تحقیق بررسی چالشهای امنیتی در شبکه های موردی وسایل نقلیه

توضیحات

 عنوان فارسی: بررسی چالشهای امنیتی در شبکه های موردی وسایل نقلیه

• چکیده
• فصل 1: مقدمه
•  شرح مسأله
•  انواع شبكه خودرویی
•  شبكه های خودرویی سلولی
•  شبكه های خودرویی اختصاصی
•  شبكه های بین خودرویی موردی
•  شبکه های موردی وسایل نقلیه
•  ویژگی های شبکه موردی وسایل نقلیه
• فصل 2: تعاریف و انواع شبکه های VANET
•  مقدمه
•  پروتکل‏های مورد استفاده
•  (AODV) Adhoc on demand distance vector routing protocol
•  Secure Ring Broadcast یا SRB
•  گره‏های حلقه‏ی امن (SRN)
•  گره‏های خارجی (ON)
•  گره‏های داخلی (IN)
•  (DRNS) Direct Route Node Select
•  GVGrid: A QOS Routing for VANETs
•  DOLPHIN for intervehicle communication system
•  (WTRP) A Wireless Token Ring Protocol
• فصل 3: کاربرد های شبکه های VANET
•  اهمیت شبکه های VANET
•  کاربرد های سیستم موردی
•  کاربردهای ایمنی الکترونیکی
•  کاربردهای رفاهی
•  کاربردهای مدیریت ترافیک
•  کاربردهای نگهداری و تعمیر و خدمات جانبی برای آسایش راننده
•  مهمترین زیر سیستم‏های مرتبط با پیشگیری از تصادفات و برخی محصولات تجاری
•  سیستم‏های پیشگیری از تصادفات در چهارراه‏ها و تصادفات جلو به عقب
•  سیستم‏های هشدار انحراف از خط
•  سیستم‏های شناسایی موانع
• فصل 4: چالش های شبکه موردی و مسأله امنیت
•  مقدمه
•  چالش‏های فنی و مکان‏یابی در VANET
•  چالش‌های VANET از منظر اجتماعی و اقتصادی
•  اهداف امنیت
•  احراز هویت(Authentication)
•  قابلیت اطمینان(Confidentiality)
•  تمامیت(Integrity)
•  قابلیت استفاده(Availability)
•  انکار ناپذیری(Nonrepudiation)
•  اعتبارسازی
•  تطابق داده‌ها
•  اختصاصی
•  محدودیت زمان واقعی
•  امنیت و حریم خصوصی
•  شبکه‌های موردی و چالش‌های امنیتی
•  حمله Port Change
•  حمله نابخردانه بر روی کلید
•  حمله آنالیز ترافیک
•  حمله Sybil
•  حمله ممانعت از خدمات(DOS)
•  حمله سیاه چاله(فرو چاله)
•  ارسال انتخابی
•  حمله فریب
•  نرم افزارهای مخرب(تروجان)
•  پخش هرزنامه(Spamming)
•  رانندگان حریص(Greedy)
•  حمله های مخرب(Malicious Attacker)
•  تغییر هویت(Masquerading):
•  جعل سیستم موقعیت یاب جهانی(GPS Spoofing)
•  افراد موذی(Pranksters)
•  حمله هجوم
•  نقاب(تغییرقیافه)
•  حمله جعل هویت گر
•  حمله سرکوب
•  تغییر
•  پخش مجدد
•  بازی حقه  GPS
•  تونل
•  افشای آیدی
•  حمله زمان بندی
•  حمله صفحه اصلی
•  انسان دروسط حمله
•  حمله تحلیل ترافیک
•  حمله اجتماعی
•  نیروی بی رحم
•  اطلاعات ساختگی
•  حمله تله پولی ( مالی )
• فصل 5: نتیجه گیری
• مراجع

