentro de um autom vel um dispositivo que possa oferecer um servi o de alto falante ou ainda um PDA que dentro de
136. z Ele J2EE J2SE Perfil Perfil Perfil Java 2 Java 2 TV PDA Criss Enterprise Standard Edition Edition Perfil J2ME Java 2 Micro Edition Smart Linguagem de programa o Java Java HotSpot JVM KVM Card VM Figura 6 As diferentes especifica es da linguagem Java J2SE Standard Edition a especifica o da linguagem Java para esta es de trabalho e PCs para aplica es dedicadas e applets As maquinas virtuais s o otimizadas O objetivo maximizar desempenho e seguran a ao custo de maior uso de mem ria J2EE Enterprise Edition O J2EE visa os sistemas servidores de grande porte corporativos para aplica es de comercio eletr nico e de neg cios na Web e business Oferece caracter sticas adicionais ao J2SE servlets JSP JDBC Java Message Service Java Naming e Interface de Diret rio al m de Suporte a transa es Java Transaction correio eletr nico Java Mail XML CORBA e EJB Em NDICE XXI Simp sio Brasileiro de Redes de Computadores J2ME Micro Edition Objetiva atender os requisitos de dispositivos ub quos com as seguintes limita es pouca mem ria energia limitada conex o intermitente rede capabilidades gr ficas restritas dentre outras O J2ME introduz o conceito de Perfis que s o subconjuntos da linguagem Java para diferentes grupos de dispositivos composto de funcionalidade b sica m nima obrigat ria Classes adicionais necess rias para suportar caracter sticas t pi

Computação Ubíqua: Princípios, Tecnologias e Desafios

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