Fecha
2025-06
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Editor
Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED). E.T.S. de Ingeniería Informática
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Resumen
Las áreas rurales se enfrentan a importantes barreras para la adopción de tecnologías IoT debido a conectividad limitada, restricciones energéticas y una infraestructura técnica deficiente. Mientras que los entornos urbanos se benefician de sistemas digitales avanzados y servicios en la nube, las áreas rurales a menudo carecen de las condiciones necesarias para desplegar y evaluar soluciones IoT seguras y autónomas. Con el objetivo de contribuir a superar esta brecha, este trabajo presenta el Smart Rural IoT Lab, un banco de pruebas modular y reproducible diseñado para replicar las condiciones de despliegue de sistemas IoT en zonas rurales mediante el uso de herramientas de código abierto y hardware comercialmente asequible.
El laboratorio integra tecnologías de comunicación de corto y largo alcance en seis escenarios experimentales, implementando protocolos como MQTT, HTTP, UDP y CoAP. Estos escenarios simulan casos de uso rurales realistas, entre ellos la monitorización ambiental, el seguimiento de ganado, el control de acceso a infraestructuras y la protección de bienes patrimoniales. El procesamiento local de datos se realiza a través de servicios desplegados en contenedores Docker, como Node-RED, InfluxDB, MongoDB y Grafana, lo que garantiza una autonomía completa sin necesidad de recurrir a servicios en la nube.
Una de las principales aportaciones del laboratorio es la generación de conjuntos de datos estructurados a partir del tráfico real de red capturado con Tcpdump y preprocesado con Zeek. A diferencia de los conjuntos de datos simulados, los datos recogidos reflejan patrones de comunicación generados por dispositivos reales.
Aunque el conjunto actual solo incluye tráfico benigno, la plataforma está preparada para la futura incorporación de escenarios adversos (como suplantación de identidad o ataques de denegación de servicio) que respalden investigaciones en ciberseguridad basada en inteligencia artificial.
Si bien los experimentos se llevaron a cabo en un entorno controlado en interiores, la arquitectura del banco de pruebas es portátil y adecuada para futuras implementaciones en exteriores. El Smart Rural IoT Lab responde así a una necesidad crítica en la infraestructura de investigación actual, proporcionando una base realista y flexible para el desarrollo de soluciones IoT seguras e independientes de la nube, contribuyendo a la transformación digital de las regiones rurales.
Rural regions face significant barriers to adopting IoT technologies due to limited connectivity, energy constraints, and poor technical infrastructure. While urban environments benefit from advanced digital systems and cloud services, rural areas often lack the necessary conditions to deploy and evaluate secure and autonomous IoT solutions. In an effort to help bridge this gap, this work presents the Smart Rural IoT Lab, a modular and reproducible testbed designed to replicate IoT deployment conditions in rural areas using open-source tools and commercially affordable hardware. The laboratory integrates long-range and short-range communication technologies in six experimental scenarios, implementing protocols such as MQTT, HTTP, UDP, and CoAP. These scenarios simulate realistic rural use cases, including environmental monitoring, livestock tracking, infrastructure access control, and the protection of cultural heritage assets. Local data processing is achieved using services deployed in Docker containers, such as Node-RED, InfluxDB, MongoDB, and Grafana, ensuring complete autonomy without dependence on cloud services. One of the laboratory’s main contributions is the generation of structured datasets derived from real network traffic captured with Tcpdump and preprocessed using Zeek. Unlike simulated datasets, the collected data reflects communication patterns generated by actual devices. Although the current dataset includes only benign traffic, the platform is prepared for the future integration of adversarial scenarios (such as spoofing or denial-of-service attacks) to support AI-based cy- bersecurity research. Although the experiments were conducted in a controlled indoor environment, the testbed architecture is portable and suitable for future outdoor deployments. The Smart Rural IoT Lab thus addresses a critical gap in current research infras tructure, providing a realistic and flexible foundation for the development of secure, cloud-independent IoT solutions and contributing to the digital transformation of rural regions.
Rural regions face significant barriers to adopting IoT technologies due to limited connectivity, energy constraints, and poor technical infrastructure. While urban environments benefit from advanced digital systems and cloud services, rural areas often lack the necessary conditions to deploy and evaluate secure and autonomous IoT solutions. In an effort to help bridge this gap, this work presents the Smart Rural IoT Lab, a modular and reproducible testbed designed to replicate IoT deployment conditions in rural areas using open-source tools and commercially affordable hardware. The laboratory integrates long-range and short-range communication technologies in six experimental scenarios, implementing protocols such as MQTT, HTTP, UDP, and CoAP. These scenarios simulate realistic rural use cases, including environmental monitoring, livestock tracking, infrastructure access control, and the protection of cultural heritage assets. Local data processing is achieved using services deployed in Docker containers, such as Node-RED, InfluxDB, MongoDB, and Grafana, ensuring complete autonomy without dependence on cloud services. One of the laboratory’s main contributions is the generation of structured datasets derived from real network traffic captured with Tcpdump and preprocessed using Zeek. Unlike simulated datasets, the collected data reflects communication patterns generated by actual devices. Although the current dataset includes only benign traffic, the platform is prepared for the future integration of adversarial scenarios (such as spoofing or denial-of-service attacks) to support AI-based cy- bersecurity research. Although the experiments were conducted in a controlled indoor environment, the testbed architecture is portable and suitable for future outdoor deployments. The Smart Rural IoT Lab thus addresses a critical gap in current research infras tructure, providing a realistic and flexible foundation for the development of secure, cloud-independent IoT solutions and contributing to the digital transformation of rural regions.
Descripción
Categorías UNESCO
Palabras clave
Internet de las Cosas, IoT, Smart Rural, Desarrollo Rural Inteligente, Laboratorio IoT, Redes de Sensores, Generación de Dataset, Internet of Things, IoT, Smart Rural, Smart Rural Development, IoT Laboratory, Sensor Networks, Dataset Generation
Citación
Sernandez Iglesias, Daniel. Trabajo Fin de Máster: "Plataforma IoT para el Análisis e Investigación de la Ciberseguridad en Entornos Rurales Inteligentes". Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED), 2025
Centro
E.T.S. de Ingenieros Industriales
Departamento
Sistemas de Comunicación y Control