چکیده

شبكه های موردی شبكه هایی هستند كه برای مسیریابی از هیچ عنصر كمكی شبكه ای استفاده نمی كنند. بلكه در این شبكه ها خود گره های شركت كننده در شبكه وظیفه مسیریابی شبكه را به عهده دارند. امنیت در شبكه های موردی از وضعیت ویژه ای برخوردار است. زیرا دراین شبكه ها علاوه بر تمامی مشكلات موجود در شبكه های با سیم، با مشكلات امنیتی همچون سادگی شنود و تغییر اطلاعات در حال انتقال، امكان جعل هویت افراد، شركت نكردن و یا تخریب عملیات مسیریابی، عدم امكان استفاده از زیرساختهای توزیع كلید رمزنگاری و غیره مواجه می شویم. یكی از مهمترین موارد امنیتی در شبكه های موردی، ارائه یك الگوریتم مسیریابی امن در این شبكه هاست. در چند سال اخیر تلاش زیادی برای ارائه یك الگوریتم مسیریابی امن در شبكه های موردی انجام شده است. از این میان می توان به پروتكلهای ARAN ،SAODV ،SRP ،Ariadne ،SEAD و غیره اشاره كرد. ولی هر كدام از آنها دارای مشكلات خاص مربوط به خود می باشند و همچنان كمبود یك الگوریتم كه هم از لحاظ امنیت و هم از لحاظ كارایی شبكه در حد قابل قبولی باشد احساس می شود.

واژه‌های كلیدی: امنیت، شبکه‌های موردی وسیله نقلیه، تهدید، حمله به شبکه، تجهیزات کنار جاده(RSU).

مقدمه

شرح مسأله

بدون شك ویژگی ها و قابلیت های شبكه ای، یكی از پارامترهای مهم خودروهای آینده هستند. همان طور كه در یك اداره یا خانه تجهیزات مختلف به هم شبكه می شوند؛ خودروها نیز در هنگام حركت، یك نود از شبكه خواهند بود و می توانند طیف وسیعی از اطلاعات مانند وضعیت آب وهوا، ترافیك، داده های مالتی مدیا، سیگنال های هشدار و هر نوع اطلاعات قابل تصور دیگر (حتی به روزرسانی ضد ویروس اسمارت فون از طریق اتصال به اینترنت خودرو كناری) را مبادله كنند. چندین روش برای شبكه كردن خودروها وجود دارد كه هریك مزایا و معایب خاص خود را دارند.

• انواع شبكه خودرویی

ارتباط میان خودروها با دنیای خارج و ارتباط میان خودروها در هنگام حركت، رؤیای قدیمی بشر بوده است و تاریخچه نخستین تلاش ها برای تحقق این رؤیا به بیش از چهل سال پیش برمی گردد. در آن زمان با نصب یك آنتن روی خودروهای خاصی مانند خودروهای پلیس یا اورژانس و تنظیم كردن آنتن ها روی یك فركانس خاص در یك محدوده جغرافیایی، سعی می كردند یك ارتباط رادیویی و شبه تلفنی را ایجاد كنند. در سال 1999 كمیسیون ارتباطات فدرال ایالات متحده  با تصویب استانداردها و پهنای باند لازم برای ارتباط خودروها با تجهیزات ثابت كنار جاده، عملاً فاز جدیدی از شبكه های بین خودرویی را ایجاد كرد كه این حركت با تصویب استاندارد DSRC  در سال 2003 تكمیل شد.

در این استاندارد پهنای باند 5,9 گیگاهرتز به ارتباطات بین خودرویی اختصاص یافته است و روی این فركانس بین 5،850 گیگاهرتز تا 5،926 گیگاهرتز تعریف می شود كه یك كانال به صورت ویژه به افزایش ضریب امنیت خودروها و سایر كانال ها به كاربردهای خاص، اختصاص یافته است. پس از این رخدادها، انواع ارتباطات میان خودروها براساس فناوری ها و زیرساخت های متفاوت مطرح شده و هریك مسیری جداگانه برای توسعه و مجهز كردن خودروها به امكانات شبكه ای در پیش گرفتند. اگر بخواهیم شبكه های خودرویی را براساس رسانه انتقال اطلاعات تقسیم بندی كنیم، به سه دسته كلی می رسیم: شبكه های مبتنی بر امواج رادیویی  مبتنی بر مكان یابی  و مبتنی بر حسگرها و تراشه های داخلی تقسیم بندی بعدی شبكه های بین خودرویی می تواند براساس زیرساخت شبكه باشد. در این تقسیم بندی سه نوع شبكه كلی سلولی، اختصاصی و موردی داریم.

