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A novel, identity-based network architecture for the future internet= Una arquitectura de red basada en identidad para la internet del futuro
(2016-02-08) Martínez Juliá, Pedro; Skarmeta Gómez, Antonio F.; Facultad de Informática
Con el trabajo realizado en la presente tesis hemos definido una nueva arquitectura de red que presenta un modelo de red diferente para la Internet del Futuro (Future Internet, FI). Hemos abordado los problemas encontrados en el modelo de red actual mediante la introducción del concepto de identidad, entendida como un conjunto de atributos, en las capas intermedias de la red. Nuestra propuesta radica en utilizar una capa de identidad que permita a los objetos de red (network objects) controlar su participación en el mundo digital, creando un panorama, en la esfera de las comunicaciones, que es singular, único y optimizado para cada entidad de red, dando lugar a un plano de identidad que permita a las entidades encontrarse siguiendo un modelo identidad-a-identidad que permite considerar todos los aspectos de las comunicaciones: “con quién estoy hablando”, la confianza que tengo, o incluso la localización donde está teniendo lugar la comunicación. Estos atributos afectan tanto a la seguridad como a la privacidad y están relacionados con la identidad de los participantes. En nuestro trabajo de investigación hemos ahondado también en la discusión acerca de la separación de identificadores y localizadores, extrayendo los requisitos más importantes y generalizando este concepto en la dirección de desacoplar los procesos de identificación y localización. Manteniendo el mismo objetivo, separar la identificación de los elementos del direccionamiento de hosts en la red, la arquitectura propuesta enfatiza el proceso de identificación de forma independiente a los mecanismos subyacentes que se utilizan para direccionar los mensajes en la red. Además, nuestro diseño se ve influenciado por la necesidad de un mecanismo integrado para el descubrimiento de entidades en FI que no requiera la interacción humana, así como la necesidad de una adaptación dinámica de las comunicaciones a los entornos cambiantes en los que tienen lugar. Con el fin de proveer los bloques funcionales apropiados, que incluyan las funcionas necesarias que se han comentado hasta ahora, partiendo de la base de dotar al sistema de la capacidad de evolución y manteniendo desacoplados los procesos de identificación y localización, hemos definido los objetivos principales de la tesis de la siguiente forma: Diseñar, analizar y validar una arquitectura de red altamente modular y evolutiva para la Internet del Futuro, que abstraiga los extremos de comunicación de hosts a objetos de red arbitrarios mediante el uso de sus identidades (conjuntos de atributos) como mecanismo que les permita descubrir, direccionar y comunicarse entre ellos de forma dinámica, inequívoca, segura y privada, en un entorno heterogéneo y cambiante. Para alcanzar estos objetivos hemos diseñado un conjunto de bloques funcionales que trabajan conjuntamente, formando una arquitectura de red completa, o por separado, para proveer cualidades adicionales a otras arquitecturas. Estos componentes son el Domain Trusted Entity Infrastructure (DTEi), el Identity-Based Network Protocol (IBNP), el Ontology-based Distributed Information Network (ODIN), y el Identity-Based Control Plane (IBCP). Aunque estos bloques funcionales están estrechamente relacionados entre sí y acoplados hasta cierto punto, mantienen su independencia para proveer su función de red sin necesidad de desplegar otro componente. Para finalizar, hemos validado las distintas soluciones diseñadas por medio de modelos analíticos y prototipos implementados sobre plataformas reales, evaluando sus funcionalidades, seguridad, factibilidad y rendimiento. Además, hemos integrado las funciones que ofrece nuestra arquitectura con otras arquitecturas de red, particularmente HIMALIS y MOFI, siendo ambas arquitecturas destacadas para FI que a su vez representan dos visiones diferentes de la evolución de la red. Dichas integraciones nos han permitido demostrar la utilidad de nuestros diseños, estableciendo interrelaciones sólidas e identificando tópicos abiertos de investigación para el futuro. A Novel, Identity-Based Network Architecture for the Future Internet Abstract With the work carried out in this thesis we have defined a new network architecture that provides a new network model for the Future Internet (FI). We have addressed the problems found in the network model found in the current Internet by introducing the concept of identity, seen as a set of attributes, to the middle layers of the network. We propose to use an identity layer that enables network entities (objects) to control their involvement in the digital world, creating a view in the communication sphere which is singular, unique, and optimized for every network entity, thus building an identity plane that allows entities to address each other in an identity-to-identity approach that considers all aspects of communications: “to who I am talking to”, the trust I have, or even the location where this is taking place. These attributes affect security and privacy and are related to the identity of the participants. During our research we also delve into the discussion about the separation of identifiers and locators, extracting the crucial requirements behind such approach and generalize the target as decoupling identification and location processes. The objective is the same, to separate node identification from host addressing in the network, but our architecture emphasizes the identification process itself, regardless of the underlying mechanisms to address information among network entities. Moreover, our design is influenced by the need for a better discovery mechanism in the FI that does not require human interaction, as well as the need of a dynamic adaptation of communications to the changing environments where they are taking place. Targeting the provision of proper functional blocks with the necessary functions stated so far, and with the basis established in the ability of evolution as well as the decoupling of identification and location, we define the main objectives of this thesis as follows: To design, analyze, and validate a highly modularized and evolvable network architecture for the Future Internet that abstracts the communication endpoints from hosts to arbitrary network objects by using their identities, seen as attribute sets, as the mechanism to enable them to dynamically discover, address, and communicate each other in an unequivocal, secure, and private way over an heterogeneous and changing environment. In order to achieve such objectives we designed a set of functional blocks that are able to work together, forming a complete network architecture, or separately to provide some additional qualities to other architectures. These components are the Domain Trusted Entity Infrastructure (DTEi), the Identity-Based Network Protocol (IBNP), the Ontology-based Distributed Information Network (ODIN), and the Identity-Based Control Plane (IBCP). Although these functional blocks are closely related to each other, as well as coupled to some extent, they retain their independence so each of them is able to provide its target network function without needing to fully deploy any other. Finally, we validated the designed approaches by means of analytical models and prototype implementations, evaluating their functionality, security, feasibility and performance. Moreover, we have integrated the functions provided by the architecture we designed with other network architectures, particularly HIMALIS and MOFI, which are outstanding architectures for the FI, representing two different visions of the evolution of the network. These integrations allowed us to demonstrate the usefulness of our research results, establishing strong interrelations and identifying open research topics for the future.
