Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

GEOLOKACE A GEOLOKAČNÍ TECHNIKY ČVUT v Praze, Fakulta dopravní Ústav bezpečnostních technologií a inženýrství DATAKON 2011 Jaroslav Srp.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "GEOLOKACE A GEOLOKAČNÍ TECHNIKY ČVUT v Praze, Fakulta dopravní Ústav bezpečnostních technologií a inženýrství DATAKON 2011 Jaroslav Srp."— Transkript prezentace:

1 GEOLOKACE A GEOLOKAČNÍ TECHNIKY ČVUT v Praze, Fakulta dopravní Ústav bezpečnostních technologií a inženýrství DATAKON 2011 Jaroslav Srp

2 Osnova 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 2  Co je to geolokace ?  Význam geolokování.  Geolokační techniky  databázové, mobilní, satelitní, v internetu  Protokoly a standardy  Geolokace SuHa  sestavení systému, optimalizace, experimentální měření

3 Mgr. Jaroslav Srp 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 3  Univerzita Karlova v Praze  Matematicko-fyzikální fakulta  Informatika – softwarové systémy, 2008 (Mgr.)  České vysoké učení technické v Praze  Fakulta dopravní  Ústav bezpečnostních technologií a inženýrství  vědecký pracovník (bezpečnost systémů v prostředí IT, internetu, lidské společnosti, …)  Ph.D. student (bezdrátové senzorické sítě)

4 Geolokace, geolokační techniky Význam geolokace Úvod do geolokace 16.10.2011 4 Jaroslav Srp, DATAKON 2011

5 Geolokace 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 5

6 Geolokace 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 6 Statické objekty

7 Geolokace 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 7 Dynamické objekty

8 Geolokace 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 8  … je jistým typem úlohy, jejímž vstupem jsou informace o příslušném objektu a výstupem je jeho konkrétní poloha „kdekoli“ na Zemi.  … zastřešuje všechny možné postupy, jak lze výslednou polohu objektu určit.  Speciálně: geolokace určuje polohu libovolného výpočetního uzlu v síti Internet „kdekoli“ na Zemi.  Obecně: geolokace určuje polohu libovolného objektu „kdekoli“ na Zemi.

9 Geolokační techniky 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 9  … jsou to způsoby (metody, postupy, …), jak určit polohu libovolného objektu (výpočetního uzlu) kdekoli na Zemi (eventuelně i mimo Zemi – ve vesmíru, …).

10 Význam geolokace 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 10  Služby lidem  navigace  logistika  monitoring pohybu vozidel a osob nástroj pro prevenci resp. objasňování kriminality podpora domácího vězení  Monitorování pohybu zvířat  Orientace lodí a letadel  systémy pro řízení letecké dopravy

11 Význam geolokace 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 11  Eliminace kybernetické kriminality  určení místa zdroje útoku (spam, phishing, hacking, …)  odhalení – dopadení útočníka  Eliminace útoků na internetové bankovnictví  určení polohy bankovní aplikace i polohy klienta  eliminace phishingových útoků  Ostatní  určení jazykové oblasti objektu (osoby), kraje, města  cílená reklama

12 Triangulace, trilaterace. Veřejné databáze, mobilní sítě, senzorické sítě, satelitní systémy, geolokace v Internetu Geolokační techniky 16.10.2011 12 Jaroslav Srp, DATAKON 2011

13 Odlišnosti mezi technikami 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 13  Způsob určení výsledné polohy  zdrojová data, zvolená metoda  Uplatnitelnost v daném prostředí  Přesnost  metry až stovky kilometrů  Náchylnost na výkyvy okolního prostředí  Rychlost určení polohy  sekundy až minuty (desítky minut)

14 Rozdělení technik I 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 14  aktivní  vysílání iniciálních, dotazovacích nebo testovacích dat pro získání dat k výpočtu  viditelné / odhalitelné techniky  pasivní  informace dostupné v okolí geolokačního systému  neviditelné techniky pro své okolí  mohou mít nedostatek vstupních dat

