Insegnamenti

 
Denominazione del Corso di Insegnamento

PROGETTAZIONE DI SISTEMI WIRELESS

Settore scientifico disciplinare ING-INF/02
Codifica dell’Ateneo
Tipologia B – caratterizzante
Modulo di corso Integrato No
Anno di corso 2
Semestre 1
N. di crediti 9
Durata del corso 90 ore

 

Docente Prof. Giovanni Andrea Casula
Qualifica Ricercatore
Settore Scientifico Disciplinare ING-INF/02
Struttura di afferenza Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica
Telefono 0706755787
E_mail  a.casula@diee.unica.it
Web page http://www.diee.unica.it/campi/Staff/Andrea.html

IA/0122/EN - PHYSICAL-LAYER TECHNIQUES FOR WIRELESS COMMUNICATION SECURITY

Anno Accademico ​2020/2021

Docente
GIUSEPPE ​MAZZARELLA (Tit.)
Periodo
Primo Semestre ​
Modalità d'Erogazione
Convenzionale ​
Lingua Insegnamento
INGLESE ​



Informazioni aggiuntive

CorsoPercorsoCFUDurata(h)
[70/90] ​ ​COMPUTER ENGINEERING, CYBERSECURITY AND ARTIFICIAL INTELLIGENCE [90/00 - Ord. 2018] ​ ​PERCORSO COMUNE660
Obiettivi

ll canale radio, in particolare quello relativo ai sistemi wireless, è intrinsecamente un canale condiviso, e come tale non può garantire la sicurezza "alla sua frontiera" come i canali wired. Occorre quindi spostare l'enfasi delle problematiche di sicurezza del canale sulla parte radio, utilizzando le caratteristiche del Physical-Layer per garantire la sicurezza del collegamento.

Il corso ha due obiettivi generali. Il primo è quello di rendere gli studenti edotti della parte fisica dei sistemi wireless a livello di blocchi e segnali, e in particolare di quanto riguarda il loro collegamento radio. Il secondo è, partendo da queste conoscenze, di fornire allo studente le conoscenze ed abilità necessarie ad analizzare le principali tecniche radio usate per ottenere collegamenti sicuri, fino ad arrivare alle competenze di base per il loro dimensionamento.

Gli obiettivi dettgliati sono:

Conoscenza e capacità di comprensione: gli studenti dovranno conoscere le proprietà base dei sistemi wireless, e in particolare quelle relative al Physical-Layer che possono essere utilizzate per garantire la sicurezza del collegamento; dovranno inoltre conoscere le principali tecniche proposte per implementare collegamenti radio sicuri.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione: gli studenti dovranno, a fine corso, essere in grado di fare semplici valutazioni numeriche di collegamenti wireless e di simulare almeno una delle tecniche radio impiegate per la sicurezza, in modo da essere in grado, nella pratica professionale, di integrare le proprie competenze sulla sicurezza, acquisite in altri insegnamenti, con le competenze dei progettisti della parte radio.

Prerequisiti

Le propedeuticità obbligatorie sono indicate nel Regolamento didattico del Corso di Studio

Il corso richiede una buona conoscenza degli argomenti di Elettricità e Magnetismo, in particolare quelli relativi a correnti e campi variabili (normalmente disponibili nei corsi di Fisica), e di alcuni argomenti di Matematica, in particolare derivate e integrali, matrici, numeri complessi.
La conoscenza di base di taluni argomenti di Ingegneria dell'Elettromagnetismo (in particolare onde piane e antenne) può semplificare l'acquisizione delle competenze richieste.

Contenuti

L'articolazione prevista del corso (e una stima delle ore necessarie a ciascun argomento) è la seguente.

1-Introduzione ai sistemi Wireless: schemi a blocchi dei principali apparati wireless e RFId; segnali e protocolli usati; relazioni base del radio-link, sorgenti e propagazione libera (12 ore di lezione e 4 di esercitazione).