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Algoritmos de Encaminamiento Multicast con reducido consumo energético para Redes de Sensores Inalámbricos / Juan Antonio Sánchez Laguna; directores, Pedro Miguel Ruíz Martínez y Antonio F. Gómez Skarmeta
(Murcia : Universidad de Murcia, Departamento de Ingeniería de la Información y las Comunicaciones,, 2006) Sánchez Laguna, Juan Antonio
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Algoritmos fiables y eficientes basados en enrutamiento geográfico para redes realistas de sensores inalámbricos = Reliable and efficient algorithms based on geographic routing for realistic wireless sensor networks
(2012-10-19) Marín Pérez, Rafael; Ruiz Martínez, Pedro Miguel; Facultad de Informática
El enrutamiento geográfico (GR) ha emergido como la solución más eficiente y escalable para comunicaciones multisalto en redes de sensores inalámbricos (WSN). En GR, los nodos sensores toman las decisiones de enrutamiento en base a la posición de sus nodos vecinos a un salto. Sin embargo, recientes estudios han probado que los algoritmos GR son ineficaces en despliegues realistas de WSNs donde hay normalmente errores de comunicación, imprecisiones en las posiciones y ataques de enrutamiento. Esta tesis está enfocada en proporcionar algoritmos de enrutamiento fiables y eficientes para despliegues realistas de WSNs. Primero, se estudian los efectos de condiciones realistas en el rendimiento del enrutamiento geográfico para después proponer tres algoritmos mejorados que son capaces de tratar con los errores de comunicación, imprecisiones en las posiciones y ataques de enrutamiento. Para validar nuestras propuestas en comparación con los más relevantes algoritmos existentes, se emplea dos tipos de experimentos mediante simulaciones y una red de pruebas. Geographic Routing (GR) has emerged as the most efficient and scalable solution for multihop communication in Wireless Sensor Networks (WSN). In GR, sensor nodes take routing decisions employing the positions of their 1-hop neighbors. However, recent studies have proven that GR algorithms are ineffective in WSNs deployments where there are communications errors, positions inaccuracy and routing attacks. This thesis is focused on providing reliable and efficient routing algorithms for realistic WSNs. We study the effects of realistic conditions in the performance of geographic routing and propose three enhanced algorithms being able to deal with communications errors, positions inaccuracy and routing attacks. To validate our proposals in comparison with existing relevant GR algorithms, we employ two different approaches: simulation and testbed experiments. All results confirm that our three proposals outperform existing GR algorithms and provide reliable and efficient communication solutions for realistic WSNs deployments
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Analyis and design of reset control systems
(2015-10-20) Davó Navarro, Miguel Ángel; Baños Torrico, Alfonso; Facultad de Informática
Esta tesis se enmarca principalmente en el área de los sistemas de control reseteados, los cuales surgen hacen 60 años con el claro objetivo de superar las limitaciones fundamentales de los compensadores lineales. En los últimos años una multitud de trabajos han mostrado los potenciales beneficios de la compensación mediante acciones de reset. Sin embargo, solo unos pocos trabajos abordan dos de las limitaciones mas comunes en las aplicaciones de control de procesos como es el retardo y la saturación. Es bien conocido que dichas limitaciones pueden producir el deterioro del rendimiento, pudiendo llegar a la inestabilidad el sistema de control. Por lo tanto, el objetivo principal de la tesis es el estudio de la estabilidad de los sistemas control reseteados en presencia de dichas limitaciones. En primer lugar se ha llevado a cabo un análisis de la estabilidad de los sistemas de control reseteados con retardo. Para ello se han desarrollado criterios de estabilidad para sistemas impulsivos con retardo, basados en el método de Lyapunov-Krasovskii. Por una parte se consideran sistemas impulsivos con ley de reset dependiente del estado. La aplicación de los criterios de estabilidad obtenidos a los sistemas de control reseteados con retardo suponen una clara mejora con respecto a los resultados previos, garantizando la estabilidad del sistema para retardos mas grandes. Por otro lado, con el objetivo de superar las limitaciones del sistema base, se contempla la estabilización de sistemas impulsivos mediante condiciones temporales en los intervalos de reset. Como resultado se obtienen criterios de estabilidad para sistemas impulsivos con retardo, y en particular sistemas de control reseteados, cuyo sistema base es inestable. Finalmente, el nuevo criterio es utilizado para establecer condiciones de estabilidad en sistemas de control reseteados compuestos por un compensador proporcional-integral mas un integrador de Clegg (PI+CI). Por otra parte, se realiza un análisis de la estabilidad de los sistemas de control reseteados en presencia de saturación a la entrada de la planta. En particular, se desarrolla un método para la obtención de una aproximación de la región de atracción, basado en una representación del comportamiento del sistema de control mediante politopos y grafos dirigidos. La principal ventaja del método propuesto es que la aproximación obtenida puede ser no-convexa e infinita. Por lo tanto, como se ilustra en varios ejemplos, la estimación de la región de atracción es considerablemente mayor que la estimación obtenida con los resultados previos. Desde el punto de vista practico, se considera la utilización del compensador PI+CI. Para este compensador se estudian las diferentes mejoras de diseño propuestas en la literatura, y se proponen nuevas modificaciones con el objetivo de mejorar el rendimiento del sistema de control en aplicaciones reales. Por otra parte, se desarrolla un método sistemático para el diseño del compensador PI+CI, basado en el análisis y optimización de la respuesta impulsional de un conjunto de sistemas lineales e invariantes en el tiempo. Como resultado se obtiene un conjunto de reglas de sintonización sencillas y aplicables a procesos modelados como sistemas de primer y segundo orden, e integradores con retardo. Finalmente, los beneficios del compensador PI+CI y del método de ajuste propuesto son comprobados sobre sistemas reales de control de procesos. En primer lugar, se realiza el control de un proceso de pH en linea, mostrando que las reglas de sintonía para procesos de primer y segundo orden pueden ser aplicadas a procesos mas complejos. En segundo lugar, se lleva a cabo el control de nivel de un tanque de agua. En ambos procesos, la utilización del compensador PI+CI conlleva una mejora del rendimiento en comparación a su homologo lineal PI. En particular, se obtiene una respuesta mas rápida con menor sobreimpulso y tiempo de establecimiento. Abstract PhD Thesis: Analysis and Design of Reset control Systems This thesis is focused on the field of reset control, which emerged more than 50 years ago with the main goal of overcoming the fundamental limitations of the linear compensators. In the last years, a multitude of works have shown the potential benefits of the reset compensation. Nevertheless, there are only a few works dealing with two of the most common limitations in industrial process control: the time-delay and the saturation. It is well-known that both limitations may lead into a detriment of the performance, and even the destabilization of the closed-loop system. Therefore, this thesis aim at analyzing the stability of the reset control systems under these limitations. First, in order to provide a solid mathematical foundation, the reset control systems are described by the framework of impulsive dynamical systems, then we have developed stability criteria for impulsive delay dynamical systems, based on the Lyapunov-Krasovskii method. The applicability of the results to time-delay reset control systems arises naturally, since they are a particular class of impulsive systems. We first focus our attention on impulsive delay systems with state-dependent resetting law. The application of the criteria to reset control systems supposes an improvement of the results in the literature, guaranteeing the stability of the systems for larger values of the time-delay. In addition, in order to overcome the limitations of the base system, we consider the stabilization of impulsive delay systems by imposing time-dependent conditions on the reset intervals. As a result, stability criterion is developed for impulsive systems, and in particular time-delay reset control systems, with unstable base system. Finally, the new criterion is used to establish conditions for the stability of a reset control system containing a proportional-integral plus Clegg integrator (PI+CI) compensator. On the other hand, we study the stability of the reset control systems in presence of plant input saturation. In particular, we propose a method to obtain an approximation of the region of attraction based on a representation of the behavior of the reset control system by polytopes and directed graphs. The main advantage of the proposed procedure is that the approximation of the region of attraction is not necessarily neither convex nor finite. Therefore, as it is illustrated by several examples, the provided region of attraction estimate is considerably greater than the estimation obtained by the previous results. From the application point of view, it is considered the PI+CI compensator. We study several modifications of the compensator which are proposed in the literature, for instance variable band resetting law and variable reset ratio. In addition, we propound new design improvements such as switching reset ratio, in order to enhance the performance in real applications. On the other hand, it is developed a systematic method for PI+CI tuning, based on the analysis and optimization of the impulse response of a set of linear and time invariant systems. Therefore, simple tuning rules have been developed for processes modeled by first and second order systems, and integrator plus dead time systems. Finally, the superior performance of the PI+CI compensator with the proposed tuning method is shown in real experiments of process control. First, the control of an in-line pH process is performed, showing that the tuning rules for first and second order systems can be applied to more complex processes. Second, we accomplish the control of water level in a tank. In both cases, the PI+CI supposes an improvement of the performance in comparison to its linear counterpart PI. In particular, the reset compensation provides a faster response with smaller overshoot and settling time.