15 Rozdělení technik II 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 15  radiové  vstupní data získávána pomocí RF signálů  typické: šíření signálů známou rychlostí  síťové  metalická (optická) vedení, sítě s logickými prvky, …  vysoká volatilita přenosových rychlostí  různé délky cest a disjunktní cesty  databázové  vstupní data získána z veřejných nebo soukromých databází  nerealizují žádná vlastní měření  kombinované

16 Triangulace, trilaterace Geolokační techniky 16.10.2011 16 Jaroslav Srp, DATAKON 2011

17 Triangulace, trilaterace 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 17  … jsou klíčové algoritmy používané v geolokačních technikách pro výpočet polohy objektu.  … nejsou geolokační techniky.  Cíl:  aktivním přístupem získat data pro určení polohy  k získání dat využít sondy / základnové stanice základnová stanice je aktivní prvek, který umí do svého okolí odeslat příslušný požadavek na požadovaná data a vhodným způsobem zpracovat přijatou odpověď

18 Triangulace 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 18  min. 2 základnové stanice  2D prostor, povrch Země a stejná nadmořská výška  požadovaná data  úhel, pod kterým přichází data (signál) od objektu k základnové stanici  omezení  objekt musí vysílat nějaký signál  základnové stanice s min. 2 anténami pro určení směru přicházejícího signálu

19 Triangulace 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 19

20 Trilaterace 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 20  min. 3 základnové stanice  2D prostor, povrch Země a stejná nadmořská výška  3D prostor, navíc proměnná nadmořská výška  požadovaná data  vzdálenost mezi základnovými stanicemi a zkoumaným objektem  omezení  objekt musí vysílat nějaký signál resp. dávat odpověď na speciální příchozí signál  multilaterace – výpočet pro více než 3 základnové stanice

21 Trilaterace 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 21 Převod zpoždění na skutečnou vzdálenost

22 Trilaterace 3D 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 22  v obecném případě se určí průsečík n-koulí se středy a poloměry  nalezení vektoru splňujících soustavu n-nelineárních rovnic: j=1,2,…,n

23 Veřejné databáze Geolokační techniky 16.10.2011 23 Jaroslav Srp, DATAKON 2011

24 Veřejné databáze 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 24

25 Veřejné databáze - vlastnosti 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 25  Výhody  jednoduchá implementace žádné komplikované výpočty žádná síť základnových stanic  Nevýhody  selhání při nedostupnosti DB serveru  případná absence požadovaných dat o konkrétním objektu

26 Veřejné databáze - přehled 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 26  obvykle formou webových služeb  samostatné aplikace (Google Geolocation)  doplňky pro webové prohlížeče (Geolocation Add-on pro Firefox)  DNS LOC RR  Maxmind GeoLiteCity  IPlane  Databáze WiFi  Whois databáze

27 DNS 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 27  DNS LOC RR  pouze objekty s IP adresou, které mají vytvořen DNS záznam  DNS LOC záznam (Resource Record) zeměpisná délka a šířka, nadmořská výška nepovinný údaj ruční zápis správnost údajů se neověřuje  možnost úmyslného klamání  Kontakty na správce serverů, domén, …

28 DNS LOC RR- ukázka 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 28  http://www.simpledns.com/lookup-loc.aspx http://www.simpledns.com/lookup-loc.aspx  ky.gov

29 Maxmind GeoLiteCity, iPlane, … 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 29  konkrétní údaje o IP uzlech a IP sítích  příslušnost do autonomního systému  příslušnost do konkrétní země  umístění v konkrétním městě  …  Maxmind GeoLiteCity  iPlane  IP2Country  GeoTargetIP  GeoIP

