Projete um algoritmo em alto nível para um dispositivo sensor com recursos limitados que fragmenta leituras em…

Questão

Projete um algoritmo em alto nível para um dispositivo sensor com recursos limitados que fragmenta leituras em pacotes, garante confidencialidade e integridade com MAC leves e permite reassemblagem tolerante a perdas. Descreva os campos do cabeçalho e os passos principais do algoritmo.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Campos do cabeçalho (sugestão): - seq_num: número de sequência da transmissão completa (32 bits); - frag_id: índice do fragmento (8–16 bits); - total_frags: número total esperado de fragmentos (8–16 bits) ou 0 se desconhecido; - timestamp: hora/nonce curto para evitar replay (32 bits); - payload_len: tamanho do payload deste fragmento; - mac_tag: tag de autenticação truncada (e.g., 32 bits); - flags: bits para indicar último fragmento, compressão ou algoritmo. Passos do algoritmo (alto nível): 1) Fragmentação: dividir a leitura em blocos = MTU_eff (considerando cabeçalho). 2) Para cada fragmento: gerar nonce curto (a partir de seq_num+frag_id+timestamp), cifrar payload com cifra simétrica compartilhada (modo autenticado leve) e calcular MAC truncado sobre cabeçalho+payload cifrado; montar pacote com campos acima. 3) Envio: transmitir fragmentos sequenciais; agrupar confirmações (ACKs cumulativos) para economizar mensagens de retorno. 4) Receptora — verificação e reassemblagem: ao receber fragmento, verificar MAC usando nonce derivado; em caso de verificação OK, armazenar em buffer por seq_num; aceitar fragmentos fora de ordem e marcar lacunas; quando conjunto suficiente de fragmentos chegar (todos ou aceitável parcial), reconstituir payload por ordem de frag_id. 5) Tolerância a perdas: permitir reassemblagem parcial com marcação de dados faltantes, usar timeout por seq_num para liberar buffers, solicitar retransmissão apenas de fragmentos ausentes prioritários (NACK ou bitmap). 6) Limites de recurso: restringir número máximo de seq_num ativos por dispositivo, truncar MAC para reduzir overhead, limitar tentativas de retransmissão e usar compressão se necessário. Justificativas e trade-offs: - Segurança vs overhead: tags mais curtas reduzem segurança; escolha tag mínima aceitável conforme ameaça e taxa de transmissão. - Nonce/seq_num garantem unicidade e previnem replay; cifra autenticada evita necessidade de MAC separado quando possível. - Economia de energia: ACKs agrupados e retransmissões seletivas reduzem consumo. Observação prática: em sensores com hardware muito limitado, usar primitives leves aprovadas (modos autenticados de bloco ou stream com tag truncado) e limitar tamanho de fragmentos para equilibrar número de pacotes e overhead de cabeçalho.

Explicação

A proposta apresentada aborda de forma eficiente a fragmentação e reassemblagem de dados em dispositivos com recursos limitados, garantindo segurança através de MAC leves e cifragem. Os campos do cabeçalho são bem definidos para suportar a integridade e a ordem dos fragmentos, enquanto os passos do algoritmo contemplam a tolerância a perdas e a economia de energia, essenciais em cenários de sensores. A consideração de trade-offs entre segurança e overhead demonstra uma compreensão prática das limitações dos dispositivos.

Raio-X da questão

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