Privacidad en el Cómputo Ubicuo

PRIVACY IN UBIQUITOUS COMPUTING
Autoures: Ivan Gudymenko, Katrin Borcea-Pfitzmann
URL al PDF: http://www.iab.org/wp-content/IAB-uploads/2011/03/Gudymenko.pdf

1. Introducción
La llegada del cómputo ubicuo ha traído un conjunto de nuevos retos junto con numerosas ventajas. A pesar de mucha investigación realizada en el área, aún hay muchos problemas en los cuales trabajar. En el artículo tratado, se describen las preocupaciones sobre diseñar sistemas de cómputo ubicuo en una manera segura y sujetada a la privacidad.

2. Enunciado del problema
El  cómputo ubicuo tiene peculiaridades que lo distinguen del cómputo convencional. Además de sus beneficios, se levantan problemas que amenazan la seguridad y privacidad individual, a los cuales se les ha llamado: Accesibilidad Transparente así como problemas de Auto-Gobernabilidad y Pérdida de Control.

Accesibilidad Transparente es un efecto secundario de la propiedad de transparencia del cómputo ubicuo - esconder la información innecesaria de las entidades en orden de facilitar su cooperación. Esto presenta un reto de seguridad serio porque en caso de que se ejecute un procedimiento de acceso de manera transparente, el usuario o no es capaz de ver qué está siendo accesado o por cuáles medios está siendo accesado. Aún más, puede no ser claro cuál entidad lleva a cabo el procedimiento de acceso. Esto lleva a una pérdida dramática de control de seguridad y como consecuencia pone en peligro la privacidad de un individuo.

Para poder discutir problemas relacionados con privacidad es importante saber qué se entiende por privacidad.

Definición 1: La privacidad de una entidad es el resultado de negociar y cumplir cuándo, cómo, a qué grado, y en cuál contexto qué información de esta entidad es divulgada a quién.

El problema de Auto-Gobernabilidad y Perdida de Control es una consecuencia del tan llamado "Background Computing" - la auto administración de un sistema ubicuo apunta a proveer comodidad y facilidad de uso, por ejemplo, no distraer al usuario con detalles técnicos de la administración del sistema y permitirle concentrarse en su propio trabajo. Esto puede resultar a un hackeo no reconocido de el sistema entero. La situación se agrava por el hecho que es difícil proveer protección física a un sistema debido a su naturaleza penetrante (por ejemplo, una distribución espacial grande y redes ubicuas).

3 Discusión y Sugerencias
Para un sistema ubicuo seguro y más consciente de la privacidad, se sugiere lo siguiente:

En vez de implementar transparencia como propiedad integrada, esta debe ser una característica opcional: solo si el usuario lo permite, el procedimiento de acceso correspondiente puede ser ejecutado en una manera transparente.

Se argumenta que los problemas de Auto-Gobernabilidad y Pérdida de Control deben ser cuidadosamente considerados, mientras se introduce la transición de poder de computación al trasfondo de un sistema ubicuo. La propiedad de automatización deseada debe ser implementada en tal manera que la etapa de asegurar la privacidad requerida y los niveles de seguridad es restringida al tiempo de diseño del sistema para lograr asegurar que la privacidad adecuada y las precauciones de seguridad serán inherentemente construidas en la funcionalidad de un sistema ubicuo.

Asegurar la seguridad en un sistema ubicuo debería empezar desde el diseño del sistema y continuar en todos los pasos de su desarrollo. Para hacer la administración de la seguridad y privacidad más flexibles, se pueden proveer puntos especiales de extensión/variación para extensiones/variaciones imprevistas a la hora del diseño del sistema. La siguiente figura describe esta idea:

Para proveer administración efectiva y flexible de la seguridad y privacidad, se sugiere un concepto llamado Seguridad Multilateral. Aquí se requiere que cada parte confíe sólo de una manera mínima en la honestidad de otros, considerándolos así como atacantes potenciales. En un ambiente ubicuo heterogéneo, los conflictos de seguridad y privacidad son la norma y deben ser resueltos a través de procesos de negociación. El concepto implica qué grado de seguridad puede ser alcanzado contra quién con respecto a qué tipo de información o funcionalidad, y qué configuraciones de privacidad se desea forzar contra quién en qué contexto.

Para proveer flexibilidad y automatización, un sistema ubicuo debe soportar tareas seguras y delegación de derechos. Bajo este término se entiende que un usuario acepta explícitamente que un conjunto de sus tareas puede ser resuelto por otra entidad acorde a las preferencias del usuario.