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Concepto y fuentes para el estudio de la Information Warfare
(Murcia, Universidad de Murcia, Servicio de Publicaciones, 1998) Tramullas Saz, Jesús
En este trabajo se aborda el concepto de Información Warfare, así como las principales definiciones que se han propuesto para el mismo. Se establecen los diferentes tipos de acciones que se inscriben en este ámbito, y se delinean algunas implicaciones para el especialista en información. Como punto de partida para su estudio, se incluyen una selección de fuentes de información sobre el tema objeto de estudio.
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Contribuciones a la eficiencia en el encaminamiento y la recogida de información en las redes vehiculares =Contributions to the efficiency in routing and information harvesting for vehicular networks
(2015-04-16) Martínez Navarro, Juan Antonio; Ruiz Martínez, Pedro Miguel; Departamento de Ingeniería de la Información y las Comunicaciones
El gran número de accidentes causados en nuestras carreteras es una de las grandes preocupaciones que tienen nuestras as autoridades públicas de tráfico. Una de las tecnologías emergentes que puede asistir en la conducción y que puede ayudar por tanto a reducir dichos accidentes es el de las redes vehiculares (VANETs). Éstas consisten básicamente en equipar a los vehículos con dispositivos de red inalámbricos que les permite comunicarse entre ellos tan pronto entran dentro del rango de alcance. En este sentido, el objetivo de esta tesis es el de proporcionar un avance en el estado del arte en el contexto de las VANETs. Concretamente: En el encaminamiento: Analizar y comprender las limitaciones en el encaminamiento en las VANETs. Diseñar un protocolo de encaminamiento mejorado. Implantar y evaluar el rendimiento de los protocolos de encaminamiento. En la seguridad: Estudiar y analizar las diferentes amenazas y ataques presentes en las VANETs. Analizar las vulnerabilidades de los protocolos de encaminamiento respecto a estos ataques. Desarrollar un mecanismo para reforzar el encaminamiento en entornos hostiles. Estudiar los diferentes mecanismos de autenticación para el acceso a la infraestructura. Analizar las principales desventajas del proceso de autenticación y proporcionar una solución para hacer más liviano el proceso de autenticación. Por último, en el contexto de la recogida de información: Analizar los protocolos de recogida de información actuales. Diseñar un protocolo mejorado que reduzca el número y tamaño de los mensajes transmitidos comprimiendo su contenido. Para ello se ha empleado la siguiente metodología: 1. Analizar el estado del arte de las tecnologías involucradas adquiriendo una definición precisa del problema a resolver. 2. Averiguar los fallos de diseño y desventajas de la tecnología existente. 3. Definir una nueva propuesta mejorada. 4. Por último se evalúa esta propuesta comparándola con las soluciones existentes en la literatura para asegurar su buen comportamiento y obtener de este modo el beneficio obtenido por el uso de esta nueva solución. La información obtenida en cada uno estos pasos puede retroalimentar la información obtenida haciéndonos volver a pasos anteriores y ayudándonos a encontrar una solución mejor. A continuación enumeramos los principales resultados obtenidos en el desarrollo de esta tesis.  Beacon-less Routing Algorithm for Vehicular Environments (BRAVE). Protocolo de encaminamiento escalable y confiable que utiliza un esquema oportunista para seleccionar el siguiente nodo intermedio a reenviar un mensaje hacia un destino. La evaluación de dicho protocolo mediante simulaciones ha arrojado un incremento en la tasa de envío de paquetes obteniendo casi un 90% incluso en escenarios dispersos.  S-BRAVE. Una propuesta para securizar el anterior protocolo y reforzar la tasa de envío de paquetes en entornos hostiles con nodos maliciosos. Entre otras aportaciones cabe destacar el uso de un mecanismo de intercambio de certificados así como el uso de los nodos de guarda para vigilar la correcta transmisión de los paquetes a lo largo de la red. Hemos evaluado el rendimiento de esta propuesta y hemos obtenido un incremento en la tasa de envío de paquetes llegando a obtener hasta un 80%.  HYB-BRAVE. Hemos extendido BRAVE para poder aprovechar las ventajas de la conexión a una red de infraestructura. Gracias a los diferentes elementos de conexión a dicha red hemos podido enriquecer el mecanismo de la toma de decisiones de encaminamiento. Reduciendo drásticamente el retardo en las transmisiones de paquetes.  Una propuesta eficiente para el control de acceso en VANET conectadas a la infraestructura. El protocolo propuesto se centra en reducir el tiempo que se tarda en obtener una autenticación exitosa por parte de un vehículo cuando accede a un servicio de Internet. Para ello proponemos el uso de un esquema de pre-autenticación cuyo beneficio ha sido probado gracias a las simulaciones realizadas obteniendo una mejora de mas de un 50% con respecto a un esquema de autenticación tradicional.  Compressed Sensing based Vehicular Data Harvesting (CS-VDH). Un protocolo de recogida de información en Redes de sensores vehiculares (VSNs). Este protocolo utiliza una técnica de compresión que prácticamente no incrementa el tamaño del mensaje enviado a pesar de añadir nueva información y que es capaz de obtener una reconstrucción muy precisa de los valores originales como se ha podido verificar en las simulaciones realizadas. Contributions to the Efficiency in Routing and Information Harvesting for Vehicular Networks The high number accidents happened in our roads is one of the greatest concerns that has our public traffic authorities. One of the emergent technologies that can assists drivers, and therefore can help in the decrease of such accidents is that of Vehicular Ad-hoc Networks (VANETs). They roughly consists of a series of vehicles equipped with wireless network interfaces which allow them to communicate with each other as they enter inside their radio range. In this sense, the objective of this thesis is that of providing advance to the state of the art in the VANETs context. Concretely: Regarding routing in VANET we aim at: Analysing and comprehending the limitations of routing in VANETs. Designing an improved routing protocol.  Implanting and evaluating the performance of routing protocols. Regarding the security issue: Study and analyse the different security threats and attacks presents in VANETs. Analyse the vulnerabilities that routing protocols have against these attacks. Develop a mechanism to strengthen routing when malicious users are present. Study the different authentication mechanisms used when nodes access to the infrastructure network or to certain services. Analyse the main drawbacks of this process and provide a solution which alleviate them. Finally, regarding the gathering protocols: Analysing the current gathering protocols. Designing an improved routing protocol able to reduce the amount of transmitted messages as well as their size by compressing the carried information. To do so, we have employed the following methodology: 1. Analyse the state of the art of the involved technologies acquiring a precise definition of the problem to be addressed. 2. Obtaining the main drawbacks and flaws of the existing technology. 3. Define a new improvement proposal. 