Preenchimento de pacotes adaptável em redes de casas inteligentes : um compromisso entre aprimoramento da privacidade e overhead de comunicação

Abstract

Dispositivos da Internet das Coisas (do inglês, Internet of Things, IoT), capazes de coletar informações sensíveis sobre seus usuários, introduzem inúmeras ameaças à privacidade dos proprietários de casas inteligentes (do inglês, smart homes). Diversas ameaças à privacidade provêm da análise de atributos do tráfego criptografado gerado por dispositivos IoT presentes em residências. Pesquisas anteriores apontaram que atributos do tráfego, como tamanho do pacote, combinados com técnicas para aprendizado de máquina, viabilizam a inferência de informações privadas dos usuários IoT, como presença em uma residência, distúrbios no sono, doenças e atividades íntimas. Uma das técnicas mais eficientes na mitigação dessas ameaças à privacidade consiste na ofuscação do tráfego, como o preenchimento (do inglês, padding), que expressa-se por intermédio da inserção de bytes extras nos pacotes a fim de ocultar os seus tamanhos originais. Geralmente, os mecanismos de preenchimento existentes selecionam o número de bytes inseridos nos pacotes de forma estática, que gera um overhead na comunicação de rede elevado ou um aprimoramento da privacidade irrisório. Esses mecanismos estáticos são particularmente inadequados para redes em que os padrões de tráfego sejam significativamente dinâmicos, como casas inteligentes. Assim, com a proliferação de equipamentos IoT presentes em residências, aparenta ser um momento propício para a condução de pesquisas sobre a viabilidade de adaptar o número de bytes em resposta às oscilações nas condições de uma rede doméstica. Esta tese investiga a influência do número de bytes no trade-off privacidade-overhead, assim como a praticabilidade de ajustar essa quantidade em resposta às variações nas condições de uma rede. Uma extensa análise do tráfego gerado por dispositivos IoT, tipicamente, presentes em residências, foi conduzida a fim de caracterizar esse tipo de equipamento quanto ao tamanho do pacote. Como resultado desta análise e de uma profunda revisão da literatura, esta tese estabelece uma solução para preenchimento de pacote com a finalidade de averiguar a viabilidade da adaptação do número de bytes em resposta aos padrões de tráfego proveniente de uma rede doméstica. Um conjunto de experimentos foram empregados para mensurar o aprimoramento na privacidade e o impacto no desempenho da comunicação proporcionado por esta solução de preenchimento. A solução de preenchimento é capaz de superar os mecanismos de preenchimento existentes no aprimoramento da privacidade, enquanto introduz um overhead significativamente menor. A solução proposta mostrou-se adequada para balancear o trade-off em resposta às mudanças nas condições de uma rede através da adaptação no número de bytes inseridos nos pacotes.