Una manera de mejorar la privacidad y seguridad en el cómputo ubicuo es "haciendo filtrado e interpretación personal mediante los dispositivos móviles, lo cual permite cambiar la dirección principal del flujo de información de ambientes (semi-) fijos a individuos en vez de hacerlo desde individuos a ambientes (semi-) fijos". Este cambio del flujo de la información "permite un salto cuántico en la privacidad al evitar la posibilidad de recolectar enormes cantidades de información personal".

Así, para poder diseñar un sistema ubicuo a una manera segura y consciente de la privacidad, los siguientes pasos deben ser considerados:

1. Tejer los mecanismos de seguridad y privacidad en la funcionalidad del sistema que ya está en tiempo de diseño. Uno de los mayores retos aquí es proveer una especificación consistente de requerimientos de seguridad y privacidad.

2. Implementar transparencia como una característica opcional, por ejemplo, permitir la exposición de todos los detalles técnicos necesarios en cada solicitud de un usuario.

3. Mejorar la privacidad de un individuo al cambiar la dirección principal del flujo de información a "infraestructura -> usuario" y al aplicar filtrado para así poder evitar sobrecarga o molestia al usuario. En este caso, la infraestructura puede también transmitir avisos de seguridad y privacidad.

4. Usar la aproximación de Seguridad Multilateral para proveer administración flexible de seguridad y privacidad en el sistema ubicuo desplegado a través de procesos de negociación.

4. Porqué invertir en Privacidad y Seguridad
El tratar de implementar cualquier sistema ubicuo en una manera segura y consciente de la privacidad incrementa el costo del mismo. Sin embargo, se argumenta que es absolutamente necesario hacerlo por un número de razones:

• Las preocupaciones de Seguridad y Privacidad son unas de las principales cargas de el camino a aceptar los sistemas ubicuos. Usuarios ordinarios usualmente no son muy conscientes de la privacidad y seguridad y cederían en cambiar. Esto significa que las compañías que despleguen sistemas ubicuos seguros y conscientes de la privacidad son más probables a tener éxito comercial.
• Cuando la infraestructura ha sido creada, es relativamente fácil desplegar el sistema ya que "inversiones individuales pagan inmediatamente". Así, un sistema con buenos mecanismos de administración de privacidad y seguridad es más probable a ser aceptado por la mayoría y puede ser desplegado relativamente fácil y ser comercialmente exitoso.

Conclusiones

Los sistemas de cómputo ubicuo serían un gran avance en lo que respecta a interacción humano-computadora, y pienso que su uso explotaría rápidamente, como pasó con android, ya que para el usuario representaría una innovación y un cambio drásticos y le facilitaría mucho sus actividades cotidianas. Pero para que todo esto pueda darse es necesario resolver los problemas de seguridad y privacidad tal como se planteó en este artículo, de otra manera los sistemas ubicuos resultarían una molestia para los usuarios.


Referencia
http://www.iab.org/wp-content/IAB-uploads/2011/03/Gudymenko.pdf 

Control de Congestion

Para esta entrada se nos encargó simular control de congestion en ns-2.

Para lograr esto, se reciclaron conocimientos de tareas anteriores para crear las topologías y para simular el tráfico. Ahora lo nuevo fue integrar una fórmula para calcular el ancho de banda de la red. En base a este ancho de banda conocido, decidimos si aumentamos o disminuimos la cantidad de paquetes que se envían.

Las fórmulas usadas en el código, y cómo graficar en xgraph se encontró en este enlace.

El código:

//
//

El resultado:

La línea verde muestra que la cantidad de paquetes perdidos es poca, esto debido a la poca congestión de la red.

Referencias:
Tutorial de xgraph: http://www.isi.edu/nsnam/ns/tutorial/

Laboratorio de Ubicuo: Actividad 8

Esta entrada es una simple retroalimentación sobre los proyectos de los demás equipos sobre el tema de usabilidad.

ALARMA INTELIGENTE
El equipo mencionó que implementarían un programa para permitir controlar su sistema por medio de internet. Esta idea es la que me llamó más la atención y por lo mismo pienso que le llamará más la atención a cualquier usuario así que deben poner esfuerzo extra en esta parte para lograr atraer al usuario. Esto se puede lograr por medio de lograr una conexión simple y sin rodeos, además de un diseño atractivo y moderno, algo así como lo que ofrecen las capacidades de HTML5.