4. Finally, the new proposal is evaluated comparing it with existing solutions in the literature to validate it and measure the obtained benefit. The information obtained in each of these steps can also provide feedback making us to go back to previous steps helping us to tune the proposed solution. Next we enumerate the main results obtained in the development of this thesis.  Beacon-less Routing Algorithm for Vehicular Environments (BRAVE). Very reliable and scalable routing protocol that uses an opportunistic approach to forward packets using intermediate nodes. By means of a simulation-based study, our approach shows up to 90% of high packet delivery ratio even in sparse scenarios.  S-BRAVE. A routing proposal aimed at securing and reinforcing the packet delivery ratio under hostile scenarios with malicious nodes. Among the contributions it is worth highlighting the use of a certificate Exchange mechanism as well as the use of guard nodes to watch the correct forwarding of the messages along the network. We evaluated the performance of this proposal by means of simulations and this technique increases the packet delivery ratio up to 80% in presence of attackers or malicious users.  HYB-BRAVE. We extended BRAVE so as to take advantage of the connection to an infrastructure network. Our proposal takes advantage of RSUs and APs deployed as well as other wireless interfaces to enrich the routing decision strategy. Our simulations proved the advantage of a hybrid network by increasing the delivery ratio and drastically decreasing the average delay per packet.  A protocol to make the authentication process more agile against gateways. It uses a mechanism called pre-authentication by which a node already authenticated with a gateway uses it to start a new authentication process. The difference with the traditional scheme is that now the node uses the current gateway to start the authentication with the new one. This way, when a node changes from its current gateway to the new one, it will not waste its time in the authentication process making the most of it to communicate with the infrastructure network.  Compressed Sensing based Vehicular Data Harvesting (CS-VDH). A harvesting protocol used in VSNs. This protocol uses an emergent compression technique developed in the field of the Theory of Information called Compressed Sensing (CS) whose main advantage is the possibil- ity to compress information adding new elements to it without hardly increase the size of the compressed information and also permitting an accurate reconstruction of the information. Our simulations prove this benefit reducing the control overhead in up to 2000 messages, providing also a compression of even 4.5 elements to 1 with an accurate reconstruction of the information.
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Definición de una infraestructura de control de acceso basada en la arquitectura AAA y el uso de credenciales de autorización / Gabriel López Millán; dirección y supervisión, Oscar Cánovas Reverte, Antonio Fernando Gómez Skarmeta.
(Murcia : Universidad de Murcia, Departamento de Ingeniería de la Información y las Comunicaciones,, 2006) López Millán, Gabriel
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Detección de botnets y ransomware en redes de datos mediante técnicas de aprendizaje automático
(Universidad de Murcia, 2019-07-15) Fernández Maimó, Lorenzo; García Clemente, Félix Jesús; Escuela Internacional de Doctorado
Los sistemas de ciberdefensa existentes basados en Sistemas de Detección de Intrusiones (IDS en inglés) incluyen enfoques proactivos para anticipar ataques que exploran vulnerabilidades en sistemas informáticos y así poder ejecutar acciones de mitigación. Sin embargo, existen entornos en los que los IDS tienen dificultades para alcanzar su objetivo. Por ejemplo, en el entorno de las redes de comunicaciones móviles, la próxima tecnología 5G impondrá velocidades de transmisión y volúmenes de datos tan altos que examinar todos los paquetes que circulen por la red será un reto inalcanzable para los IDS actuales. A esto hay que añadir que el volumen de datos que circulan cifrados por la red es cada día mayor, lo que impide el examen de la carga útil del paquete. Dos de los problemas de ciberserguridad más relevantes actualmente por su impacto y difusión son las botnets y el ransomware. Ambos tienen en común que generan tráfico de red siguiendo unos patrones característicos. Todos estos patrones pueden interpretarse como anomalías en el tráfico normal de la red, donde una anomalía puede definirse como un patrón que no se ajusta al comportamiento esperado o normal. El principal objetivo de esta tesis consiste en investigar la forma de aplicar métodos de aprendizaje automático a la detección de anomalías en redes de datos con restricciones motivadas, por ejemplo, por el volumen de tráfico circulante (redes 5G), tener que trabajar con tráfico cifrado (entornos clínicos), o la necesidad de una detección y mitigación automática y en tiempo real. Esta tesis plantea que un flujo por sí solo, sin acceso a la carga útil de los paquetes, no aporta suficiente información, y se propone estudiar si un contexto para ese flujo, formado por los flujos recibidos previamente durante un periodo de tiempo, permitiría una detección más precisa. Dada la pérdida de información, los patrones a detectar serán más complejos, siendo necesario emplear métodos de aprendizaje automático tanto clásicos como profundos. Esta tesis además defiende que la evaluación del tráfico podrá hacerse a la velocidad de las exigentes redes 5G, y que el tiempo de detección/mitigación permitirá impedir la propagación de ransomware. Todo esto de forma dinámica, inteligente, en tiempo real, e integrado dentro de una arquitectura adecuada. Para llevar a cabo estos objetivos se ha seguido la siguiente metodología: • Estudio de los sistemas de detección de anomalías basados en aprendizaje automático aplicados a redes de datos existentes en la literatura. • Identificación de escenarios donde la detección de anomalías suponga un reto, analizando la viabilidad del enfoque basado en flujos de red en estos contextos. • Estudio y selección de los algoritmos de aprendizaje automático más adecuados a cada escenario. • Planteamiento de una arquitectura basada en NFV/SDN para cada escenario que integre de forma dinámica y flexible detección y mitigación de anomalías en tiempo real. • Utilización de un conjunto de datos público existente adecuado para evaluar la propuesta o creación de uno para ponerlo a disposición de la comunidad científica. • Evaluación experimental de las arquitecturas propuestas en clasificación, consumo de recursos y velocidad de detección/mitigación. A continuación se enumeran los principales resultados obtenidos en el desarrollo de esta tesis doctoral. • Se presentó una forma novedosa de calcular un vector de características asociado a un flujo, incorporando información agregada de los flujos recibidos durante un tiempo antes para proporcionar a dicho flujo un contexto. • Se propuso un sistema adaptativo basado en NFV/SDN para la detección de anomalías en el contexto de las redes de datos sobre 5G. Integrado en este sistema se incluye un modelo de detección basado en aprendizaje profundo en dos niveles, donde el nivel inferior se ejecuta en el borde de la red detectando síntomas de anomalías que el nivel superior utiliza para identificar una posible anomalía global. • Se obtuvieron medidas del rendimiento en