2-Uso di Radio-Fingerprint: fingerprint nel tempo; fingerprint spettrali; identificazione e verifica di fingerprint wireless e indici di performance (6 ore di lezione e 2 di esercitazione).

3-Comunicazioni UltraWideBand (6 ore di lezione e 2 di esercitazione).

4-Radio-Link reciprocity: propagazione in ambienti reali, uso della reciprocità; generazione e sicurezza di chiavisimmetriche (8 ore di lezione e 4 di esercitazione).

5-Sistemi RFID e NFc: principi di funzionamento e prestazioni, sicurezza di sistemi RFID UHF, sicurezza di sistemi NFC (8 ore di lezione e 2 di esercitazione).

6-Jamming: Cenni sulle principali tecniche di jamming (4 ore di lezione e 2 di esercitazione).




Metodi Didattici

L'insieme delle lezioni sarà bilanciato tra lezioni teoriche ed esecuzioni numeriche. L'obiettivo del primo gruppo è descrivere i vari argomenti, concentrandosi sulle variabili coinvolte e sulle relazioni tra di esse. Le esercitazioni numeriche, eseguite anche utilizzando software come MATLAB, saranno utilizzate per sperimentare come le diverse scelte influenzeranno i risultati finali e acquisire conoscenze sull'ordine di grandezza delle quantità coinvolte.


Per soddisfare esigenze didattiche specifiche connesse alla situazione epidemiologica, è prevista la possibilità di lezioni in diretta streaming o registrazioni delle stesse disponibili on-line. Inoltre, le esercitazioni potranno essere svolte mediante forme di interazione a distanza con i supporti informatici disponibili.

Verifica dell'apprendimento



L'esame si articola in due parti, superabili in qualsiasi ordine, una parte scritta e una parte individuale.

La parte scritta consiste in alcuni esercizi numerici sulla parte Wireless del programma e in alcune domande a risposta multipla sull'intero programma. I libri di testo possono essere utilizzati durante questo test. Questa parte ha un massimo di 14 punti e viene superata quando il punteggio è 4 o superiore. Se necessario a causa della pandemia del CoViD 19, questa parte può essere tenuta a distanza mediante ausili informatici.


Le alternative per la parte individuale sono oun esame orale standard sull'intero programma o alcune attività pratiche. Questa parte ha un massimo di 20 punti e viene superata quando il punteggio è 12 o superiore.

Il punteggio finale è dato dalla somma dei punteggi delle due parti.

Le attività pratiche possono essere o l'implementazione di uno degli algoritmi sviluppati durante le lezioni, descritto in un report comprendente analisi del problema, implementazione e test, oppure la preparazione di due report che approfondiscono argomenti collegati al programma, ma non svolti direttamente durante le lezioni, a partire da un articolo scienifico.

Testi

D. M. Dobkin: RF Engineering for Wireless Networks - Ed. Elsevier-Newnes 2005;

Appunti delle lezioni;

Articoli scientifici.


Per approfondimenti:

D.M. Dobkin: The RF in RFId - Ed. Newnes;

R.K. Nichols, P.C. Lekkas: Wireless Security - Ed. McGraw-Hill 2002;

T. Zwick et al (Eds): Ultra-wideband RF System Engineering - Ed. Cambridge Univ. Press.

Ahmed Khattab, Zahra Jeddi, Esmaeil Amini, Magdy Bayoumi:- RFID Security_ A Lightweight
Paradigm-Springer

Tongtong Li, Tianlong Song, Yuan Liang - Wireless Communications under Hostile Jamming_ Security and Efficiency-Springer Singapore (2018)

Altre Informazioni

Il software Matlab è stato acquistato dall'Ateneo ed è disponibile gratuitamente per gli studenti. Indicazioni per l'ottenimento della propria copia in licenza verranno forniti a inizio corso.

Gli articoli scientifici sono disponibili all'interno della rete di Ateneo.

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