Equipo:
http://ubicomputo.blogspot.mx/2013/04/evaluaciones-de-usabilidad.html

 
COMPUTADORA INTELIGENTE
El bloqueo/desbloqueo por rostro que propone este equipo es una idea muy atractiva, que puede vender mucho. Pero así mismo deben esforzarse en hacer un producto fácil e intuitivo. Voy a lo mismo: la interfaz de usuario debe ser amigable y atractiva y con una respuesta rápida. Pienso que si logran estas cosas el usuario estará muy cómodo y adquirirá con gusto el sistema.

Equipo: http://aveoctavo.blogspot.mx/2013/04/blog-post.html



GALERÍA INTELIGENTE
La idea que ha propuesto el equipo esta vez es la reproducción de contenido al detectar a una persona. La única recomendación que yo pienso es el controlar la distancia a la que se va a aceptar una persona como interesada en el artículo (como el kinect que tiene cierto rango para leer los movimientos de las personas). Porque si dos obras están una frente a otra, a metros de distancia, y se detecta la persona en ambas obras, sería incómodo que 2 obras estén reproduciendose al mismo tiempo.

Equipo: http://ultimo-sem.blogspot.mx/2013/04/entrega-4.html


DESPERTADOR INTELIGENTE
Lo que más me ha gustado de este proyecto es que han tomado bastante en cuenta al usuario y se han ido adaptando a las necesidades y requerimientos del mismo en base a sus investigaciones. Lo único que yo podría pensar es que se aseguren de que cuando el usuario apague la alarma no se vuelva a acostar o quedar dormido de ninguna forma ya que normalmente siempre decimos: "5 minutos más" y eso equivale a llegar tarde a nuestra escuela o trabajo.

Equipo: http://3-its.blogspot.mx/2013/04/pruebas-de-usabilidad.html


CASA INTELIGENTE 
Pienso que este equipo debe concentrarse en lo ubicuo del sistema, y no tanto en botones y cosas así, para que en realidad el usuario pueda seguir el flujo de sus actividades y no tener que interactuar directamente con el sistema.

Equipo: http://3puntosteam.blogspot.mx/2013/04/pruebas-de-usabilidad.html

Laboratorio de Redes: Actividad 9

Artículo: "ENERGY EFFICIENT ROUTING IN WIRELESS SENSOR NETWORKS "
Autores: Curt Schurgers, Many B. Srivastava

I. INTRODUCCIÓN
Los circuitos integrados han madurado al grado que permiten la integración de comunicaciones, sensores y procesamiento de señal en conjunto. Ahora es factible dispersar nodos sensores ultra pequeños en un campo de batalla para recolectar información estratégica. Debido a que los nodos deben ser discretos, solo pueden cargar baterías muy pequeñas. Como resultado, tienen un suministro de energía limitado. Protocolos de ruteo para redes conformadas por estos nodos necesitan ser desarrollados con un enfoque en eficiencia de energía.

En el artículo se proponen dos opciones para incrementar el tiempo de vida de la red de sensores: (1) minimizar el consumo de energía de transmisiones y (2) explotar el aspecto multi-hop de las comunicaciones en red.

Antes de discutir dichas opciones se trata el problema: como incrementar el tiempo de vida de una red de dispositivos de energía limitada.

II. ENUNCIADO DEL PROBLEMA
1. Ruteo Óptimo de Energía
Algoritmos de ruteo ad-hoc tradicionales se enfocan en evitar la congestión o mantener la conectividad cuando se enfrentan con mobilidad. No consideran el suministro limitado de energía de los dispositivos de red. La siguiente figura ilustra cómo el suministro limitado altera el asunto del ruteo.

Carga vs. ruteo orientado a energía

Los nodos A y E mandan 50 paquetes a B. Después, F manda 100 paquetes a B. Desde una perspectiva de balanceo de carga, las rutas preferidas son ADB, ECB y FDB, respectivamente. Sin embargo, cuanto los nodos están limitados en energía de manera que solo pueden enviar 100 paquetes, estas rutas ya no son óptimas.

Este caso de estudio simple resalta la siguiente observación: la calendarización de tráfico óptimo en redes de energía limitada requiere conocimiento futuro. En el ejemplo, un número máximo de paquetes puede alcanzar B solo si justo al inicio sabemos exactamente cuándo los nodos generarán tráfico en el futuro.

2. Ruteo Eficiente de Energía  
Por lo discutido, el ruteo óptimo en redes de energía limitada no es prácticamente factible. Sin embargo, se pueden ablandar los requerimientos hacia un esquema estadísticamente óptimo. Un esquema es eficiente de energía (en comparación con el ópimo de energía) cuando es estadísticamente óptimo y casual (solo toma el pasado y el presente en cuenta). Tomar en cuenta todos los posibles escenarios futuros en las aplicaciones de redes es demasiado intensivo computacionalmente, aun para simulaciones. Así, esto es inoperable como una guía para basar esquemas prácticos.