tiempo de ejecución al evaluar la implementación del modelo en el borde (una red neuronal profunda), con las bibliotecas de desarrollo para aprendizaje profundo más populares. Estos tiempos se emplearon para demostrar la adaptabilidad de la arquitectura propuesta para 5G. • Se determinó que dicha red neuronal profunda, usando el vector de características mencionado, es capaz de detectar tanto botnets conocidas como desconocidas. • Se presentó un segundo sistema basado en NFV/SDN, capaz de detectar, clasificar y mitigar ataques de ransomware en las habitaciones de hospital del futuro de forma automática, inteligente y en tiempo real. Este sistema se apoya en el vector de características diseñado e incorpora todo un ciclo de vida que incluye unas etapas fuera de línea para la adquisición de datos y entrenamiento junto con otras en tiempo real para la detección y mitigación. • Se ha mostrado la efectividad de esta propuesta para la detección y mitigación de ransomware conocido y desconocido, en tiempo suficientemente corto como para evitar su propagación, mediante experimentos realizados en un entorno virtualizado. Para ello se generó un conjunto de datos a partir de tráfico capturado en dicho entorno y se ha puesto a disposición de la comunidad científica
Open Access
Development of distributed algorithms for data search and content distribution in structured peer-to-peer network
(Universidad de Murcia, 2010-06-15) Pujol Ahulló, Jordi; García López, Pedro A.; Gómez Skarmeta, Antonio Fernando; Departamentos y Servicios::Departamentos de la UMU::Ingeniería de la Información y las Comunicaciones
This thesis defines a generic framework that allows building high level services, of both data search and content distribution, for structured peer-to-peer networks (SPN). We consider a twofold genericity: (i) Extensible framework for services and applications, with a dynamic deploy over other P2P systems; and (ii) generic and portable framework over most of the SPNs. Resumen: Esta tesis construye un marco de trabajo genérico que permite construir servicios de alto nivel, tanto de gestión de datos como de distribución de contenidos, para redes peer-to-peer estructradas (RPE). Consideramos que la genericidad proporcionada es doble: (i) Marco de trabajo extensible para servicios y aplicaciones, con un despliegue dinámico sobre diferentes sistemas peer-to-peer; (ii) Marco de trabajo genérico y portable de la mayoría de RPEs.
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Diseño de mecanismos de re-autenticación rápida basados en el EAP para entornos móviles / Rafael Marín López; director, Antonio Fernado Gómez Skarmeta.
(Murcia : Universidad de Murcia, Departamento de Ingeniería de la Información y las Comunicaciones,, 2008) Marín López, Rafael
Open Access
Diseño de soluciones de despliegue y test automático de aplicaciones de red en entornos 5G
(Universidad de Murcia, 2025-11-20) Hermosilla García, Ana; Ortiz Murillo, Jordi; Skarmeta Gómez, Antonio; Sin departamento asociado; Escuela Internacional de Doctorado
La presente tesis aborda los retos asociados al despliegue y validación de Aplicaciones de Red en entornos 5G, con un enfoque particular en la automatización de procesos y en la reducción de las barreras de entrada para pequeñas y medianas empresas (PYMEs). El trabajo se enmarca en la transición tecnológica de infraestructuras rígidas y dependientes del hardware hacia arquitecturas virtualizadas, distribuidas y definidas por software, en las que convergen paradigmas como la Virtualización de Funciones de Red (NFV), las Redes Definidas por Software (SDN), la Computación en el Borde (Edge Computing) y el concepto de network slicing. Este ecosistema abre un abanico de posibilidades para servicios avanzados, pero a la vez plantea importantes desafíos en términos de complejidad de despliegue, interoperabilidad y necesidad de metodologías de validación reproducibles. El primer bloque de la investigación consistió en el diseño e implementación de una infraestructura experimental NFV/5G, que sirviera de base para la evaluación de aplicaciones en condiciones realistas. Se desarrolló un banco de pruebas que integra componentes de NFV, SDN y MEC, incluyendo nodos embarcables de cómputo, capaces de ejecutar funciones virtualizadas en escenarios con restricciones de recursos. Este entorno no solo permitió la validación técnica de arquitecturas complejas, sino también la exploración de casos de uso relevantes, como la gestión de dispositivos IoT en agricultura mediante nodos móviles con capacidad de actualización en campo. Posteriormente, se definió una metodología estructurada para el ciclo de vida de las Aplicaciones de Red, que incluye las fases de diseño, incorporación (onboarding), instanciación, testeo y validación. Esta metodología se complementa con la introducción de un descriptor de pruebas para formalizar los requisitos de validación. Dicho descriptor permite describir casos de prueba, fases de ejecución y métricas esperadas, facilitando la automatización de los procesos y garantizando la reproducibilidad en infraestructuras heterogéneas. De este modo, se logra no solo favorecer la comparabilidad científica, sino también facilitar la adopción industrial. El tercer pilar de la tesis es el diseño de una plataforma software que materializa la metodología propuesta. Esta plataforma, validada en el marco del proyecto europeo H2020 5GASP, simplifica el trabajo de los desarrolladores y operadores al ofrecer un flujo coherente que cubre desde el despliegue inicial hasta la obtención de métricas clave de rendimiento. Además, se introdujo un componente de Integración y Despliegue Continuo (CI/CD) adaptado al dominio de las telecomunicaciones, capaz de alternar entre flujos de validación en infraestructuras completas con RAN física y flujos de desarrollo acelerados sobre slices virtualizados y RAN emulada. La validación de las soluciones propuestas se llevó a cabo mediante la aplicación vOBU migration de la empresa Odin Solutions, que se adaptó al formato de Aplicación de Red y se desplegó sobre la infraestructura desarrollada. Los resultados muestran mejoras significativas en la eficiencia de despliegue, la facilidad de validación y la posibilidad de replicar experimentos bajo distintas condiciones de red. En síntesis, la tesis contribuye con: (1) una infraestructura experimental NFV/5G realista, (2) una metodología estandarizada y extensible para el ciclo de vida de Aplicaciones de Red, (3) un descriptor de pruebas que habilita validación sistemática y reproducible, y (4) un componente automático de CI/CD para entornos 5G. Estas aportaciones no solo facilitan la integración de PYMEs en el ecosistema 5G, sino que también abren la puerta a un desarrollo más ágil, accesible y científico de servicios de telecomunicaciones en evolución hacia 6G.
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Diseño e implementación de una infraestructura middleware en redes de área extensa para el desarrollo de aplicaciones distribuidas en entorno peer-to-peer estructurados / Carles Pairot Gavaldà; directores, Pedro Antonio García López, Antonio F. Gómez Skarmeta.
(Murcia : Universidad de Murcia, Departamento de Ingeniería de la Información y las Comunicaciones,, 2007) Pairot Gavaldà, Carles
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Modelos y técnicas para gestión de redes de restricciones temporales borrosas / Bosch Arán ; director Roque L. Marín Morales.