30 Maxmind GeoLiteCity - ukázka 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 30  startIpNum, endIpNum, locId  "46.47.134.128", "46.47.134.135","51807"  "62.40.66.4", "62.40.66.7","51807"  "80.250.10.152", "80.250.10.155","83424"  "194.213.52.248",„194.213.52.255","83424"  locId, country, region, city, postalCode, latitude, longitude, metroCode, areaCode  51807,"CZ","85","Ostrava","",49.8333,18.2833,,  52027,"CZ","84","Prerov","",49.4500,17.4500,,  83424,"CZ","78","Mikulov","",48.8000,16.6333,,

31 MaxMind - ukázka 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 31  http://www.maxmind.com/ http://www.maxmind.com/  určit polohu veřejné IP adresy  78.24.14.124 (mikulov.cz)  78.156.158.72 (rmm.cz – regionální muzeum Mikulov)

32 Whois DB - ukázka 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 32  RIPE DB  dotaz na IP prefix „147.32“  https://apps.db.ripe.net/dbweb/search/query.html? searchtext=147.32&searchSubmit=search https://apps.db.ripe.net/dbweb/search/query.html? searchtext=147.32&searchSubmit=search

33 Databáze WiFi 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 33

34 Databáze WiFi 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 34  Výhody  vysoká přesnost (odchylka maximálně stovky metrů)  Nevýhody  nefunkční v případě, že IP uzel je připojen přes WiFi router, který není v databázi (nebyl zaměřen)  Příprava WiFi databáze = aktivní technika  Využití WiFi databáze = databázová technika

35 WiFi databáze - ukázka 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 35  Dostupné WiFi routery (win cmd)  netsh wlan show networks mode=bssid

36 Firefox geolokace - ukázka 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 36  určení mojí polohy  využití všech dostupných databází (zejména WiFi)  http://html5demos.com/geo http://html5demos.com/geo

37 Mobilní (GSM) sítě Geolokační techniky 16.10.2011 37 Jaroslav Srp, DATAKON 2011

38 GSM síť s lokalizací 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 38

39 GSM síť s lokalizací 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 39  aktivní technologie  měření doby přenosu signálu mezi mobilním zařízením a BTS  výhody, nevýhody  přesnost lokalizace závisí na hustotě BTS  liší se podle konkrétní použité metody pro mobilní sítě  technologie pro mobilní sítě:  Cell ID  RTD  TOA, TDOA  O-TDOA, U-TDOA  E-OTD  …

40 Cell Identification (Cell ID) 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 40  podmínky  poloha BTS  sektor, v němž je mobilní zařízení  výhody  funguje v sítích GSM, GPRS, UMTS  nevýhody  nepřesná  chyba i přes 35 km

41 Round Trip Delay (RTD) 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 41  technika  změření doby přenosu zpráv z mobilního zařízení na BTS a zpět  výpočet trilaterací  podmínky  v okolí mobilního zařízení min. 3 BTS  známá poloha všech BTS  nevýhody  více BTS  výhody  přesnost (minimální odchylka) od 550 m

42 Time of Arrival (TOA) 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 42  technika  určení přesného času, kdy byl signál z mobilního zařízení doručen na BTS (její LMU)  synchronní sítě synchronizovaný čas na BTS i mobilních zařízeních je znám čas odeslání signálu z mobilního zařízení (časové razítko ve zprávě pro LMU) lokalizace trilaterací  asynchronní sítě GSM a 3G sítě není znám čas odeslání signálu z mobilního zařízení  nevýhody  nelze použít v asynchronních sítích

43 Time Difference of Arrival (TDOA) 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 43  asynchronní sítě – řešení synchronizace  vzájemná synchronizace mezi LMU výměna lokální časů LMU a určení jejich rozdílu lokalizace mobilního zařízení se určí podle: pro 3 BTS (LMU) rozdílem (d 1 -d 2, d 2 -d 3, d 3 -d 2 ) se eliminuje neznámá ∆T MZ výsledkem jsou 3 rovnice, jejichž řešení dává (x MZ, y MZ )  technika  trilaterace, místo kružnic jsou hyperboly  výhody  lze použít v asynchronních sítích