3. Razonamiento de la Difusión de Tráfico
Para lograr una guía práctica, se comienza por la siguiente observación: las rutas de salto mínimo para un usuario para diferentes streams tienden a tener un número mayor de saltos en común. Los nodos en esas rutas mueren más pronto y así limitan el tiempo de vida de la red. La siguiente figura presenta un histograma típico de consumo de energía en cierto punto en el tiempo. Algunos nodos apenas han sido usados y otros casi han terminado su energía.

Si asumimos que todos los nodos son igualmente importantes ningún nodo debería ser más critico que otro. En cada momento cada nodo debería entonces ser usado la misma cantidad de energía, la cual también debería estar minimizada. La siguiente figura muestra un histograma más deseable, aunque el total de consumo de energía es el mismo.

Los esfuerzos para un histograma de energía compacto se traducen en la guía con la que el tráfico debería ser dispersado a través de la red tan uniformemente como sea posible.

III. RUTEO BÁSICO
Como un esquema de ruteo subyaciente, se toma una base en el paradigma de difusión dirigida. Cuando un usuario se une a la red de sensores, anuncia el tipo de información en el que está interesado. Se ha optado por una instancia simple de este paradigma, al cual han llamado Ruteo Basado en Gradiente (Gradient-Based Routing (GBR). Mientras es inundado, el mensaje de interés graba el número de saltos del usuario, llamado el peso del nodo. La diferencia entre el peso del nodo y el del usuario es considerado el gradiente de ese enlace. Un paquete es remitido en el enlace con el gradiente mayor. Aunque las técnicas para incrementar el tiempo de vida de una red están construidas sobre GBR, los principios principales son lo suficientemente generales para también ser aplicables a otros protocolos de ruteo ad-hoc.

IV. COMBINACIÓN DE DATOS.
1.Entidades de Combinación de datos (Data Combining Entities)

Nodos sensores individuales procesan su información antes de transmitirla al usuario. Es ventajoso combinar observaciones de diferentes nodos para incrementar la eficiencia de los recursos. Este proceso reduce no solo la sobrecarga de la cabecera, pero también la información en si misma puede ser compactada ya que contiene en parte la misma información.

Aunque esta combinación puede ser implementada al seleccionar explícitamente una cabecera de cluster, se presenta un esquema que es más robusto a fallas de nodos aleatorios. Primero hay que notar que los nodos sensores que son activados por el mismo evento, son típicamente ubicados en la misma vecindad. La nube resultante de nodos activados también está en una proximidad de comunicación cercana. Simulaciones han mostrado que las DCE´s están ubicadas dentro o muy cerca de esta nube de nodos activados. Este esquema es altamente robusto. Cuando un nodo con una DCE muere, el paquete automáticamente toma una ruta alternativa y pasa a través de otro nodo que puede crear un nuevo DCE.

V. DISPERSIÓN DE TRÁFICO DE RED
1. Técnicas de Dispersión

Esquema Estocástico: cada nodo puede seleccionar el siguiente salto en una manera estocástica. Más específicamente, cuando hay dos o más saltos adyacentes con el mismo gradiente bajo, uno aleatorio es elegido. Esto no incrementa la longitud de la ruta seguida, sin embargo contribuye a la dispersión del tráfico de red.

Esquema basado en energía: Cuando un nodo detecta que su reserva de energía ha disminuido por debajo de cierto umbral, este "desanima" a otros de mandar información a el al incrementar su peso. Esto puede cambiar el peso de un vecino. Este a su vez informa a otros nodos y estas actualizaciones son propagadas tan lejos como sea necesario para mantener consistentes todas las gradientes.

Esquema basado en stream: La idea es desviar nuevos streams de los nodos que son actualmente parte de la ruta de otros streams. Un nodo que recibe paquetes informa a sus vecinos excepto a aquel de donde se origina el stream, al que su peso a incrementado. De nuevo, otros nodos deben asegurarse de que las gradientes permanezcan consistentes. Como resultado de este esquema, el stream original no es afectado, debido a que estos nodos no han actualizado el peso de su siguiente salto. Nuevos streams de paquetes, sin embargo, tomarán otras rutas mientras el peso de los nodos en la primer ruta ha incrementado aparentemente.


Referencia
http://www.shihada.com/F12-344/papers/EnEff_routing_wsn.pdf

Adaptive Code

For this week's homework, we had to implement a compression algorithm that doesn't compress all the input at once, but to make the compression in parts. That's the adaptive part of the coding.