(Murcia : Universidad de Murcia, Facultad de Informática, Departamento de Ingeniería de la Información y las Comunicaciones,, 2003) Bosch Arán, Alfonso José
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Optimización del rendimiento de redes inalámbricas multi-salto mediante balanceo de carga considerando interferencias = throughput optimization of multi-hop wireless networks through interference-aware load balancing /Juan José Gálvez García; directores, Pedro Miguel Ruiz Martínez, Antonio Fernando Gómez Skarmeta.
(Murcia : Universidad de Murcia, Departamento de Ingeniería de la Información y las Comunicaciones,, 2011) Gálvez García, Juan José
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Policy-based security management for SDN/NFV-aware next-generation IoT infrastructures
(Universidad de Murcia, 2021-01-26) Molina Zarca, Alejandro; Skarmeta Gómez, Antonio Fernando; Bernal Bernabé, Jorge; Escuela Internacional de Doctorado
Objetivo Al principio de esta tesis (2017), distintas fuentes estimaban cerca de veintitrés mil millones de dispositivos IoT conectados a la red y los estadistas pronosticaban que esos números podrían alcanzar hasta 50 mil millones de dispositivos en pocos años. Si bien es cierto que el manejo de esta sobrecogedora cantidad de dispositivos y conexiones representa per se un enorme desafío, la naturaleza de los dispositivos IoT también conlleva desafíos específicos para la gestión de la seguridad tales como su escalabilidad, dinamicidad, heterogeneidad o sus recursos limitados. Para contribuir a esta línea de investigación, esta tesis se centra en la investigación, diseño y desarrollo de un framework capaz de manejar políticas de seguridad a un alto nivel de abstracción las cuales son independientes a la infraestructura subyacente, desacoplando así los requisitos de seguridad de implementaciones específicas con el fin de mitigar problemas como la heterogeneidad. La combinación de la seguridad basada en políticas, la modularidad del diseño, su apropiada integración con tecnologías dinámicas y flexibles como SDN, NFV, así como distintas tecnologías de monitorización y nuevos componentes de seguridad específicamente diseñados para IoT dotan al framework de novedosas características tales como la automatización de la administración de seguridad sobre dichos entornos, mediante capacidades reactivas de autocuración y auto reparación con el fin de hacer frente a las nuevas amenazas. Metodología Para alcanzar el objetivo propuesto, éste fue dividido en diferentes bloques sobre los cuales, para cada uno se aplicó una metodología iterativa incremental, aplicándose ésta también entre bloques. Así, sobre cada bloque se realizó un análisis de requisitos, estado del arte, diseño de la solución, implementación de prueba de concepto, configuración, despliegue, evaluación y análisis de los resultados. Estos últimos proporcionaron nuevo conocimiento para refinar las siguientes iteraciones en el mismo bloque, así como sus posibles interacciones con el resto. De esta forma, cada bloque fue refinado a lo largo de la tesis, contribuyendo a la solución final de la misma. Resultados Durante el periodo de esta tesis, la metodología iterativa sobre los objetivos produjo diferentes resultados tales como un capítulo de libro, un artículo de conferencia y nueve publicaciones indexadas en JCR, de las cuales cinco conforman el compendio de la tesis. Debido a que los resultados de la tesis fueron también validados durante el proyecto europeo ANASTACIA H-2020, fueron también producidos múltiples informes técnicos (más de 20 entregables de proyecto europeo). En ese sentido, se han proporcionado resultados del diseño, implementación y validación para el aislamiento de dispositivos IoT comprometidos mediante la aplicación de políticas de filtrado de trafico de alto nivel. Se han desarrollado capacidades de AAA y protección de las comunicaciones dinámicas y bajo demanda para entornos IoT, inexistentes hasta el momento. Los componentes e interacciones del framework también han sido validados sobre el proyecto europeo ANASTACIA, donde se han integrado con los elementos de monitorización y reacción, proporcionando capacidades de reacción específicas sobre dispositivos IoT. También se han proporcionado los primeros resultados hasta el momento sobre la instanciación dinámica transparente de redes IoT virtuales que replican entornos reales IoT como una nueva contramedida de seguridad mediante la integración de SDN, NFV y emuladores específicos IoT. Finalmente, se han diseñado las políticas de orquestación para mejorar notablemente la capacidad de mitigación del sistema, las cuales albergan múltiples políticas de seguridad, así como su orden de aplicación, sus prioridades o incluso dependencias entre ellas, o entre las políticas y eventos del sistema. Es importante resaltar que los resultados de esta tesis, así como la implementación de sus distintos componentes han sido y están siendo explotados y reutilizados en proyectos europeos H2020 como ANASTACIA e INSPIRE 5G+.
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Propuesta de un entorno de seguridad para la gestión de políticas en redes IP / Gregorio Martínez Pérez ; dirección Fernando Gómez Skarmeta.
(Murcia : Universidad de Murcia, Facultad de Informática, Departamento de Ingeniería de la Información y las Comunicaciones,, 2003) Martínez Pérez, Gregorio
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Propuesta de una arquitectura de red basada en internet de las cosas para la integración ubicua de entornos clínicos con soporte escalable a la seguridad y la movilidad= Communication architecture for clinical environments based on the internet of things to support scalabe security and mobility.