• شبکه های موردی در سه دسته بندی مختلف

• شبكه های خودرویی سلولی

در شبكه های سلولی از فناوری های  G3، 4G و GSM استفاده می شود و به طور عمده اپراتورهای تلفن همراه و سرویس دهنده های باندپهن موبایل بازیگران اصلی این حوزه هستند. همان طور كه در شكل 1 مشخص است در كنار جاده یك سری ایستگاه مركزی ثابت  وجود دارد كه می توانند به اینترنت و شبكه های درون شهری متصل باشند. خودروها از طریق امكانات موبایل می توانند به این ایستگاه ها متصل شده و اطلاعات ترافیكی یا آب وهوا را دریافت كنند. همچنین می توانند به اینترنت متصل شده و از طریق سرویس های كلاود به شبكه محل كار یا خانه دسترسی پیدا كنند. مزیت این شبكه ها استفاده از زیرساخت های آماده موبایل و باندپهن G4 و افزایش سرعت و پهنای باند، این نوع شبكه ها رواج و استقبال بیشتری را شاهد باشند. عیب بزرگ شبكه های سلولی عدم امكان استفاده برای كاربردهای ایمنی خودروها به خاطر تأخیرهای ذاتی این نوع شبكه ها است اما چنین شبكه هایی برای استفاده های معمول مانند استفاده از اینترنت و سرگرمی بسیار مناسب هستند.

• شبكه های خودرویی سلولی

• شبكه های خودرویی اختصاصی

در شبكه های اختصاصی، یك شركت ثالث می تواند با نصب تجهیزات ثابت كنار جاده ها یا در تقاطع ها و ایجاد یك سری ایستگاه های سرور و نصب رابط ها در خودروها، بین خودروها و دنیای خارج ارتباط برقرار كند(شكل2).

سیستم VICS در ژاپن نمونه ای از این نوع شبكه ها است كه اطلاعات ترافیكی را از خودروهای مختلف جمع آوری كرده و به یك سیستم مركزی هدایت می كند. سیستم مركزی به صورت هوشمند؛ پس از تجزیه و تحلیل اطلاعات دریافتی وضعیت ترافیكی جاده ها و خیابان های مختلف، اطلاعات مورد نیاز سایر راننده ها را استخراج كرده و دوباره به ایستگاه ها كاری كنار جاده ها ارسال می كند تا خودروها این اطلاعات را دریافت و برای مسیرهای بعدی خود تصمیم گیری كنند. این نوع شبكه ها معایب زیادی دارند. هزینه بالای نصب و راه اندازی تجهیزات و زیرساخت لازم در تمام جاده ها و مراكز اصلی تردد خودروها، تأخیر در ارسال و دریافت اطلاعات و تأخیر در دسترسی به اطلاعات استخراج شده از وضعیت ترافیكی جاده ها و الگوریتم های هوشمند مربوط به محاسبات، برخی از معایب شبكه های خودرویی اختصاصی هستند.

• شبكه های خودرویی اختصاصی

• شبكه های بین خودرویی موردی

ایده اولیه شبكه های VANET برای نخستین بار در سال 1998 توسط یك گروه مهندسی به نام Delphi Delco Electronics Systems با همكاری شركت آی بی ام مطرح شد. شبكه VANET با استفاده از امواج رادیویی انواع ارتباط های خودرو به خودرو (V2V) و خودرو به زیرساخت (V2I) را ایجاد می كند. خودروها به صورت كاملاً خودمختار با یكدیگر ارتباط برقرار كرده و یك شبكه غیرساختارمند بی سیم ایجاد می كنند (شكل 3)

• شمایی كلی از شبكه های بین خودرویی موردی (VANET)

تفاوت اصلی شبكه های VANET با شبكه های سلولی و اختصاصی این است كه هیچ ایستگاه یا نود مركزی، مدیریت و كنترل شبكه را برعهده ندارد و شبكه از یك سری خودرو (در اینجا فرض كنید نود شبكه) تشكیل شده كه متحرك بوده و جای ثابتی ندارند و هیچ یك نقش روتر یا اكسس پوینت را بازی نمی كنند. در حقیقت شبكه های VANET یك نوع خاص شبكه های  MANETs هستند كه نودهای آن خودروها خواهند بود. هر خودرو می تواند در هر لحظه خودروهای اطرافش را شناسایی كرده و با اتصال به آن ها یك شبكه تشكیل داده و ارتباطات لازم را برقرار كند. این خودرو كمی بعدتر با خودروهای جدید اطرافش یك شبكه دیگر ایجاد خواهد كرد. مبنای اصلی شبكه های VANET غیرساختارمند بودن آن ها و استفاده از استاندارد 802.11p و DSRC است. بنابراین این نوع شبكه ها به سرعت می توانند تغیر توپولوژی داده و با توجه به این كه از نظر مصرف انرژی و منابع محاسباتی مشكلی ندارند، انعطاف پذیری زیادی ایجاد كنند. برای نمونه ، یك خودرو می تواند همزمان به چندین شبكه VANET متصل باشد و اطلاعات لازم را دریافت كند. محدود ه های جغرافیایی شبكه VANET می تواند دایره هایی به شعاع حداكثر چند كیلومتر باشد و هر خودرو می تواند برای مثال با خودروهای جلویی در فاصله دو یا سه كیلومتر ارتباط برقرار كند.