This is how I implement it: For each part of the input that was going to be processed, take the input letters and make a dictionary with each letter as key, and its frequency as value. Next, a new dictionary is created, but this time the value is going to be its probability of apearing in the spanish alphabet.  Also, for each part we had to see if the some letter hasn't appear before.

With this, we create a graph where each node is added by "asking": is it greater than the actual node? (go to right); is it lower than the actual node? (go to left).

This is what I did:
Clase principal:
Algoritmo:
Archivos

El resultado se cicla :(

Laboratorio Redes: Actividad 8

Para esta tarea toca hacer un reporte sobre un artículo de control de congestión.

Artículo:

Streaming de Video usando la Catalogación de Tasa Dinámica y el Control de Flujo TCP.

Autores: Stephen Jacobs, Alexandros Eleftheriadis

1. Introducción

La transmisión de información audiovisual digital através de los sistemas de comunicación es un problema bien entendido. Su esencia yace en las suposiciones clave hechas por lo diseñadores de codec sobre las posibles redes que pueden transportar la información comprimida, y las suposiciones hechas por los diseñadores de red sobres los tipos de tráfico que su red está destinado a transportar.

El interés en el paper se centra en la entrega de video digital en tiempo real a través de Internet, en particular en video MPEG-1 y MPEG-2.

Las tecnologías subyacentes del Internet de hoy en día no son suficientes para soportar las garantías de la Calidad de Servicio, las cuales facilitarían los servicios de tiempo real. Es probable que la infraestructura de red del futuro tenga Calidad de Servicio y que los usuarios sean capaces de pedir conexiones con o sin Calidad de Servicio. Estas consideraciones indican que la transmisión de información de tiempo real con o sin Calidad de Servicio no es solo importante hoy, sino que permanecerá pertinente incluso en redes que puedan proveer Calidad de Servicio.

La falta de Calidad de Servicio se traduce en la variación del potencial del ancho de banda disponible para tranmisión de audio y video. Aunque se han desarrollado técnicas para emplear la tasa de control para fuentes en vivo de control de tasa basadas en retroalimentación de red, estas no funcionarán con material pregrabado. Entonces es crucial ser capaces de modificar la tasa de bits de video MPEG, incluso después de que la codificación ya ha tomado lugar.

Esta operación de manipulación de tasa se conoce como Catalogación Dinámica de Tasa (DRS: Dynamic Rate Shaping).El término Dinámica se refiere a la posibilidad de que las limitantes de tasa varían con el tiempo, mientras que Catalogación es usado en lugar de Control de Tasa para: 1) diferenciarle con el control de tasa codificador clásico, y 2) para caputar con más exactitud la naturaleza posterior de la operación. El método de Catalogación Dinámica de Tasa es diferente al de Catalogacíon de Tráfico.

2. Catalogación dinámica de Tasa
Se define la Catalogación de tasa como la operación en la cual, dada una entrada de stream de bits de video y un conjunto de restricciones de tasa, produce un stream de bits de video que cumple con las restricciones dadas. Si se permite que las restricciones varíen con el tiempo, la operación será llamada dinámica.

Operación del Catalogador Dinámico de Tasa

2.1 Definición del problema en el método DRS 

La opreación del método de Catalogación de tasa es descrita en la figura anterior. Es importante notar que no existe ruta de comunicación entre al Catalogador y la fuente del stream de bits de entrada, el cual asegura que no es necesario el acceso al codificador. 

Asumiendo que se usa MPEG-2 para generar la entrada de stream de bits y decodificar el stream de bits de salida, hay dos maneras fundamentales de reducir la tasa: 1) Modificar los coeficientes de transformación cuantificados al emplear la cuantificación de grueso, y 2) eliminando los coeficientes de transformación. En general, ambos esquemass pueden ser usados para realizar el catalogado de tasa; la recuantificación, sin embargo, nos lleva a algoritmos tipo re-codificación, los cuales no están sujetas a una implementación rápida y no tienen tan buen desempeño como los algoritmos de transimisón selectivós. Solo se considerarán algoritmos basados en transmisión selectiva, y más especificamente se direcciona al caso particular de truncamiento. Esta aproximación será llamada Catalogado Dinámico de Tasa Constreñido. 