44 Observed Time Difference of Arrival (O-TDOA) 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 44  technika  založena na TDOA  poloha se určuje podle časů doručení UMTS rámců z min. 3 BTS na mobilní zařízení  nevýhody  pouze UMTS sítě

45 Uplink Time Difference of Arrival (U-TDOA) 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 45  technika  jako O-TDOA  poloha se naopak určuje podle časů doručení UMTS rámce z mobilního zařízení na min. 3 BTS  výhody  není nutné znát čas odeslání rámce

46 Enhanced Observed Time Difference (E-OTD) 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 46  technika  mobilní zařízení odešle signál všem dostupným BTS  nejbližší BTS odešle signál zpět mobilnímu zařízení  lokalizační server určí trilaterací polohu mobilního zařízení (měření od nejbližší BTS výsledek zpřesňuje)  výhody  vysoká přesnost, chyba 50 až 125 m  nevýhody  přenos většího množství dat

47 Bezdrátové senzorické sítě Geolokační techniky 16.10.2011 47 Jaroslav Srp, DATAKON 2011

48 Bezdrátová senzorická síť (WSN) 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 48  síť bezdrátových senzorů  sběr dat z okolí  výpočetní kapacity  přenosové kapacity (data)  senzor  výpočetní modul  RF modul  čidla (fyzikální, chemické, … vlastnosti)

49 Bezdrátová senzorická síť (WSN) 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 49

50 Geolokace ve WSN 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 50

51 Satelitní systémy Geolokační techniky 16.10.2011 51 Jaroslav Srp, DATAKON 2011

52 Satelitní lokalizační systém 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 52

53 Global Positioning System (GPS) 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 53  technika  24 satelitů na 6 oběžných drahách  z každého místa Země jsou viditelné min. 4 satelity lokalizace nepřesná na pólech (vertikální pozice)  časová synchronizace satelitů, odchylka max. 3 ns  atomové hodiny  C/A kód frekvence 1.023 MHz s periodou 1 ms unikátní kód dle stanoveného algoritmu

54 Global Positioning System (GPS) 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 54  C/A kód GPS přijímač vytváří elektronickou repliku C/A kódu GPS přijímač porovnáním repliky a příchozího C/A kódu určí posun časování svých hodin a hodin satelitu  určí dobu přenosu signálu ze satelitu  Navigační zpráva perioda 30 s obsahuje parametry satelitu souřadnice korekce hodin informace o ionosféře (ovlivňuje rychlost přenosu signálu) …

55 Global Positioning System (GPS) 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 55  GPS přijímač určí pomocí C/A kódu a navigačních zpráv svoji vzdálenost od příslušných satelitů  rychlost přenosu signálu je blízká rychlosti světla ve vakuu  podmínky  min. 4 satelity pro výpočet přesné polohy pomocí 3D trilaterace  pro leteckou dopravu jsou používány přesnější výpočty  výhody  odchylka 20 až 100 m  nevýhody  výpočet může být pomalý (řádově minuty)

56 Assisted GPS (A-GPS) 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 56

57 Assisted GPS (A-GPS) 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 57  výhody  zrychlí výpočet polohy (oproti GPS)  použitelné v synchronních i asynchronních mobilních sítích  odchylka 10 m

58 Galileo 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 58  obdoba GPS  projekt Evropské vesmírné agentury  systém  30 satelitů  odlišná perioda oběhu kolem Země oproti GPS  v každém místě Země viditelné min. 4 satelity  pokrytí polárních oblastí  výhody (plánované)  průměrná chyba 30 cm

