[论文解读] A Survey on Software-Defined VANETs: Benefits, Challenges, and Future Directions

Wafa Ben Jaballah, Mauro Conti+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 9, 2019

Vehicular Ad Hoc Networks (VANETs)被引用 33

一句话总结

本综述评估 SDVN 架构、其优点与挑战，分析安全威胁，并为在 5G 圈定下的安全、可编程的车载网络勾勒未来研究方向。

ABSTRACT

The evolving of Fifth Generation (5G) networks isbecoming more readily available as a major driver of the growthof new applications and business models. Vehicular Ad hocNetworks (VANETs) and Software Defined Networking (SDN)represent the key enablers of 5G technology with the developmentof next generation intelligent vehicular networks and applica-tions. In recent years, researchers have focused on the integrationof SDN and VANET, and look at different topics related to thearchitecture, the benefits of software-defined VANET servicesand the new functionalities to adapt them. However, securityand robustness of the complete architecture is still questionableand have been largely negleted. Moreover, the deployment andintegration of novel entities and several architectural componentsdrive new security threats and vulnerabilities.In this paper, first we survey the state-of-the-art SDN basedVehicular ad-hoc Network (SDVN) architectures for their net-working infrastructure design, functionalities, benefits, and chal-lenges. Then we discuss these SDVN architectures against majorsecurity threats that violate the key security services such asavailability, confidentiality, authentication, and data integrity.We also propose different countermeasures to these threats.Finally, we discuss the lessons learned with the directions offuture research work towards provisioning stringent security andprivacy solutions in future SDVN architectures. To the best of ourknowledge, this is the first comprehensive work that presents sucha survey and analysis on SDVNs in the era of future generationnetworks (e.g., 5G, and Information centric networking) andapplications (e.g., intelligent transportation system, and IoT-enabled advertising in VANETs).

研究动机与目标

• 调研用于网络基础设施设计与功能性的最先进 SDVN 架构。
• 识别 SDVN 与 VANET 集成的优点与挑战，聚焦安全性与数据通信的可靠性。
• 分析对 SDVN 的安全威胁并提出对策。
• 讨论经验教训以及面向安全与鲁棒的未来研究方向的方向。

提出的方法

• 调查最先进的 SDVN 架构，并按与 5G、云/边缘计算、以及 NDN 的集成进行分类。
• 给出一个通用的 SDVN 架构，以说明数据平、控制平和应用平之间的组件与交互。
• 进行对 SDVN 的安全分析，包括仅来自 SDN 的威胁、仅来自 VANET 的威胁，以及二者集成带来的威胁，并讨论对策。
• 提供关于 SDVNs 中安全与隐私的经验教训和未来研究方向。

实验结果

研究问题

• RQ1 与传统 VANETs 相比，SDVN 架构的优点与挑战是什么？
• RQ2 SDVN 架构在面对安全威胁时表现如何，存在哪些对策？
• RQ3 哪些架构设计选择（如 5G、MEC、雾计算、NDN）最能解决 VANET 对时延、可靠性和可扩展性等要求？
• RQ4 在安全且鲁棒的 SDVNs 方面存在哪些未解的研究问题和未来方向？

主要发现

• SDVN 架构可以提升资源利用率并为 VANET 应用实现可编程网络。
• 由于集中控制器、潜在的分布式拒绝服务攻击以及数据平等实体之间的信任缺口，安全性仍然是 SDVN 的主要关注点。
• 本地化控制器和雾/边缘计算支持可以降低时延并提高对时间敏感 VANET 应用的鲁棒性。
• 与 5G、MEC/雾计算及其他范式的集成提供性能机会，但需验证并需仔细的安全考量。
• 需要对 SDVNs 的全面设计与安全分析，以引导未来研究朝向隐私保护与鲁棒的架构。