Politechnika Warszawska - Centralny System Uwierzytelniania
Strona główna

Urządzenia internetu rzeczy i ich bezpieczeństwo

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 103A-ELSZE-MSP-URIB
Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Urządzenia internetu rzeczy i ich bezpieczeństwo
Jednostka: Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych
Grupy: ( Przedmioty techniczne )---EITI
( Przedmioty zaawansowane techniczne )--mgr.-EITI
( Przedmioty zaawansowane wariantowe )-Systemy zintegrowanej elektroniki i fotoniki-mgr.-EITI
Punkty ECTS i inne: 4.00 Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:
  • roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
  • tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
  • 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
  • tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
  • nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.
Język prowadzenia: polski
Jednostka decyzyjna:

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

Kod wydziałowy:

URIB

Numer wersji:

1

Skrócony opis:

Celem przedmiotu jest przedstawienie zagadnień związanych z budową i działaniem urządzeń Internetu Rzeczy ze szczególnym uwzględnieniem systemów wbudowanych pełniących rolę końcowych węzłów kontrolno-pomiarowych tzw. „ inteligentnych sensorów”.

Omówiony zostanie schemat blokowy takiego systemu: układy kondycjonowania sygnałów pochodzących z przetworników pomiarowych, przetworniki A/C, mikrokontroler, moduły zasilania z uwzględnieniem rozwiązań „energy harvesting” oraz układy do przewodowej i bezprzewodowej komunikacji mikrokontrolera z modułami wewnętrznymi i otoczeniem zewnętrznym.

Pełny opis:

Opis wykładu: (szczegółowy opis treści omawianych na wykładach)

  1. Organizacja i zasady zaliczania przedmiotu - omówienie spraw organizacyjnych, regulaminu przedmiotu, sposobów wyboru projektów, typowych problemów występujących w trakcie realizacji projektu.
  2. Przedstawienie aktualnych trendów dotyczących rynku urządzeń Internetu Rzeczy, ze szczególnym uwzględnieniem „inteligentnych czujników”.
  3. Schemat blokowy urządzenia typu „smart sensor”– przedstawienie i omówienie głównych elementów składowych urządzenia IoT (przetwornik, układy kondycjonujące, mikrokontroler, układ zasilania, moduł łączności).
  4. Przetworniki i układy kondycjonujące - omówienie wybranych typów przetworników wielkości elektrycznych i nieelektrycznych. Parametry, charakterystyki, aspekty miniaturyzacji i obniżania poboru mocy. Integracja z systemem. Wybrane typy układów kondycjonujących, dopasowanie amplitudy, pasma, filtracja zakłóceń.
  5. Przetwarzanie sygnałów w inteligentnych sensorach– multipleksowanie wejść, przetwarzanie analogowo-cyfrowe, linearyzacja i kalibracja toru kondycjonowania, autoadaptacja zakresów pomiarowych,
  6. Przetwarzanie danych w urządzeniach IoT - rola i zastosowanie mikrokontrolerów, detekcja i korekcja błędnych danych, rejestracja i kompresja danych, wstępna analiza danych, wizualizacja danych, autodiagnostyka systemu, zapis i weryfikacja danych zapisywanych na nośnikach nieulotnych.
  7. Transmisja danych – wewnętrzne interfejsy komunikacyjne (pomiędzy wewnętrznymi modułami urządzenia), bezprzewodowe interfejsy do komunikacja z zewnętrznymi urządzeniami, zagadnienia związane ze zdalną modyfikacją oprogramowania.
  8. Zasilanie urządzeń Internety Rzeczy i minimalizowanie zużycia energii – metody zasilania urządzeń Internetu Rzeczy, źródła odnawialne („energy harvesting”). Optymalizacja sprzętowa i programistyczna zużycia energii.
  9. Bezpieczeństwo sprzętowe urządzeń Internetu Rzeczy – wybrane zagadnienia związane z atakami polegającymi na tzw. łamaniem sprzętu (side-channel). Omówione zostaną podstawowe techniki analizy kanałów ataków, oraz wskazane możliwe zabezpieczenia na różnych poziomach (od implementacji po część algorytmiczną). Przedstawione zostaną także zagadnienia związane z autotestowaniem urządzenia np.: testy po włączeniu zasilania, badanie integralności danych zapisanych w różnego typu pamięciach (Flash, EEPROM, karty SD), metody detekcji stanów awaryjnych, reakcja systemu na zaniki zasilania. Normy jakie musi spełniać oprogramowanie systemów wbudowanych.
  10. Zagadnienia konstrukcyjne – wymagania środowiskowe, technologia wytwarzania i montażu, integracja poszczególnych elementów Urządzeń Internetu Rzeczy, miniaturyzacja i realizacja scalona systemu.