59 Geolokace v Internetu Geolokační techniky 16.10.2011 59 Jaroslav Srp, DATAKON 2011

60 Geolokace v Internetu 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 60  pasivní techniky  databázové technologie  odposlouchávání provozu v síti Internet od zkoumaného uzlu určení blízkých směrovačů  určení země, kraje, města, … umístění směrovače zjistitelné např. z veřejných databází

61 Geolokace v Internetu 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 61  aktivní techniky  využití obdobných principů jako v mobilních a satelitních systémech určení doby přenosu zpráv mezi základnovou stanicí (tzv. sondou) a zkoumaným objektem  nástroje pro měření PING TRACEROUTE

62 Geolokace v Internetu 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 62

63 Vzdálenost sond a objektů 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 63  vlastnosti počítačových sítí (Internetu)  proměnné přenosové rychlosti (různé zpoždění)  disjunktní cesty  různá zpoždění v různých částech sítě  převod doby přenosu paketů na vzdálenost  vzájemným měřením přenosových rychlostí paketů mezi sondami v příslušné části sítě určit rychlost jejich přenosu  převést měření mezi sondami a objektem v dané části sítě na vzdálenost pomocí výše získané rychlosti  poučení  rozmístit sondy tak, aby vhodně pokrývaly sledovanou oblast

64 Omezení geolokace 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 64  Latence Sonda Target

65 Omezení geolokace 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 65  Firewall, NAT, Proxy Sonda FW, NAT, Proxy Síť schovaná za FW, NAT, Proxy Neznámá vzdálenost

66 Omezení geolokace 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 66  Přidělování dočasných adres  stejná IP adresa může být v různých časových okamžicích přidělena různým uzlům s různou polohou

67 Omezení geolokace 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 67  Vysoké budovy Sonda Správná vzdálenost ?

68 Nejkratší ping 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 68  technika  všechny sondy změří RTT k objektu  určí se sonda s nejmenším RTT  poloha objektu = poloha sondy  výhody  jednoduchá implementace  nevýhody  vysoká nepřesnost

69 RTT - ukázka 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 69  tracert seznam.cz  tracert google.com

70 GeoPing 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 70  předpoklad (experimentální pozorování)  IP uzly vykazující od dané sondy shodné RTT leží ve stejné geografické oblasti, tj. blízko u sebe  technika  základ je nejkratší ping  kromě sond navíc referenční body  referenční bod je objekt, který nerealizuje žádné měření jeho poloha je známá  poloha IP uzlu = poloha sondy nebo referenčního bodu, která / který vykazuje shodnou dobu odezvy (RTT)

71 GeoPing 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 71  nevýhody  nepřesnost (v obecném případě) přesnost ovlivněna hustotou sond a referenčních bodů

72 Geolokace podle topologie 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 72 Constraint Based Geolocation (CBG)  technika  RTT od všech sond převedeny na vzdálenost mezi sondami a uzlem  trilaterací určen průsečík odpovídající lokaci uzlu  možné výsledky trilaterace  kružnice se neprotnou (neúspěšná geolokace)  kružnice se protnou v 1 bodě  kružnice průnikem vymezují prostor

73 Geolokace podle topologie 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 73 Topology Based Geolocation (TBG)  technika  rozšíření CBG  navíc se určuje poloha směrovačů ležících na cestě mezi sondami a cílem  směrovače jsou v dalších iteracích využity jako referenční body s již známou polohou

74 Octant 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 74

75 Protokoly a standardy 16.10.2011 75 Jaroslav Srp, DATAKON 2011

76 Protokoly a standardy pro geolokaci 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 76  bezdrátové (mobilní) sítě  velké množství standardů  standardizovaná řešení  protokoly (zejména telekomunikační oblast)  satelitní systémy  speciální řešení pro satelitní systémy  internet  individuální (speciální) řešení  typické využití speciálních protokolů  síťové protokoly