3. El protocolo

Framework del protocolo de internet amigable

El protocolo recibe datos de una fuente catalogadora de media (Media Shaping Source). Esta fuente es responsable de emparejar la tasa de bit de el stream con el ancho de banda disponible estimado en la red; el protocolo provee este estimado. La fuente está continuamente llenando el buffer con la media. Mientras, la bomba de media (media pump) lee los datos del buffer y los manda a la red usando UDP/IP. La ventana de congestión (congestion window) es la tercera parte de el servidor. La bomba de media solo manda datos cuando la ventana de congestión indica que mas datos pueden entrar en la red. 

Si la fuente de catalogamiento de media está llenando el bufer a una tasa R, y la ventana de congestión a través del tiempo está permitiendo que la bomba de media mande datos solo a una tasa S < R, entonces el buffer comenzará a llenarse. La fuente de catalogamiento de media debería entonces decrecer la tasa entrante al buffer. Un algoritmo de control de tasa es responsable de traducir las dinámicas de ocupación del buffer en un ajuste a la tasa de la fuente de catalogamiento de media para asegurar que el buffer no se desborda.

3.2 Control de Tasa

El algoritmo de control de tasa es una parte esencial de la estimación de ancho de banda. Durante periodos de congestion, la bomba de media no puede mandar mucha información a la red debido a la ventana de congestion de TCP. Cuando esto pasa, el buffer (de la figura del protocolo de internet amigable) comenzará a llenarse. En este caso, un algoritmo de control de tasa debe forzar a la fuente catalogadora de media a reducir la tasa entrando al buffer. Si el buffer subsecuentemente comienza a vaciarse, el control de tasa debería pedir un incremento en la tasa entrando al buffer desde la fuente. Claramente, las dinamicas del buffer modulan la tasa. Así, el estimado del ancho de banda disponible viene de el algoritmo de control de tasa pero es un resultado indirecto de las dinamicas de la ventana de congestion de TCP.

El período de muestreo de ocupación del buffer para el algoritmo de control de tasa depende del medio. Ya que el video MPEG consiste de varios tipos de frameworks diferentes cuyos tamaños varían mucho, las estimaciones de la ocupación del buffer deben ser tomadas como promedios sobre no menos que un intervalo de un segundo para evitar fluctuaciones momentáneas en la ocupación del buffer. Un periodo de muestro pequeño significa que el algoritmo de control de tasa se puede adaptar más rápidamente para cambios repentinos en la red. 

Las metas para un algoritmo de control de tasa en este ambiente, en orden de importancia, son:

1. Prevenir la sobrecarga del buffer, la cual causará retraso,

2. Converger rápidamente a una nueva tasa de salida,

3. minimizar el tamaño de las oscilaciones alrededor de la nueva tasa de salida, 

4. prevenir el bajo rendimiento del buffer, a menos que la fuente de media adaptable esté en su tasa máxima, y

5. mantener el buffer a la ocupación deseada.

 

Referencias

Enero 21, 1998

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1047320398903893

Laboratorio Ubicuo, Actividad 7

La tarea de esta semana consiste en hacer un reporte sobre un artículo relacionado con los experimentos que mi equipo ha realizado para nuestro proyecto. En nuestro caso, el proyecto es el de las oficinas inteligentes, donde buscamos implementar RFID para registrar las actividades del usuario mientras el se mueve naturalmente en su ambiente de trabajo. Para mi tarea escogí un artículo llamado Designing for Usability and Safety in RFID-Based Intelligent Commuting Environments, escrito por los investigadores Shin'ichi Konomi, Tomonori Saito, Chang S. Nam, Takahito Shimada, Yutaka Harada y Kaoru Sezaki.

DISEÑO PARA LA SEGURIDAD Y LA USABILIDAD EN AMBIENTES DE DESPLAZAMIENTO INTELIGENTES BASADOS EN RFID

1. Introducción

Debido a que las tecnologías de comunicación y computación se integran cada vez más en nuestras vidas diarias tenemos la oportunidad de diseñar novedosos sistemas para mejorar la vida de los ciudadanos.

El desplazamiento es una actividad ubicua que toma lugar en la vida diaria de muchas personas. En el artículo se discute la necesidad social de las experiencias de desplazamiento de niños de escuela primaria, y se habla de un ambiente de desplazamiento inteligente en construcción que busca mejorar la seguridad usando marcadores de ubicación RFID y muchos dispositivos P2P móviles.

También se analizan problemas de seguridad y usabilidad en tal ambiente, y se propone  una aproximación integradora, la cual se discute en base a dos experimentos relevantes preeliminares.

2. Mejorando la seguridad en ambientes de desplazamiento

Japón ha enfrentado una urgente necesidad de prevenir crímenes en contra de niños. La mayoría de los niños de escuela primaria se trasladan a la escuela a pie y son vulnerables a crímenes debido a su inocencia.