Laboratorium: (zakres laboratorium, tematy i opis ćwiczeń laboratoryjnych itp.)

W ramach zajęć laboratoryjnych studenci zostaną zapoznani z wybranymi aspektami związanymi z projektowaniem, realizacją, badaniem i optymalizacją urządzeń Internetu Rzeczy np. .:

  • badanie zagadnień związanych z kondycjonowaniem sygnałów pomiarowych (dopasowanie poziomów sygnału, pasma, filtrowanie zakłóceń, przetwarzanie analogowo-cyfrowe, kalibracja toru kondycjonowania),
  • badanie efektywności energetycznej, analiza pracy mikroprocesora i systemu IoT w różnych trybach oszczędzania energii,
  • badanie efektywności obliczeniowej systemów wbudowanych,
  • przeprowadzenie ataku polegającego na podsłuchu sprzętu, w którym uprzednio zaimplementowano wybrany algorytm, oraz atak polegający na tzw. "wstrzykiwaniu energii" do generatora liczb prawdziwie losowych (ang. True Random Number Generator).
  • przetwarzanie obrazów w systemach wbudowanych.


Projekt: (sposób prowadzenia, opis zajęć projektowych)

W ramach projektu studenci uzgadniają z prowadzącym sposób realizacji ustalonego zadania, kryteria jego zaliczenia i sporządzają dokumentację wstępną projektu. Zaliczenie projektu odbywa się w formie krótkiej, połączonej z dyskusją prezentacji uzyskanych rezultatów (m. in: zgodności uzyskanych wyników z przyjętymi założeniami, opisem napotkanych problemów i sposobami ich rozwiązania).

Literatura:

  1. J. D. Bakos, „Embedded Systems – ARM programming and optimisation”, 2016 Elsevier
  2. Nikolay V. Kirianaki and Sergey Y. Yurish are the authors of Data Acquisition and Signal Processing for Smart Sensors, Wiley 2002
  3. D. Kleidermacher, M. Kleidermacher,” Embedded Systems Security: Practical Methods for Safe and Secure Software and Systems Development”, Springer 2012
  4. https://www.misra.org.uk/Activities/MISRAC/tabid/160/Default.aspx
  5. https://wiki.sei.cmu.edu/confluence/display/c/SEI+CERT+C+Coding+Standard



Oprogramowanie: (wpisać używane oprogramowanie – o ile jest potrzebne)

W ramach przedmiotu studenci wykorzystują aktualne, dostępne na rynku oprogramowanie specjalistyczne typu:

  1. oprogramowanie do konfigurowania zasobów mikrokontrolerów np. STM32CubeMX
  2. oprogramowanie do projektowania i symulowania systemów elektronicznych (np. Altium Designer),
  3. zintegrowane, dedykowane do wybranego mikrokontrolera środowisko programistyczne (np. STM32CUBEIDE IDE typu ARM Keil, rozwiązania typu „open source”)

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2023/2024 - sem. letni" (w trakcie)

Okres: 2024-02-19 - 2024-09-30
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Laboratorium, 15 godzin, 20 miejsc więcej informacji
Projekt, 15 godzin, 20 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 20 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Sławomir Szostak
Prowadzący grup: Sławomir Szostak
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2022/2023 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2023-02-20 - 2023-09-30
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Laboratorium, 15 godzin, 20 miejsc więcej informacji
Projekt, 15 godzin, 20 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 20 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Sławomir Szostak
Prowadzący grup: Sławomir Szostak
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Politechnika Warszawska.
pl. Politechniki 1, 00-661 Warszawa tel: (22) 234 7211 https://pw.edu.pl kontakt deklaracja dostępności USOSweb 7.0.0.0-7 (2024-03-18)