مقاله چالش های امنیتی VANet و راه‌ حل ها.

چکیده

        VANet یک فناوری نوظهور با آینده‌ای امیدوار است که با چالش‌های بزرگی به‌خصوص در حوزه‌ی امنیت روبه‌رو است. در این مقاله، به چارچوب امنیتی VANet در سه قسمت متمرکز می‌شویم. ابتدا یک نمای گسترده از ویژگی‌های امنیتی VANet و چالش‌ها و همچنین نیازمندی‌ها ارائه می‌کنیم. این الزامات باید برای پیاده‌سازی زیرساخت امن VANet با ارتباطات موثر بین بخش‌ها در نظر گرفته شود. جزئیات معماری امنیتی بیان شده و پروتکل شناخته شده استانداردهای امنیتی بیان شده است. در مرحله دوم، طبقه‌بندی جدیدی از حملات مختلف شناخته شده در کارهای گذشته مربوط به VANet و راه‌حل‌های مربوط به آنها، ارائه می‌شود. در مرحله سوم، یک مقایسه بین برخی از این معیارهای امنیتی شناخته شده در VANet انجام می‌گیرد. سپس به مسائل مختلف باز و چالش‌های مرتبط با امنیت VANet می‌پردازیم، که می‌تواند برای استفاده محققان در کارهای آتی کمک‌کننده باشد.

1. معرفی

         هدف VANet، اطمینان از رانندگی امن با بهبود جریان ترافیک و در نتیجه کاهش قابل توجه حوادث رانندگی است. که اخیرا با ارائه اطلاعات مناسب به راننده و یا به وسیله نقلیه حل شده است. بااین حال، هر گونه تغییر این اطلاعات در زمان واقعی ممکن است به شکست سیستم تأثیر بگذارد و امنیت مردم در جاده‌ها را به خطر بیاندازد. برای اطمینان از عملکرد بدون اشکال آن، تامین امنیت این اطلاعات باید جزء اهداف مهم محققان امنیتی قرار گیرد.

         VANET یک کلاس خاص از شبکه تلفن‌همراه Ad-hoc با مسیرهای از پیش تعریف شده (جاده) است. که به روش‌های خاص مدیریتی، واحدهای کنار جاده‌ای (RSUs) متکی است. RSU ها بر کناره‌های جاده برای انجام خدمات خاص قرار گرفته‌اند و OBU ها در وسایل نقلیه موجود در VANET نصب شده‌اند. تمام وسایل نقلیه در حال حرکت آزادانه در شبکه جاده‌ای و ارتباط با یکدیگر و یا با RSUs و وسایل خاص هستند.

         با استفاده از DSRC (ارتباطات اختصاصی با بردکوتاه) در یک و یا چند هاپ، حالت‌های ارتباطی، V2V (خودرو به خودرو)، V2I (خودرو به زیرساخت) و یا ترکیبی است.

         در سال‌های آینده، بسیاری از وسایل نقلیه در VANET با وایرلس (OBU)، جی پی اس (سیستم موقعیت‌یاب جهانی)، EDR (ثبت روند داده) و سنسور (رادار و ladar) ارتباط برقرار خواهند کرد، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است. این تجهیزات برای نظارت و ثبت ترافیک استفاده خواهند شد.سپس به‌طور خودکار اقدامات مناسب بنا به اطلاعات V2V یا V2I در داخل شبکه وسایل نقلیه انجام خواهد گرفت.

        کاربران VANET از بسیاری از برنامه‌های کاربردی که به ایمنی فعال جاده، سرگرمی، بهره‌وری ترافیک و مدیریت طبقه‌بندی شده‌اند بهره می‌برند[1]؛ سپس به مدیریت سرعت و ناوبری می‌پردازند.

         امنیت حالتی از مصون ماندن نسبت به خطر یا تهدید است. امنیت به معنی ایمنی، و همچنین اقدامات انجام شده برای ایمنی یا محافظت است.

          در VANET، محافظت در برابر فعالیت‌های سوء استفاده‌ و تعریف معماری امنیتی بسیار مهم است چرا که برقراری ارتباط بی‌سیم امن سخت است. امنیت و سطح تضمین شده آن برای پیاده‌سازی ایمنی مردم است. چند سال پیش، بسیاری از محققان حملات امنیتی را بررسی کرده‌اند و سعی در یافتن راه‌حل‌های مربوط به آنها داشتند. افراد دیگر در تلاش برای تعریف امنیت در زیرساخت یا رسمی کردن استانداردها و پروتکل‌ها هستند. اما هنوز هم، روند اعتماد نسبت به یک گره و تشخیص بسیار مشکل است.

         این مقاله ویژگی‌های امنیتی VANET و بسیاری از چالش‌های امنیتی VANET و همچنین راه‌حل‌های موجود را به شیوه‌ای جامع بررسی می‌کند. پس از بررسی جزئیات معماری امنیتی و پروتکل‌های استاندارد امنیتی شناخته شده، در مورد چارچوب‌های اخیر و مسائل مرتبط بحث و بررسی انجام می‌دهیم. بنابراین بر طبقه‌بندی جدیدی از حملات مختلف شناخته شده در امنیت VANET و راه‌حل‌های آن تمرکز می‌کنیم. در نهایت، با وجود تمام فرصت‌های امیدوارکننده که همراه VANET است و پس از بحث در مورد آثار ارائه شده، به چالش‌های پژوهشی خاص جهت تحقیقات آینده می‌پردازیم. بنابراین VANET به پیاده‌سازی یک سیستم برای وسایل نقلیه و گره‌های مخرب می‌پردازد.

        این مقاله به شرح زیر سازماندهی شده است. بخش 2 مدل VANET و نیازمندی‌های امنیتی آن را بیان می‌کند. بخش 3 جزئیات و مدل حملات را بیان می‌کند. بخش 4 تلاش‌های استانداردسازی را بیان می‌کند. بخش 5 راه‌حل‌های طبقه‌بندی را به شیوه‌ای منسجم بیان می‌کند. بخش 6 به تجزیه‌وتحلیل شکاف‌ها می‌پردازد. بخش 7 مسائل درحال ظهور و باز را بیان می‌کند و در بخش 8 نتیجه‌گیری بیان می‌شود.

2. ویژگی‌های  VANET، چالش‌های امنیتی و محدودیت‌ها

2.1 ویژگی‌های VANET

        VANET ها شبکه‌های ad hoc، بسیار پویا، با دسترسی کم به زیرساخت‌های شبکه و ارائه خدمات متعدد می‌باشند. حالت‌های ارتباطی در VANET که در شکل 2 نشان داده شده است می‌تواند به کلاس‌های خودرو به خودرو (V2V)، خودرو به زیرساخت (V2I) و ترکیبی طبقه‌بندی شود. در V2V، رسانه‌های ارتباطی استفاده شده، با زمان تاخیر کوتاه و نرخ انتقال بالا نشان داده شده‌اند. این معماری در حالات مختلف هشدار (ترمز اضطراری، برخورد، کاهش سرعت، و غیره) و یا در رانندگی مشارکتی استفاده شده است. در V2I شبکه وسایل نقلیه، برنامه‌های کاربردی با استفاده از زیرساخت RSU و از طریق پورتال اینترنتی مشترک ارتباط برقرار می‌کنند. حالت ترکیبی، ترکیبی از دو روش قبلی است. ویژگی‌های VANET بررسی شده در [1-6] را می‌توان به دو گروه تقسیم کرد: 1) توپولوژی شبکه و روش ارتباطات یا 2) وسایل نقلیه و رانندگان.