Una tácica posible en prevenir crimenes contra niños podría ser medir y rastrear el comportamiento espacial de los niños. Se encontró que la mejor manera es en rastrear el posicionamiento del comportamiento espacial de los niños usando etiquetas electronicas, donde el método efectivo para detectar su desviación del camino escolar o rutinal sería el ámbito de hogar. Tales etiquetas electronicas (o marcadores de ubicación RFID) pudieran arrojar con mucha exactitud información de rastreo de ubicación.

También se les puede proveer a los niños de dispositivos móviles interactivos los cuales puedan detectar de manera confiable sus posiciones usando receptores GPS y marcadores de ubicación RFID. Por ejemplo, tal dispositivo podría ser usado para alertar al niño cuando ha caminado hacia un área peligrosa. Además, ellos pueden usar los dispositivos para revelar su ubicación sólo a las personas en quien ellos confían, para precaución y sensación de seguridad. 

3. Retos de diseñar para la usabilidad y seguridad

Tecnologías sofisticadas de mejora de seguridad no serán desplegadas exitosamente a menos que sean fáciles de usar. La carga de lidiar con un sistema difícil de usar podría impactar negativamente la seguridad. Lo que afecta potencialmente la usabilidad y seguridad es la complejidad del sistema.

Sistemas de mejora de seguridad basados en RFID existentes generalmente adjuntan etiquetas RFID a la gente, lo cual envía ID's unicos a los lectores RFID instalados en espacios físicos. En esta investigación se interesan particularmente en una configuración en "reversa" a la mencionada, en donde los espacios físicos son marcados con etiquetas RFID y a los usuarios se les da un amplio rango de contro usando dispositivos interactivos. Aunque pueda parecer que el hecho de cargar etiquetas RFID sería mucho más fácil que usar dispositivos interactivos complejos, la usabilidad de un ambiente de desplazamiento en conjunto no es necesariamente determinada por la simplicidad de cada dispositivo.

Así como otras aplicaciones de cómputo ubicuo, los sistemas de desplazamiento inteligentes basados en RFID están diseñados para estar integrados en el ambiente laboral. Por ello, las aplicaciones de cómputo ubicuo plantean un conjunto de retos únicos para la evaluación de usabilidad en varias dimensiones. Primero, se debe considerar la variabilidad de usuarios y sus usos.Segundo, los usuarios accesan servicios en muchas ubicaciones al mismo tiempo. Tercero, se necesita evaluar que tan bien los sistemas de cómputo ubicuo están integrados en los ambientes de trabajo físicos de manera que no interrumpan el flujo de trabajo natural del usuario. Finalmente, puede ser muy retador para algunos usuarios interactuar con un número de dispositivos que están distribuidos e interconectados en el ambiente.

4. Infraestructura para el "sensing" de contexto y el "sensemaking"

En esta sección se presenta un diseño de caso de una infraestructura de marcador de ubicación RFID integrativo y se discute como esta infraestructura soportaría patrones de uso evolutivos al facilitar tanto el "sensing" como el "sensemaking" de la información contextual. La infraestructura considera las practicas del diseño centradas en el usuario así como la mejora de seguridad y usabilidad incrementales en sistemas de mejora de seguridad compleja para niños de escuela.

4.1 Infraestructura de ubicacíon basada en RFID: un caso de diseño
En Japón el Instituto de Vigilancia Geográfica (GSI, por sus siglas en inglés) mantiene más de 100 mil BENCHMARKS en todo el país. Esto con el plan de integrar etiquetas RFID de corto alcance en cada BENCHMARK para facilitar el trabajo de vigilancia por tierra. Los encargados de este artículo están colaborando con el GSI para diseñar marcadores de ubicación RFID que puedan ser desplegados a gran escala para permitir servicios móviles novedosos.

Para poder capturar e intercambiar información sobre la ubicación donde sea y cuando sea, el sistema debe estar basado en una infraestructura de red que opere cuando sea y donde sea. Una infraestructura pasada en P2P sería lo más cercano a esta meta.

Dicha aproximación colecta y disemina información que incluye datos relevantes a la ubicación, lo que permite rutear e indexar información basada en las ubicaciones. Por ejemplo, información capturada de sensores de temperatura distribuidos puede ser facilmente acumulada e indexada en un servidor para crear un mapa representativo visual significativo.

4.2 Infraestructura integrativa
La infraestructura RFID presentada aquí permite dos tipos distintos de aplicaciones: aplicaciones "Sensing" y aplicaciones "Sensemaking". Aplicaciones "Sensing", capturan información contextual y automáticamente proveen a los usuarios de servicios e información "justo a tiempo". Las aplicaciones "Sensemaking" capturan información contextual y la transforman en representaciones que son facilmente comprensibles.