VANET سه كاربرد اصلی و مشخص دارد:

• ایمنی (safety)
• راحتی (Convenience)
• تجاری (Commercial)

بنابراین، یك ویژگی دیگر این نوع شبكه ها برد كوتاه آن است. در شبكه های VANET می توان به ایستگاه های مركزی (BS) یا اینترنت نیز متصل شد و با آن ها تبادل اطلاعات كرد، اما مبنای اصلی شبكه، ارتباطات بین خودرویی است.

VANET یكی از اجزای اصلی سیستم های حمل ونقل هوشمند (Intelligent Transportation Systems) است و در چند سال اخیر تحقیقات و پروژهش های زیادی روی آن انجام شده است و امیدهای فراوانی به آن وجود دارد. علت این اهمیت نیز ارتباط مستقیم این نوع شبكه ها با ایمنی خودروها و ترافیك است.

• شبکه های موردی وسایل نقلیه

یک شبکه موردی وسایل نقلیه (VANET) یک شکل از شبکه های موردی بی سیم (MANETs) می‌باشد که ارتباط بین وسایل نقلیه در نزدیکی هم، بین وسایل نقلیه و تجهیزات ثابت موجود در طول مسیر را که به نام تجهیزات کنار جاده ای (RSU) شناخته می شوند،  فراهم می کند. شکل 1 معماری شبکه موردی وسایل نقلیه را نشان می دهد. هر گره به عنوان مثال یک وسیله نقلیه یا تجهیزات کنار جاده ای با گره های دیگر در یک مرحله یا چند مرحله در ارتباط است. این شبکه ها با هدف افزایش ایمنی رانندگی و ارائه خدمات آسایشی به مسافران طراحی شده است. در VANET انواع ارتباطات به شرح زیر است:

ارتباطات وسیله نقلیه با وسایل نقلیه (V-V) یا ارتباطات بین وسایل نقلیه.

ارتباطات  وسیله نقلیه با زیرساختها (V-I) یا ارتباطات وسیله نقلیه با تجهیزات کنار جاده ای.

ارتباطات بین تجهیزات کنارجاده ای.

ارتباطات رادیویی مورد استفاده دارای برد کوتاه اختصاصی (DSRC) می باشد.DSRC/WAVE بخشی از ابتکار عمل اختیارات ادغام شده زیر ساخت وسایل نقلیه بزرگراه های فدرال(VII) است و از ارتباطات بین وسایل نقلیه(V-V) و ارتباطات بین وسایل نقلیه و تجهیزات کنار جاده ای(VI) برای سیستم های حمل و نقل هوشمند در حال ظهور(ITS) پشتیبانی می کند. سیستم DSRC/WAVE نقاط ضعف در زیرساخت های بی سیم را با کمک زمان تاخیر کم، جغرافیایی محلی، نرخ داده بالا، و ارتباطات موبایلیتی بالا حذف می کند. IEEE 802.11p شکل بهبود یافته استاندارد IEEE 802.11 برای اضافه کردن دسترسی بی سیم در محیط های وسایل نقلیه (فضای آزاد) (WAVE) است.  این تعاریف باعث ارتقاء 802.11 و پشتیبانی از نرم افزارهای کاربردی سیستم های حمل و نقل هوشمند(ITS) می گردد.  این عمل شامل تبادل داده ها بین وسایل نقلیه با سرعت بالا و بین وسایل نقلیه و زیرساخت های کنار جاده ای در مجوز باند ITS از 5.9  گیگاهرتز(5.85-5.925 GHz) می شود.IEEE 1609 یک استاندارد لایه بالاتر بر اساس IEEE 802.11p است.

• ویژگی های شبکه موردی وسایل نقلیه

 ویژگی های شبکه موردی وسایل نقلیه به شرح زیر است:

• موبایلیتی بالا با محدودیت توپولوژی جاده.
• به طور بالقوه اندازه شبکه نامحدود است.
• انتقال اطلاعات حساس به زمان.
• دسترسی به موقعیت دقیق(GPS).
• بدون مسائل مربوط به نیرو.
• استقرار در طول مسیر جاده ها.
• محدوده اتصال در مقیاس بزرگ و تعداد زیادی از گره ها.

