TULKAS: desenvolvimento de metodologias e estudo para implementação de segurança em sistemas IoT

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Costa, Pedro Ramires da Silva Amalfi
Orientador(a): Schepke, Claudio
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Pampa
Programa de Pós-Graduação: Mestrado Profissional em Engenharia de Software
Departamento: Campus Alegrete
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://repositorio.unipampa.edu.br/handle/123456789/10276
Resumo: This dissertation presents the threat modeling and security analysis of a small irrigation subsystem based on IoT, focusing on the embedded ESP32 device, connected sensors, and their communication with the edge server (Orange Pi). Developed by the company Tulkas Desenvolvimento, the solution targets small rural producers, particularly in areas with limited connectivity and low technological familiarity. We apply STRIDE and DREAD methodologies specifically to the sensing layer and secure communication via MQTT over TLS to identify critical vulnerabilities and conduct targeted security testing. Based on the results, feasible mitigation strategies were proposed, such as firmware encryption, mutual authentication, and physical protection of the devices. The work also discusses the partial system architecture, hardware and software design decisions, and the challenges of implementing security in rural environments. As in future work, we propose to extend the threat modeling to the entire system, including the cloud infrastructure and user interface.
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spelling Schepke, ClaudioCosta, Pedro Ramires da Silva Amalfi2025-08-05T21:21:44Z2025-07-172025-06-30COSTA, Pedro Ramires da Silva Amalfi. TULKAS: desenvolvimento de metodologias e estudo para implementação de segurança em sistemas IoT. Orientador: Claudio Schepke. 2025. 92 p. Dissertação (Mestrado Profissional em Engenharia de Software) – Universidade Federal do Pampa, Campus Alegrete, Alegrete, 2025.https://repositorio.unipampa.edu.br/handle/123456789/10276This dissertation presents the threat modeling and security analysis of a small irrigation subsystem based on IoT, focusing on the embedded ESP32 device, connected sensors, and their communication with the edge server (Orange Pi). Developed by the company Tulkas Desenvolvimento, the solution targets small rural producers, particularly in areas with limited connectivity and low technological familiarity. We apply STRIDE and DREAD methodologies specifically to the sensing layer and secure communication via MQTT over TLS to identify critical vulnerabilities and conduct targeted security testing. Based on the results, feasible mitigation strategies were proposed, such as firmware encryption, mutual authentication, and physical protection of the devices. The work also discusses the partial system architecture, hardware and software design decisions, and the challenges of implementing security in rural environments. As in future work, we propose to extend the threat modeling to the entire system, including the cloud infrastructure and user interface.Esta dissertação apresenta a modelagem de ameaças e a análise de segurança de um subsistema de irrigação inteligente baseado em IoT, com ênfase nos dispositivos embarcados ESP32, sensores conectados e na comunicação entre esses dispositivos e o servidor de borda (Orange Pi). Projetado para a empresa Tulkas Desenvolvimento, o projeto tem como foco a realidade de pequenos produtores rurais, especialmente em regiões com conectividade limitada e com usuários de baixa familiaridade tecnológica. As metodologias STRIDE e DREAD foram aplicadas especificamente à camada sensorial e de comunicação segura via MQTT sobre TLS, com o objetivo de identificar vulnerabilidades críticas e realizar testes de segurança direcionados. Os resultados obtidos permitiram propor contramedidas viáveis para mitigar os riscos identificados, como criptografia de firmware, autenticação mútua e proteção física contra adulterações. A dissertação também discute a arquitetura parcial do sistema, decisões técnicas envolvidas na escolha dos componentes e os desafios enfrentados ao integrar mecanismos de segurança em um cenário rural. Como trabalho futuro, propõe-se a expansão da análise de ameaças para todo o sistema, incluindo a camada de nuvem e a interface de controle do usuário.porUniversidade Federal do PampaMestrado Profissional em Engenharia de SoftwareUNIPAMPABrasilCampus AlegreteCIENCIAS EXATAS E DA TERRAEngenharia de softwareInternet das coisasSistemas de computação - Medidas de segurançaTeste de invasão (Medidas de segurança para computadores)Software engineeringInternet of thingsComputer systems - Security measuresPenetration testing (Computer security)TULKAS: desenvolvimento de metodologias e estudo para implementação de segurança em sistemas IoTinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UNIPAMPAinstname:Universidade Federal do Pampa (UNIPAMPA)instacron:UNIPAMPAORIGINALDissertação - Pedro Ramires da Silva Amalfi Costa - 2025.pdfDissertação - Pedro Ramires da Silva Amalfi Costa - 2025.pdfapplication/pdf1102256https://repositorio.unipampa.edu.br/bitstreams/cab5f000-80b6-47f2-9514-279f42d2fbbc/download69ae4de9b0cf280fbeb91183c3e69882MD51trueAnonymousREADLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81670https://repositorio.unipampa.edu.br/bitstreams/35c7557c-5230-4a65-889c-a880f64a6851/download0d1676a7f543432696ddf2f1676dffe0MD52falseAnonymousREAD123456789/102762025-08-05 21:21:44.451open.accessoai:repositorio.unipampa.edu.br:123456789/10276https://repositorio.unipampa.edu.brRepositório InstitucionalPUBhttp://dspace.unipampa.edu.br:8080/oai/requestsisbi@unipampa.edu.bropendoar:2025-08-05T21:21:44Repositório Institucional da UNIPAMPA - Universidade Federal do Pampa (UNIPAMPA)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