Dateisysteme für nicht-flüchtige Speicher auf drahtlosen Sensorknoten

Status: abgeschlossen
Betreuer: Torsten Teubler
Student: Jan Pinkowski

Themengebiet

Dateisysteme ermöglichen Programmen und somit dem Benutzer eine Abstrahierung von spezifischen Zugriffsmethoden auf persistente Datenträger wie z.B. Festplatten. Auf PC Systemen sind sie schon lange etabliert, auf Mikrocontrollern –die EEPROMs oder Flash Speicher als persistente Datenträger benutzen– sind diese keineswegs selbstverständlich. Es gibt bereits Ansätze für Dateisysteme auf Mikrokontrollern, die sich aber mehr auf das auf dem Chip integrierte EEPROM beziehen. Interessant wäre hier zu untersuchen, ob man das Konzept auch auf verschiedene Speicher wie EEPROM oder Flash übertragen kann, die über verschiedene Bussysteme wie I²C oder SPI angebunden sind. Darauf aufbauen ist eine Art Swapping denkbar, mit der ein Mikrocontroller größere Datenblöcke aus dem Arbeitsspeicher auslagern könnte, wenn diese für absehbare Zeit nicht genutzt werden. Innerhalb dieser Arbeit soll ein auf das Projekt zugeschnittener Ansatz des Swappings mit Hilfe eines Dateisystems entwickelt und hinsichtlich Zeit und Energieeffizienz evaluiert werden. Anschließend soll eine Möglichkeit entwickelt werden, dateisystemübergreifend Dateien zwischen einem PC und einem Sensorknoten über den COM-Port auszutauschen. Für diesen Teilabschnitt der Arbeit sollen bestehende Protokollansätze für eine Datenübertragung über den COM-Port untersucht und ggf. angepasst oder erweitert werden. Um für einen drahtlosen Sensorknoten eine Zustandsänderung über einen gewissen Zeitraum hinweg aufzuzeichnen, kann es sinnvoll sein Protokoll-Dateien anzulegen. Innerhalb dieser Dateien kann jeder Knoten für sich zu einem definierten Zeitpunkt, oder einem Intervall, alle Daten seiner angeschlossenen Sensorik persistent in eine Textdatei schreiben und damit protokollieren. Um dann innerhalb des Sensorknotens speichereffizient zu Arbeiten ist hier eine Lösung hinsichtlich Datenkompression zu finden, um nicht für jeden ASCII-codierten Buchstaben ein Byte Speicherplatz des Mediums belegen zu müssen.

Details

Aus dieser Aufgabenstellung ergeben sich folgende zu bearbeitende Teilaufgaben:

  • Analyse von Dateisystemen auf die Anwendbarkeit in Sensorsystemen.
  • Auswahl eines oder mehrerer geeigneter Dateisysteme.
  • Es ist mindestens ein Dateisystem zu implementieren, das die Anforderungen erfüllt.
  • Es sind alle nicht-flüchtigen Speichermedien auf den TriSOS-Knoten zu verwenden.
  • Als Anwendung soll eine virtuelle Speicherverwaltung implementiert werden.
  • Definition einer API um "Objekte" aus dem flüchtigen Arbeitsspeicher ein und auszulagern.
  • Effiziente Implementierung
  • Ausführliche Leistungsbewertung (Energie, Zugriffszeit, Speicherauslastung)
  • Vergleich der Speichermedien.
  • Unterstützung von großen Protokoll-Dateien
  • Robustheit
  • Wachsen von Dateien im Dateisystem

Aufgaben

  • Schriftliche Ausarbeitung, die den Fokus auf Bewertungskriterien und die Evaluation legt. keine technische Dokumentation!
  • Für die Technische Dokumentation: ausführlich dokumentierter, kommentierter Quelltext in Doxygen Formatierung (in englischer Sprache).

Abschlussarbeiten aus dem Bereich Privacy und Security

Die genaue Aufgabenstellung bzw. der Schwerpunkt kann individuell abgestimmt werden. Bei Interesse wenden Sie sich bitte an Dorina Gumm (dorina.gumm@th-luebeck.de).

Gamedesign for Security and Privacy (GSP)

Spielerisch lernen: Wie funktioniert Cross-Site-Scripting? Wie kann ein Identitätsdiebstahl erfolgen? Wie können Plattformzugänge gesichert werden? Warum sollte man Kommunikation verschlüsseln? Entwickeln Sie Spiele, mit denen Sie die Spieler an Themen aus dem Bereich Sicherheit, Selbstschutz und Privacy heranführen.

In dem GSP-Projekt geht es um die Frage, wie o.g. Themen mittels Gamification erlebbar und damit einem breiteren Adressatenkreis zugänglich gemacht werden können. Ziel ist es, die Awareness für diese Themen in der Gesellschaft als auch in Unternehmen zu fördern (Digitale Mündigkeit). Wenn Sie daran Interesse haben, können Sie sich diesen Themen im Rahmen von Design- und Praxisprojekten sowie Abschlussarbeiten widmen.

Datenschutz, Datenhandel und Datenanalyse (D3)

Datenschutz und Usability: Datenschutz wird öffentlich häufig als Innovationshemmer dargestellt, der Funktionsumfang und Usability von Anwendungen beeinträchtigt. Ist dem wirklich so? Wie können Anwendungen datenschutz- und benutzungsfreundlich entwickelt werden? Welche Mechanismen zur Anonymisierung/Pseudonymisierung gibt es und wie können sie im Design-Prozess berücksichtigt werden?

Mit Daten den Fachbereich gestalten: Mit öffentlichen Daten können hilfreiche Tools für den Alltag, spezielle Aufgaben oder das Gemeinwohl entwickelt werden (z.B. ÖPNV-Fahrpläne, Wetterdaten für Wassersportgebiete, Feinstaubmessungen). Mit welcher Art Daten könnte die Lehre und der Alltag am Fachbereich verbessert werden? Wie könnten diese in Web-Anwendungen genutzt und aufbereitet werden? Welche gesellschaftlichen Fragen sind damit verbunden?

Lernprozesse mit Daten unterstützen: Unter den Schlagworten Learning Analytics und Educational Datamining werden derzeit Ansätze diskutiert, wie Lernende automatisiert beim Lernen unterstützt werden können. Dazu werden viele persönliche Daten erhoben, aus denen der Lernstand und Lernbedarfe analysiert werden sollen. Hieraus ergeben sich Fragen bezüglich des Datenschutzes, der Verlässlichkeit der Ergebnisse als auch bzgl. gesellschaftlicher Fragestellungen (z.B. der Rolle von Lehrenden, Anforderungen an Lernende, Stellenwert von Bildungsmaßnahmen u.ä.).