(2013-11-22) Jara Valera, Antonio Jesús; Skarmeta Gómez, Antonio Fernando; Zamora Izquierdo, Miguel Ángel; Facultad de Informática
Internet de las cosas es considerado uno de los mayores avances en las tecnologías de la comunicación durante los últimos años. Internet de las cosas ofrece los pilares para el desarrollo de aplicaciones y servicios colaborativos a través de la integración en Internet y la Web de todos los dispositivos existentes a nuestro alrededor. Muchos trabajos se están llevando a cabo para la aplicación del Internet de las cosas en otra áreas como automatización de edificios, transportes, y en particular para entornos clínicos. Esta nueva concepción de extender Internet a todas las cosas es posible gracias a la nueva versión del protocolo de Internet: IPv6. IPv6 extiende el espacio de direccionamiento para ser capaz de albergar todas las cosas que están siendo conectadas a Internet. IPv6 ha sido diseñado para ofrecer comunicaciones seguras a los usuarios, así como movilidad a todos los dispositivos utilizados por ese usuario. De esa manera, el usuario puede estar conectado en cualquier momento y desde cualquier lugar de una forma segura. El principal objetivo de esta tesis doctoral ha sido el desarrollo de una arquitectura de comunicación para entornos clínicos basada en Internet de las cosas (IPv6). Este objetivo conlleva un conjunto de objetivos científicos en términos de maximizar la eficiencia y rendimiento a través de ofrecer mecanismo para facilitar la integración de dispositivos a través de las tecnologías de Internet, ofrecer mecanismos para la interacción entre usuario / sistemas, y finalmente ofrecer un soporte adecuado de la seguridad y la movilidad. La metodología seguida ha sido el análisis de los requisitos de los entornos clínicos en materia de dispositivos clínicos, protocolos existentes, y requisitos para las comunicaciones en términos de capacidad, seguridad, y movilidad. Una vez definidos dicho entornos se han evaluado las tecnologías existentes de Internet de las cosas en términos de conectividad (IPv6), seguridad y movilidad. Se han analizado el rendimiento de los protocolos existentes en el estado del arte, y posteriormente se han propuesto una familia de nuevos protocolos en materia de conectividad, seguridad y movilidad que satisficiesen los requisitos de entornos clínicos, así como nuevos protocolos de aplicación para algunos casos clínicos tales como diabetes, cardiología, y enfermedades respiratorias. En concreto los resultados han sido, en primer lugar el desarrollo de un conjunto de mecanismos y protocolos para direccionar cualquier tipo de objeto, recurso o cosa con una dirección IPv6 con el objetivo de alcanzar una red basada en IPv6 que integre múltiples tecnologías en un espacio de direccionamiento común, en concreto los mecanismo propuestos son: GLoWBAL IPv6 e IPv6 Addressing Proxy. Una vez que todas las cosas son accesibles a través de una dirección IPv6, podría ser considerado que también podrían ser beneficiadas con todos los protocolos desarrollos en torno a IPv6, es decir, protocolos para movilidad en IPv6 como MIPv6 y protocolos para soportar la seguridad en IPv6 como IPSec. Para el soporte a la seguridad se han desarrollado optimizaciones de las primitivas criptográficas utilizadas en IPSec y para los protocolos de aplicación. Además del soporte a la seguridad, se ha desarrollado el soporte a la movilidad a través de una versión ligera del protocolo MIPv6, y se han explorado otras alternativas como HIMALIS (una arquitectura basada en separación de Identificador y Localizador). Finalmente, se ha desarrollado un protocolo de aplicación para entornos clínicos sobre la pila de comunicaciones construida llamado YOAPY. La arquitectura de comunicación para entornos clínicos propuesta ha sido evaluada exhaustivamente para enfermedades crónicas como la diabetes, la monitorización continúa de enfermedades cardiacas, adherencia y seguimiento del tratamiento, y finalmente en el contexto del proyecto AIRE, para paciente con problemas respiratorios. Internet of Things (IoT) is considered one of the major communication advances in recent years, since it offers the basis for the development of cooperative services and applications. Extensive research using this concept in different areas, such as building automation, Intelligent Transport Systems, and in particular for healthcare, is being carried out. For example, its potential for mobile health applications has been reported in this thesis, showing its potential identification capacities for drug identification, and its communication capabilities in offering ubiquitous therapy by providing wireless and mobility capabilities for personal devices and smart objects, in addition to allowing the collection of data anytime and anywhere. This new conception of extending Internet to everything is feasible thanks to the new version of the Internet Protocol (IPv6). IPv6 spreads the addressing space in order to support all the emerging Internet-enabled devices. IPv6 has been designed to provide secure communications to users and mobility for all devices attached to the user; thereby users can always be connected. IPv6 features are what have made it possible to think about connecting all the objects and to build the Internet of Things. For that reason, IPv6 is considered the most suitable technology for the Internet of Things, since it offers scalability, flexibility, tested, extended, ubiquitous, open, and end-to-end connectivity. The main goal is to propose a communication architecture for the next generation of IoT applications, especially for clinical environments, that maximizes its efficiency and performance through high integration capabilities, seamless interaction between users and systems, and that provides suitable support for security and mobility. The methodology has been the requirements analysis from clinical environments in terms clinical devices, protocols, and communication requirements (bandwidth, security, and mobility). Once described the clinical environments requirements, this thesis has evaluated the existing IoT solutions for connectivity (IPv6), security, and mobility. Once analyzed the performance of the state of the art solutions, this thesis has designed and proposed a set of protocols and mechanisms for the connectivity, security and mobility, which satisfies the requirements from clinical environments. In addition, a novel application protocol for clinical environments such as diabetes, cardiology, and breathing problems, has been proposed. Specifically, the results have been, first, new mechanisms and protocol to address any device, resource or thing through an IPv6 address in order to offer a homogenous addressing space that integrates everything. The proposed mechanisms are GLoWBAL IPv6 and IPv6 Addressing Proxy. After that all the relevant devices are accessible through IPv6, IoT requires to be enabled with additional protocols around IPv6 such as the mobility protocol for IPv6 (MIPv6) and the security protocol for IPv6 (IPSec). In order to support the security, this thesis has optimized the cryptographic primitives used in the protocol IPSec, and in other upper layers protocols. In addition to security, mobility has been also supported and optimized through a lightweight MIPv6 and also alternative solutions such as HIMALIS (ID/Locator split architecture). Finally, an application protocol called YOAPY has been developed in top of the proposed communication stack. The communication architecture for clinical environments has been exhaustively evaluated for chronic disease management such as diabetes, continuous monitoring of cardiovascular diseases, drug adherence, and finally in the framework of the AIRE project, for patients with breathing problems.
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Robust Decentralized Federated Learning in Heterogeneous Environments
(Universidad de Murcia, 2026-07-24) Martínez Beltrán, Enrique Tomás; Huertas Celdrán, Alberto; Martínez Pérez, Gregorio; Sin departamento asociado; Escuela Internacional de Doctorado
El Aprendizaje Federado Descentralizado (Decentralized Federated Learning, DFL) permite que múltiples participantes entrenen modelos de forma colaborativa sin depender de una entidad central de agregación ni centralizar sus datos locales. Aunque puede mitigar ciertos cuellos de botella y puntos únicos de fallo, así como reducir la dependencia de una única entidad de confianza propia del Aprendizaje Federado Centralizado (Centralized Federated Learning, CFL), la descentralización redistribuye entre los nodos las responsabilidades de comunicación, agregación, coordinación y evaluación de la fiabilidad. Su aplicación práctica está condicionada por la heterogeneidad estadística y multimodal, las modalidades ausentes, la conectividad cambiante, los comportamientos adversariales y las restricciones de comunicación. El objetivo general de esta tesis es contribuir al avance del DFL hacia un aprendizaje colaborativo robusto, adaptativo y eficiente en las comunicaciones dentro de entornos heterogéneos. La investigación se articula mediante tres contribuciones. La primera describe los fundamentos, marcos de trabajo, escenarios de aplicación, métricas, tendencias y retos abiertos de DFL. La segunda estudia cómo la conciencia situacional puede reforzar la fiabilidad y la robustez del aprendizaje descentralizado frente a perturbaciones operativas, ataques a las comunicaciones y contribuciones maliciosas. La tercera aborda el aprendizaje multimodal descentralizado en condiciones de heterogeneidad estadística y modalidades ausentes mediante un intercambio eficiente de conocimiento basado en prototipos. La metodología combina una revisión y un análisis taxonómico del estado del arte, el diseño de soluciones técnicas, el análisis teórico y la evaluación experimental. Primero, se revisó la literatura sobre DFL para establecer la base conceptual e identificar sus limitaciones y oportunidades. Después, se diseñó Flighter, una solución basada en conciencia situacional que combina similitud entre modelos, formación de vuelo, geoposicionamiento, uso de recursos e indicadores de interconexión para orientar la agregación descentralizada. Se evaluó en un escenario simulado de reconocimiento aéreo con datos de radar de apertura sintética (SAR) y ataques de desviación de geoposicionamiento, manipulación de la trayectoria y envenenamiento de datos. Finalmente, se desarrolló Modalis, una solución de DFL multimodal que intercambia prototipos de clase compactos y específicos de modalidad en lugar de parámetros completos del modelo. Su diseño incorpora tratamiento de modalidades ausentes, ponderación adaptativa, fusión multimodal y una función de pérdida multiobjetivo. La propuesta se evaluó sobre cuatro conjuntos de datos multimodales de referencia, bajo distintos grados de heterogeneidad y proporciones de modalidades ausentes. Los resultados muestran que DFL no se limita a la eliminación del servidor central, sino que constituye un paradigma con requisitos propios de coordinación, comunicación, topología, robustez, confianza y evaluación. En el escenario de reconocimiento aéreo simulado, Flighter mantuvo un consumo moderado de recursos y superó a la solución de referencia en todas las configuraciones adversariales evaluadas. Por su parte, Modalis mejoró el rendimiento frente a los métodos comparados en condiciones de alta heterogeneidad y modalidades ausentes. Además, su análisis teórico estableció garantías formales de convergencia y su protocolo redujo el coste de comunicación en un factor superior a 40 respecto al intercambio de modelos completos. En conjunto, estos resultados respaldan el uso de la conciencia situacional y del intercambio de prototipos multimodales como mecanismos complementarios para reforzar la robustez, la adaptabilidad y la eficiencia comunicacional de DFL. La tesis concluye que DFL puede mitigar algunas limitaciones estructurales del aprendizaje federado centralizado, pero su adopción requiere mecanismos específicamente diseñados para entornos descentralizados, heterogéneos, dinámicos y potencialmente adversariales.