77 Databázově orientované techniky 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 77  experimentální protokoly  RFC 1876 definuje způsob ukládání lokalizačních informací o IP uzlu na DNS serverech (DNS LOC záznam) definuje podobu dotazů na uvedené záznamy  Geolocation API Network Protocol od společnosti Google definuje podobu dotazu a význam atributů v odpovědi dotaz se provádí na MAC adresu (typicky BSSID WiFi routeru) na rozdíl od RFC 1876 nedefinuje způsob ukládání dat do DB

78 Bezdrátové (mobilní) sítě 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 78  kromě tvaru datových zpráv je obvykle definovaná i architektura příslušného systému  GSM 3.71  definuje začlenění lokalizačních služeb do GSM sítě  GPRS 43.059  definuje začlenění lokalizačních služeb do GPRS sítě  UMTS 23.171, 23.271, 25.305  definuje začlenění lokalizačních služeb do UMTS sítě

79 Bezdrátové (mobilní) sítě 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 79  dále je definováno uložení lokalizačních dat na lokalizačních serverech  Mobile Location Protocol (MLP)  na aplikační úrovni definuje rozhraní tvořené MLP servery mezi lokalizační klientskou aplikací a lokalizačním serverem v síti GSM, UMTS, …  definuje tvar dotazu pro MLP server na polohu uzlu (tablet, mobilní telefon, …)

80 Satelitní systémy 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 80  obvykle unikátní řešení  vlastní architektura  vlastní protokoly  speciální způsoby výpočtů  příklad systému  GPS  další systémy vojenského charakteru

81 Geolokace v Internetu 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 81  existuje velmi málo standardů a protokolů obecně využívaných pro geolokaci  každé řešení je unikátní  vyjma obecně používaných TCP/IP protokolů apod.  vlastní způsob ukládání dat  vlastní speciální komunikační protokoly  originální sestavení systému z komponent shodná bývá obvykle jen nejvyšší úroveň sestavení systému

82 Geolokace v Internetu 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 82  příklady standardů  W3C geolocation API pro webové aplikace metody v JavaScriptu přidávány do webových aplikací běžících na lokalizačním serveru nutná podmínka: lokalizovaný klient musí využívat služeb daného serveru a používat podporovaný prohlížeč, který dovede určit polohu dané stanice (GPS, podle MAC z WiFi DB, …) klientský prohlížeč zašle informaci o své poloze jako odpověď na dotaz serveru

83 Komponenty systému, algoritmus SuHa, chyby v měření, přesnost algoritmu, metody pro zlepšení. Geolokace SuHa 16.10.2011 83 Jaroslav Srp, DATAKON 2011

84 Geolokace SuHa 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 84  konkrétní řešení geolokace v prostředí Internetu  realizace 2007 – 2010  Matematicko – fyzikální fakulta, UK  Fakulta dopravní, ČVUT  pracovní označení SuHa

85 Komponenty systému 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 85

86 Algoritmus geolokace SuHa 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 86  původně vycházel z techniky Octant (CBG)  pro usnadnění implementace pouze maximální doby RTT (pouze maximální kružnice)   řešení s velkým rozptylem od odhadovaného místa polohy uzlu  úprava řešení  eliminace min. a max. hodnot RTT pro každou sondu  ze zbytku aritmetický průměr

87 Algoritmus geolokace SuHa 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 87

88 Výsledek geolokace SuHa 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 88

89 Chyby v měření, přesnost algoritmu Geolokace SuHa 16.10.2011 89 Jaroslav Srp, DATAKON 2011

90 Chyby v měření 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 90  Filtrací výsledků ze sond se eliminovaly nedůvěryhodné sondy.  Mohou přesto ovlivnit celkový výsledek proměnné hodnoty RTT u sond, které prošly filtrací ?  Jak moc je RTT volatilní ?

