[論文レビュー] Survey on Vehicular Ad Hoc Networks and Its Access Technologies Security Vulnerabilities and Countermeasures

Kaveh Bakhsh Kelarestaghi, Mahsa Foruhandeh+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 4, 2019

Vehicular Ad Hoc Networks (VANETs)参考文献 147被引用数 24

ひとこと要約

本稿は、DSRC、5G、VLC、Bluetooth、衛星ラジオを含む、車両adhocネットワーク（VANETs）およびそのアクセス技術におけるセキュリティ脆弱性と対策について包括的なサーベイを提供している。ネットワーク層にわたるエンドツーエンドのセキュリティ分析を統合し、アクセス技術における攻撃表面を特定し、最適なセキュリティとパフォーマンスを実現するための異種統合を提案する。

ABSTRACT

In this study, we attempt to add to the literature of Connected and Automated Vehicle (CAV) security by incorporating the security vulnerabilities and countermeasures of the Vehicular Ad hoc Networks (VANETs) and their access technologies. Compounding VANETs and modern vehicles will allow adversaries to gain access to the in-vehicle networks and take control of vehicles remotely to use them as a target or a foothold. Extensive attention has been given to the security breaches in VANETs and in-vehicle networks in literature but there is a gap in literature to assess the security vulnerabilities associated with VANETs access technologies. That is, in this paper we contribute to the CAV security literature in threefold. First, we synthesize the current literature in order to investigate security attacks and countermeasures on VANETs as an ad hoc network. Second, we survey security challenges that emerge from application of different VANETs access technologies. To augment this discussion, we investigate security solutions to thwart adversaries to compromise the access technologies. Third, we provide a detailed comparison of different access technologies performance, security challenges and propound heterogeneous technologies to achieve the highest security and best performance in VANETs. These access technologies extend from DSRC, Satellite Radio, and Bluetooth to VLC and 5G. The outcome of this study is of critical importance, because of two main reasons: (1) independent studies on security of VANETs on different strata need to come together and to be covered from a whole end-to-end system perspective, (2) adversaries taking control of the VANETs entities will compromise the safety, privacy, and security of the road users and will be followed by legal exposures, as well as data, time and monetary losses.

研究の動機と目的

• VANETアクセス技術に特有のセキュリティ脆弱性に関する文献におけるギャップを埋めるため。
• アドホックネットワーク層にわたる既存のVANETセキュリティ攻撃および対策に関する研究を統合するため。
• VANETにおける多様なアクセス技術のパフォーマンスとセキュリティ課題を評価・比較するため。
• 連結および自動化車両（CAVs）における最適なセキュリティとパフォーマンスを達成するため、アクセス技術の異種統合を提案するため。

提案手法

• 複数のネットワーク層にわたるVANETセキュリティ脆弱性および対策に関する体系的文献レビュー。
• DSRC、5G、VLC、Bluetooth、衛星ラジオなどのアクセス技術を、そのセキュリティおよびパフォーマンス特性に基づいて分類。
• 各アクセス技術がもたらす攻撃表面（すなわち、なりすまし、ジャミング、中間者攻撃など）の分析。
• 暗号プロトコル、相互認証、アクセス制御メカニズムなどの既存のセキュリティソリューションの評価。
• 遅延、スループット、通信範囲、一般的な攻撃に対する耐性といった指標を用いた技術の比較評価。
• 耐障害性とパフォーマンスを向上させるために、複数の技術を統合する異種アクセスアーキテクチャの提案。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 DSRC、5G、VLC、Bluetooth、および衛星ラジオなどのVANETアクセス技術に関連する主なセキュリティ脆弱性は何か？
• RQ2 異なるアクセス技術は、VANETにおけるセキュリティ脅威をどのように促進または軽減するか？
• RQ3 複数のアクセス技術を統合する際のパフォーマンスのトレードオフとセキュリティ課題は何か？
• RQ4 異種アクセスアーキテクチャは、連結および自動化車両システム全体のセキュリティと信頼性をどのように向上させるか？
• RQ5 アクセス技術の脆弱性を介したリモートでのエンティティの改ざんを防ぐために、最も効果的な対策は何か？

主な発見

• VANETアクセス技術は、なりすましやジャミングを含む特異な攻撃表面をもたらし、これらは車両制御やデータ整合性の侵害に利用される可能性がある。
• 5GおよびVLCはDSRCやBluetoothに比べて高いデータレートと低い遅延を提供するが、なりすまし攻撃を防ぐためにより強固な認証メカニズムを要する。
• BluetoothおよびDSRCは、弱い暗号化および鍵管理プロトコルのため、リプレイ攻撃および中間者攻撃に対して脆弱である。
• 衛星ベースのアクセス技術は広域カバレッジを提供するが、信号なりすましおよびサービス拒否攻撃に対して脆弱である。
• アクセス技術の異種統合は、通信モード間のフォールバックおよび冗長性を可能にすることで、大幅に耐障害性を向上させる。
• 相互認証および軽量暗号化などの暗号プロトコルは、車両間通信および車両インfraストラクチャ通信を保護するために不可欠である。