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Securing Healthcare Domains and Empowering Patients Through Decentralized and Self-Sovereign Identity Technologies
(Universidad de Murcia, 2026-04-16) López Martínez, Antonio; Gil Pérez, Manuel; Ruiz Martínez, Antonio; Sin departamento asociado; Escuela Internacional de Doctorado
El sector sanitario, se encuentra actualmente en una encrucijada entre la innovación y la vulnerabilidad. Gestionar datos personales sensibles y proteger vidas humanas lo convierte en un objetivo para los ciberataques, enfrentando costes por incidente de seguridad más altos que en otros sectores. Al mismo tiempo, se están estudiando nuevas tecnologías como Machine Learning y Blockchain para mejorar la atención al paciente y optimizar procesos. Sin embargo, la transición hacia un sistema sanitario impulsado digitalmente sigue obstaculizada por desafíos persistentes: resistencia al cambio, marcos regulatorios estrictos y limitaciones presupuestarias. Además, la falta de mapeos estandarizados para el diverso ecosistema de actores genera ambigüedad y deja expuestas brechas en las defensas de seguridad. Los paradigmas actuales, como la centralización, amplifican estos riesgos al crear puntos únicos de fallo. Mientras tanto, los intentos de descentralización en ciertos países han dado lugar a registros fragmentados y a una accesibilidad comprometida del paciente entre regiones o proveedores. Como respuesta, el modelo de Identidad Autosoberana (SSI) surge como un enfoque prometedor, que empodera a los pacientes para controlar sus datos mediante identificadores descentralizados y credenciales criptográficamente seguras, con el potencial de mejorar la seguridad de los datos en el ámbito sanitario. Bajo la modalidad de compendio, los cuatro capítulos que componen esta tesis doctoral (tres publicados y uno en revisión) abordan el objetivo de analizar la seguridad y la privacidad en el dominio sanitario y proponen un marco de gestión de datos centrado en el paciente. Para ello, en primer lugar, se realizó una revisión de la literatura sobre problemas de seguridad y privacidad en el sector, abordando los actores y componentes del sistema de salud, los principales ciberataques con una propuesta de taxonomía, las líneas de investigación actuales sobre mecanismos de seguridad, los conjuntos de datasets y los retos que orientan el desarrollo de esta tesis. En segundo lugar, se definió un caso de uso clínico, analizando los protocolos, componentes, tipos de datos y el desarrollo de requisitos de seguridad y privacidad para protegerlo. Además, se propusieron mecanismos seguros en función de la criticidad de los datos gestionados en cada requisito. El tercer capítulo definió un framework SSI para los datos del paciente, implementando una wallet en el dispositivo del paciente y tecnología blockchain como fuente de confianza y registro verificable de datos, permitiendo el intercambio seguro de datos clínicos gracias a las Credenciales Verificables (VCs). En cuarto lugar, el framework SSI inicial se amplió para proponer un modelo de control de acceso. A partir del análisis de los participantes del sistema sanitario y tres casos de uso distintos, se definió la composición de una Historia Clínica Electrónica (EHR). Uniendo participantes sanitarios con EHR, se presenta el modelo de control de acceso, aprovechando la tecnología de Smart Contracts (SCs). En este caso, se realizó una evaluación para obtener resultados sobre la viabilidad de la propuesta a nivel nacional. Extrayendo los datos de España sobre la frecuencia de visitas al sistema sanitario y considerando la cantidad de interacciones con nuestro framework, concluimos que podría implementarse para satisfacer las necesidades de gestión de datos sanitarios de un país. No obstante, algunos aspectos de esta investigación permanecen sin resolver. Entre ellos destaca la inclusión de un agente de privacidad impulsado por IA en el framework SSI, integrado en la wallet del paciente para actuar como recomendador en el intercambio de datos con distintos actores del sistema de salud, así como asistente personal en el día a día.
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Sistemas de control reseteado discretos : aplicaciones a control en red
(2013-01-17) Pérez Rubio, Félix; Baños Torrico, Alfonso; Cervera López, Joaquín; Departamentos y Servicios::Departamentos de la UMU::Informática y Sistemas
Esta tesis presenta un estudio de los sistemas de control reseteados en tiempo discreto y su aplicación a los sistemas de control en red. Se da una formulación formal que es coherente con las formulaciones de sistemas de control reseteados continuos. Para ello se emplean elementos de sistemas impulsivos y sistemas conmutados. En este trabajo se aborda la estabilidad de los sistemas reseteados en tiempo discreto empleando técnicas de regularización temporal y también técnicas de análisis de parámetros lineales variables temporalmente. Se emplean controladores reseteados en sistemas de control en red para intentar compensar los efectos negativos que introduce la presencia de la red. Se comprueba que los controladores reseteados, bien sintonizados, pueden contribuir mejorar las prestaciones de los sistemas de control en red. También se han aplicado los resultados obtenidos a dos casos prácticos donde se observa cómo los controladores reseteados pueden superar las limitaciones de los controladores lineales. RESUMEN INGLÉS: This work presents a study of discrete time reset control systems and its application to networked control systems. It gives a formal formulation that is consistent with the formulation of continuous time reset control systems. This is done by using elements of switched and impulsive control theory. This work addresses the stability of discrete time reset control systems employing discrete time version of temporal regularization technique and linear varying parameters analysis. Reset controllers are applied to networked control systems to try to offset the negative effects introduced by the presence of the network, such as the induced delay and packet loss. It can be seen how a well tuned reset controller, can improve the performance of networked linear control systems. The results obtained have been applied into two practical cases where it can be seen how the reset controllers overcome the limitations of linear controllers.