La infraestructura integrativa facilita los procesos de modificación iterativa centrados en el usuario al impulsar el diseño que considera la comunicación entre las herramientas "Sensing" de los usuarios finales y las herramientas "Sensemaking" de los diseñadores. La comunicación de estas herramientas soporta comunicación implicita de los humanos acerca de los problemas de usabilidad así como posibles soluciones.

La infraestructura puede soportar diferentes modelos de uso. Por ejemplo, permite a los usuarios finales usar tanto las aplicaciones "Sensing" como las aplicaciones "Sensemaking". Un servicio de navegación de peaton a veces combina instrucciones de paso a paso y una herramienta basada en mapas cercana a puntos de interes junto con las "huellas" de los usuarios.

5. Experimentos preliminares
Para poder ganar una vista más profunda sobre cómo el uso de aplicaciones "Sensemaking" novedosas pueden desenvolverse en el mundo real, se llevaron a cabo experimentos basados en GPS con niños de escuela primaria trasladandose de o hacia la escuela. Además se llevó a cabo un experimento que tuvo lugar en el campus de una universidad.

5.1 "Dando sentido" a los ambientes de desplazamiento.

Se llevó a cabo un estudio piloto donde se midió y se rastreó el comportamiento espacial de niños usando GPS. Ellos llevaban consigo un teléfono móvil equipado con servicio de ubicación GPS cuando se trasladaban de y hacia la escuela. Mientras recorrían su camino, el patrón espacial de cada niño fue examinado en busca de inconsistencias.

5.2 Posiciones "Sensing" y comunicación en base a puntos.

También se desarrolló y se probó un software que implementa comunicación basada en P2P y mecanismos de posicionamiento usand Direccionamiento Espacio-Temporal. Cada uno de los sujetos (adultos) caminaron hacia un área piloto de un edificio grande del campus de una universidad mientras cargaban una notebook y un Honeywell's DRM (Dead Reckoning Module), el cual integra un gyro, tres acelrómetros, tres magnetómetros, y un sensor de presión barométrica para así poder medir el movimiento de los peatones. El software corría sobre las computadoras personales, obteniendo información de los marcadores de ubicación inalámbricos y ajustando continuamente la información basada en los datos del DRM y los dispositivos de puertos.

También se midió con precisión la posición de los peatones usando siete scanners laser desplegados en el area piloto. Los scanners laser pueden rastrear simultáneamente muchos peatones con una precisión de posición de 4cm. Después se compararon las posiciones tomadas con los scanners lasers y con el prototipo. La precisión del dispositivo fue significantemente menor de lo que se esperaba (40m). Por ello se condujeron una serie de experimentos de seguimiento con un par de peatones. La precisión hallada fue menor a 10m. El cambio fue debido a errores humanos previos. Se planean experimentos adicionales con decenas de usuarios.

6. Discusión

Los datos recolectados en los experimentos preliminares respaldan la factibilidad de las aplicaciones "Sensemaking" y las aplicaciones "Sensing" para alumnos de escuelas.

Además, en el experimento, todo el proceso de instalar los sistemas fue abrumador, tomando meses para completarse. Para mejorar esto, la infraestructura integrativa podría considerar varias actividades además del "uso" tales como análisis de requerimientos, implementación, despliegue y evaluación.

También se halló que problemas de seguridad importantes aparecían cuando se permitía que marcadores RFID actualizaran sus datos de ubicación después que el servicio iniciaba, ya que atacantes pueden proveer una ubicación inválida o erronea a las etiquetas para así romper el funcionamiento normal de la infraestructura de ubicación. También usuarios maliciosos podrían manipular la información de ubicación de otros usuarios al compartir datos incorrectos deliberadamente. 

7. Conclusión

Ambientes de desplazamiento inteligentes complejos pueden introducir problemas de usabilidad que menguen la seguridad de los usuarios.Mirando mpas de cerca al sistema en construcción que propone mejorar la seguridad de niños de primaria, se propuso una aproximación integrativa para mejorar la usabilidad y proveer experiencias "sin fallos".

La gente puede usar aplicaciones "Sensemaking" para mejorar los ambientes físicos y sociales así como los sistemas de computación. De hecho, mejorar la usabilidad de desplazamiento y la seguridad no se trata tanto sobre la actualización de la tecnología sino de la co-evolución de las tecnologías, ambientes construidos y practicas sociales.