Blockchain aplicado em atualização de firmwaere de nanosatélites educacionais

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Silva Filho, José Edilson
Orientador(a): Silveira, Jarbas Aryel Nunes da
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Blockchain
Firmware
Nanosatélites Educacionais
Estações Terrenas e Sistemas Descentralizados
Link de acesso: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/73335
Resumo: Este documento está disponível online com base na Portaria nº 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas
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Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de BibliotecasSpace has increasingly attracted the attention of governments, large industries, and universities. One of the most popular strategies in recent years has been the adoption of nano-satellites to fulfill different missions, which can work alone or in constellations. Universities stand out among the agents launching nano-satellites, with more than 600 launches by 2022. Given the growth of entities that control space missions, it is necessary that new methods of communication between control and satellite be implemented to generate better use of communication windows, as well as more agility and security in data transmission. Our work proposed a consortium architecture between ground stations (GS) so that a GSaaS system, i.e. Ground Station As a Service, works with low cost, reliability and resource sharing. Initially, we simulated with matlab a nanosatellite mission in LEO orbit to obtain the parameters of average communication time, propagation loss, and at which angles the communication would be most affected by atmospheric phenomena. We then implemented business rules for communication between ground station and satellite using smart contract concepts. We set up a blockchain to provide the infrastructure for decentralization and created a webservice to provide an API for communication between the nanosatellite and the blockchain. We simulated the firmware upgrade process in our experiment. The results show that for a 301Kb firmware, fragmented into 32byte chunks, the nanosatellite took 19 minutes to perform all requests for the firmware fragments directly on the blockchain. This means that it would take at least 2 or 3 communication windows between the ground station and the satellite to perform all the activity. When we recorded in the server memory the results of the requests to the blockchain and then sent them one by one to the nanosatellite the time decreased to less than 6 minutes, less than the average communication window time in our simulation. Another difference is that we allow the consortium GSs to communicate in an "agnostic"manner with the satellites, meaning that firmware privacy will be preserved by the cryptography used and ownership of transactions in the blockchain. The system also allows institutions that own ground stations to share their resources and be remunerated for doing so.O espaço tem atraído cada vez mais a atenção de governos, grandes indústrias e universidades. Uma das estratégias mais populares nos últimos anos têm sido a adoção de nanossatélites para cumprir diferentes missões, que podem funcionar isoladamente ou em constelações. As universidades se destacam entre os agentes lançadores de nanossatélites, com mais de 600 lançamentos até 2022. Diante do crescimento de entidades que controlam missões espaciais, faz- se necessário que novos métodos de comunicação entre controle e satélite sejam implementados, para gerar melhor aproveitamento das janelas de comunicação, além de mais agilidade e de segurança na transmissão de dados. Abordo neste trabalho uma arquitetura de consórcio entre estações terrestres (ground stations ou (GS), em inglês) para que um sistema GSaaS, ou seja, Ground Station As a Service, funcione com baixo custo, confiabilidade e compartilhamento de recursos. Inicialmente, simulei com o Matlab uma missão de nanossatélite na órbita baixa para obter os parâmetros de tempo médio de comunicação, perda de propagação e em quais ângulos a comunicação seria mais afetada por fenômenos atmosféricos. Em seguida, implementei regras de negócios para comunicação entre estação terrestre e satélite usando conceitos de contrato inteligente. Montei uma blockchain para fornecer a infraestrutura de descentralização e criei um webservice para fornecer uma API de comunicação entre o nanosatélite e a blockchain. Simulei o processo de atualização do firmware no experimento e os resultados mostram que, para um firmware de 301Kb, fragmentado em partes de 32 bytes, o nanosatélite levou 19 minutos para realizar todas as requisições dos fragmentos de firmware diretamente à blockchain. Isso significa que seriam necessários pelo menos 3 janelas de comunicação ativa entre a estação terrestre e o satélite para realizar toda a atividade. Quando registrei na memória do servidor os resultados das requisições à blockchain e depois enviei uma a uma ao nanosatélite o tempo diminuiu para aproximadamente 6 minutos, ou seja, teve resultado menor que a média de tempo de janela de comunicação na simulação. Outra diferença é que esta estratégia permite que as GS do consórcio se comuniquem de forma "agnóstica" com os satélites, ou seja, a privacidade do firmware será preservada pela criptografia utilizada e de propriedade das transações na blockchain. O sistema também permite que instituições que possuem estações terrestres possam compartilhar os seus recursos e serem remuneradas por isso.BlockchainFirmwareNanosatélites EducacionaisEstações Terrenas e Sistemas DescentralizadosBlockchain aplicado em atualização de firmwaere de nanosatélites educacionaisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFCinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINAL2023_dis_jesilvafilho.pdf2023_dis_jesilvafilho.pdfapplication/pdf7633631http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/73335/5/2023_dis_jesilvafilho.pdff1a31fa90b649b7453a13580f371bfe0MD55LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/73335/6/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD56riufc/733352023-08-23 18:10:19.925oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2023-08-23T21:10:19Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false
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