امنیت  شبکه موردی وسایل نقلیه یک مسئله حیاتی است چرا که انتقال اطلاعات در محیط های بی‌سیم صورت می گیرد.  این به منزله نصب امکانات بی سیم با برد کوتاه در وسایل نقلیه، تجهیزات کنار جاده ای (RSUs) و مراکزی که مسئول ثبت هویت و مدیریت می باشد.  پروژه شبکه موردی وسیله نقلیه توسط صنایع مختلف، دولت ها، و مؤسسات علمی سراسر جهان در طول چندین سال به کار گرفته شده است. اما شبکه موردی وسایل نقلیه مستعد ابتلا به تجسس مزاحمان از حمله استراق سمع تا هرزه نگاری، دستکاری و دخالت به دلیل عدم وجود زیرساخت های اساسی و مدیریت متمرکز است.

شبکه موردی وسایل نقلیه فاقد منبع انرژی بسیار بالا، زیرساخت های ثابت و اتصال مداوم است. همچنین، هیچ مسیر ثابتی بین گره های متحرک به عنوان اینکه آن شبکه متصل/جدا شده باشد، وجود ندارد. بنابراین، ارتباطات وسایل نقلیه ذاتا نسبت به اکثر تهدیدات آسیب پذیر است. ارتباط شبکه موردی وسایل نقلیه به طور کامل از تکنولوژی بی سیم یعنی  Wi-Fiو DSRC برخوردار است. هر گره هوشمند در محدوده انتقال یک گره فرستنده به طور بالقوه می تواند پیام را بر روی همان اتصال بی سیم دریافت نماید. این موارد اغلب منجر به بروز حمله های نافعال( مانند استراق سمع، آنالیز ترافیک شبکه)، حمله های فعال(حمله پخش) و یا ترکیبی از هر دو می شود. محیط های بی سیم باعث می شود که تشخیص تفاوت بین رفتار های مخرب و رفتار عادی(واقعی) مشکل شود. گره‌های مخرب می تواند عمداً بسته ها را رها و یا بسته را دور بیندازد. نوع رفتار مشابه می تواند باتجربه تر در یک شبکه بی سیم باشد زیرا پهنای باند محدود، لینک های ضعیف و گره ها متحرک می باشد.

مسیریابی در شبکه موردی وسایل نقلیه نیز دارای آسیب پذیری است.  مسیریابی در شبکه موردی وسایل نقلیه می تواند unicast (تک پخشی/تک مسیره)،  multicast(چند پخشی/چند مسیره)، geocast (مسیریابی بر اساس موقعیت جغرافیایی)، mobicast (مسیریابی بر اساس کم هزینه ترین مسیر)، و یا broadcast (مسیریابی انتشاری) باشد. پروتکل های مسیریابی تک مسیره به کمترین تاخیر و تأخیر محدود طبقه بندی شده است. پروتکل مسیریابی تک مسیره با کمترین تاخیر بر ساخت یک مسیر با داشتن حداقل تأخیر در حداقل زمان دلالت دارد. پروتکل مسیریابی تأخیر محدود با بکارگیری تکنیک حمل رو به جلو برای کاهش استفاده از کانال در یک زمان تاخیر محدود دلالت دارد. پروتکل مسیر یابی چند مسیره در شبکه موردی وسایل نقلیه یک بسته را از چند مسیر یک وسیله نقلیه متحرک برای تمام وسایل نقلیه عضو چند مسیره ارسال می نماید. در مسیریابی geocast بسته ها از یک وسیله نقلیه مبدأ به وسایل نقلیه ای که در یک منطقه جغرافیایی خاص قرار گرفته اند تحویل داده می شود. پروتکل مسیریابی Mobicast نیز در شبکه موردی وسایل نقلیه وجود دارد. گره های میانی می توانند یک مسیر با حداقل هزینه را برای رسیدن به مقصد ارائه دهند ضمن اینکه از ترافیک برای گره نیز ممانعت به عمل آید. گره های میانی مخرب ممکن است به عمد بسته را رها نمایند. برای سیستم های مسیریابی مبتنی بر جدول، گره های مخرب ممکن است اطلاعات نادرست فراهم نمایند تا جداول مسیریابی سایر گره ها را به خطر اندازد. یک سیستم ایمن باید از موارد دریافت شده از یک منبع قابل اعتماد، مطمئن و توسط سایر منابع در طول مسیر دستکاری نشده است.

 توجه:

• برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
• لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.

سفارش تحقیق

به منظور سفارش تحقیق مرتبط با رشته تخصصی خود بر روی کلید زیر کلیک نمایید.

سفارش تحقیق