As redes de sensores sem fio são uma tecnologia valiosa para o desenvolvimento de aplicações nas mais diversas áreas, como monitoramento ambiental, industrial e urbano, saúde e agricultura. Dados os desafios de diferentes protocolos e tecnologias de camada de enlace, restrição de recursos nos dispositivos e requisitos de segurança, o principal problema de pesquisa tratado nesta tese aborda a comunicação segura entre dispositivos de redes de sensores sem fio, bem como o gerenciamento dos recursos associados à rede. O objetivo deste trabalho é o projeto e validação de um arcabouço forneça serviços básicos de comunicação, segurança e gerenciamento de recursos em redes sem fio heterogêneas, bem como redes de sensores sem fio, e considerando o paradigma das redes definidas por software, de modo a prover uma solução flexível, que facilite a adaptação de redes sem fio heterogêneas a possíveis mudanças de topologia e a reconfiguração para a execução de novas tarefas, garantindo os serviços de segurança associados. Propõe-se utilizar o paradigma de redes definidas por software através dos arcabouços TinySDN e Spotled, que provem uma infraestrutura de plano de controle para redes de sensores sem fio. Ainda, o arcabouço WSN-ETESec serve como base para os serviços de segurança a serem providos. O arcabouço de comunicação, segurança e gerenciamento proposto nesta tese inclui a especificação de um plano de dados e gerenciamento para redes de sensores sem fio, incluindo serviços de segurança como controle de admissão segura, autenticação de dados, e confidencialidade para os usuários finais e dispositivos compatíveis. Para demonstrar a viabilidade e vantagens do arcabouço proposto, um caso de uso em Cidades Inteligentes é apresentado.

Wireless sensor networks are a valuable technology for the development of applications in several areas, such as environmental, industrial and urban monitoring, health and agriculture. Given the challenges of different protocols and technologies on the link layer, resource constrained devices and security requirements, the main research problem in this thesis addresses secure communication between wireless sensor networks devices and network resource management. The main goal in this work is the design and validation of a framework to provide basic communication services, security and resource management for heterogeneous wireless networks, as well as wireless sensor networks, and considering the software-defined network paradigm in order to provide a flexible solution, which facilitates the adaptation of wireless heterogeneous networks to potential topology changes and reconfiguration to perform new tasks, ensuring the associated security services. We propose the use of the software-defined network paradigm through the frameworks TinySDN and Spotled, which provide a control plane infrastructure for wireless sensor networks. Furthermore, the WSN-ETESec framework serves as the basis for the security services to be provided. The framework for communication, security and management proposed in this thesis includes the specification of a data plan and management for wireless sensor networks, including security services as secure admission control, data authentication, and confidentiality to end users and compatible devices. To demonstrate the feasibility and advantages of the proposed framework, a use case in Smart Cities is depicted.