91 Experimentální měření 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 91  použity sondy v Evropě i ve světě  RTT měřeno pro každou dvojici sond (pro vybrané sondy)  interval 24 hod. (ve špičce, mimo špičku)  perioda vzorkování 30 min.  pro prezentované výsledky na Datakonu 2011 vybrány výsledky 3 sond:  2 v Praze  1 v Lódź (Polsko)

92 Experimentální měření 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 92

93 Experimentální měření 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 93  příklad výsledků - utilita TRACEROUTE / PING  traceroute to „an IP addr.“ („an IP addr.“), 20 hops max, 40 byte packets  1 „IP“ 1.644 ms 2.238 ms 2.309 ms 2.348 ms 3.040 ms …  2 „IP“ 0.360 ms 0.347 ms 0.314 ms 0.308 ms 0.294 ms …  3 „IP“ 0.596 ms 0.613 ms 0.534 ms 0.586 ms 0.495 ms …  4 „IP“ 1.318 ms 1.164 ms 1.081 ms 1.205 ms 1.109 ms …  5 „IP“ 3.407 ms 3.247 ms 3.122 ms 3.087 ms 3.255 ms …  6 „IP“ 41.843 ms 42.375 ms 42.342 ms 41.537 ms …  následují ukázky měření volatility pro 3 vybrané sondy

94 Praha I - Lódź 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 94 Packet Delay Time [ms]

95 Praha II - Lódź 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 95 Packet Delay Time [ms]

96 Experiment – ve špičce, mimo špičku Linka Praha I – Praha II 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 96 Packet Delay Time [ms]

97 Přesnost algoritmu 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 97  testovací model  3 sondy a 1 IP uzel  vertikální a horizontální orientace  IP uzel uvnitř a vně trojúhelníku daného sondami

98 Přesnost algoritmu Vertikálně, uzel uvnitř 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 98 Odchylka [%] 0,6 0,81,01,21,4

99 Přesnost algoritmu Vertikálně, uzel vně 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 99 Odchylka [%] 0,6 0,81,01,21,4

100 Přesnost algoritmu Horizontálně, uzel uvnitř 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 100 0,6 Odchylka [%] 0,81,01,21,4

101 Přesnost algoritmu Horizontálně, uzel vně 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 101 Odchylka [%] 0,6 0,81,21,01,4

102 Výsledky algoritmu Metody pro zlepšení algoritmu geolokace SuHa Geolokace SuHa 16.10.2011 102 Jaroslav Srp, DATAKON 2011

103 Výsledky zkušebního provozu 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 103

104 Výsledky zkušebního provozu 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 104

105 Výsledky zkušebního provozu 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 105  první test geolokace SuHa  sondy na území Evropy  chyba na území ČR až 80 km   pokus o vylepšení algoritmu  zavedení vektorového prostoru  využití n-úhelníku

106 Vektorový prostor 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 106  předpoklad  měření RTT mezi sondami a cílem a mezi sondami vzájemně ve stejné oblasti může být zatíženo stejnou mírou chyby   geolokace cíle a geolokace vybrané sondy bude zatížena stejnou mírou chyby

107 Vektorový prostor 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 107

108 Vektorový prostor 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 108 Varianta 1  zlepšení  průměr: -5 %  medián: +16 %  tj. zhoršení z 80 km na 84 km resp. zlepšení na 67 km Varianta 2  zlepšení  průměr: -60 %  medián: -16 %  tj. zhoršení z 80 km na 128 km resp. 93 km

109 N-úhelník 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 109  předpoklad na základě experimentálních testů  pro zlepšení přesnosti geolokace vybrat pro výpočet jen ty sondy, které vytvoří N-úhelník, v němž bude ležet geolokovaný uzel  experiment  N = 3 až 4  geolokace SuHa měla k dispozici pouze sondy, které po vytvoření požadovaného N-úhelníku ve většině případů byly velmi vzdálené od IP cíle  výsledky  žádné zlepšení ani zhoršení

110 Shrnutí, doporučení, srovnání geolokačních technik Závěr 16.10.2011 110 Jaroslav Srp, DATAKON 2011

111 Závěr 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 111  volba geolokační techniky podle  dostupných zdrojů informací kvalita kvantita  vlastností okolního prostředí  času, který je pro výpočet k dispozici  požadované přesnosti (ovlivněno i dostupnými daty)

112 Přesnost radiových (bezdrátových) geolokačních technik 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 112

113 Přesnost geolokačních technik v Internetu 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 113 TechnikaPřesnost Nejkratší pingnízká DNS LOC záznamnízká až střední MaxMindstřední (město) Geo pingstřední až vysoká CBGvysoká TBGvysoká Octantvysoká SuHavysoká WiFivysoká

114 Literatura 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 114  Alexander, M.: Keeping Online Banking Save: Why Banks Need Geolocation and Other New Techniques Right Now. In: BankersOnline.com. 25.4.2005. (Anglicky)  Blewitt, G.: Basics of the GPS Technique: Observation Equations. University of Newcastle, Newcastle upon Tyne (1997). (Anglicky)  Coope, I. D.: Reliable computation of the points of intersection of n spheres in R n. Anziam Journal (2000), vol. 42, 461-477. (Anglicky)  Čížek, J.: Hackujeme Google: vím, kde je tvůj Wi-Fi router [online]. 16.12.2010 [citováno 5.8.2011]. Živě.cz. Dostupné z www:.  Davis, C., et al: Location Information in the DNS. RFC 1876. January 1996. (Anglicky)  European Space Agency [online]. 2011 [citováno 9.8.2011]. ESA Galileo navigation. Dostupné z www:. (Anglicky)  EverMore Technology Inc.: EverMore GPS Receiver, User Protocol Manual. Issue D (2003). (Anglicky)  Fleischer, P.: Data collected by Google cars [online]. 27.4.2010 [citováno 5.8.2011]. European Public Policy Blog. Dostupné z www:. (Anglicky)

115 Literatura 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 115  LIF (Location Interoperability Forum): Mobile Location Protocol, version 2.0.0. LIF TS 101 v2.0.0 (2001) (Anglicky)  Popescu, A.: Geolocation API Specification [online]. 2010 [Citováno 19.8.2011]. W3C. Dostupné z www:. (Anglicky)  Roxin, A., Gaber, J., Wack, M., Nait-Sidi-Moh, A.: Survey of Wireless Geolocation Techniques. In: Globecom Workshops. IEEE, Washington (2007). ISBN 978-1-4244- 2024-7. (Anglicky)  Sahi, P.: Geolocation on Cellular Networks. Geographic Location in the Internet, B. Sarikaya (Eds.), Kluwer Academic Publishers, New York (2002), 13-50. ISBN 0-306- 47573-1. (Anglicky)  Srp, J.: Technological Aspects of Geolocation of IP Targets based on Packet Delay Measurement. In: Proc. of Cyter 2011. ČVUT, Praha (2011). ISBN 978-80-01-04846- 7. (Anglicky)  Thorvaldsen, O. E.: Geographical Location of Internet Hosts using a Multi-Agent System. Master of Science thesis. Norwegian University of Science and Technology, Trondheim (2006). (Anglicky)

116 Poděkování 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 116 Autor děkuje za podporu výzkumu Českému vysokému učení technickému v Praze, Fakultě dopravní, Ústavu bezpečnostních technologií a inženýrství, Ministerstvu vnitra ČR a EU v rámci projektu FOCUS.

117 Geolokace a geolokační techniky 16.10.2011 Jaroslav Srp, DATAKON 2011 117 Jaroslav Srp srp@fd.cvut.cz


Stáhnout ppt "GEOLOKACE A GEOLOKAČNÍ TECHNIKY ČVUT v Praze, Fakulta dopravní Ústav bezpečnostních technologií a inženýrství DATAKON 2011 Jaroslav Srp."

Podobné prezentace


Reklamy Google