Secure Data Aggregation in Vehicular-Adhoc Networks: A Survey

AbstractVehicular ad hoc networks (VANETs) are an upcoming technology that is gaining momentum in recent years. That may be the reason that the network attracts more and more attention from both industry and academia. Due to the limited bandwidth of wireless communication medium, scalability is a major problem. Data aggregation is a solution to this. The goal of data aggregation is to combine the messages and disseminate this in larger region. While doing aggregation integrity of the information can not be easily verified and attacks may be possible. Hence aggregation must be secure. Although there are several surveys covering VANETs, they do not concentrate on security issues specifically on data aggregation. In this paper, we discuss and analyse various data aggregation techniques and their solutions

Summarizing sensors data in vehicular ad hoc networks

International audienceThis article focuses on data aggregation in vehicular ad hoc networks. In such networks, sensor data are usually produced and exchanged between vehicles in order to warn or inform the drivers when an event is detected (e.g., accident, emergency braking, parking space released, vehicle with non-functioning brake lights, etc.). In the following, we present a solution to aggregate and store these data in order to have a history of past events. We therefore use Flajolet-Martin sketches. Our goal is to generate additional knowledge to assist drivers by providing them useful information even if no event is transmitted by vehicles in the vicinity

Data Aggregation System for Distributing Inter-Vehicle Warning Messages

The use of ad hoc networking technology in the automotive environment enables new promising services, mainly providing information to the driver increasing vehicle safety. This will lead to a high number of message transmissions and therefore to a high network load. In this context, data aggregation is an interesting approach which reduces the number of packets transmitted drastically by combining several messages related to the same event into one aggregate message. 1. Introduction and Relate

Kontextbereitstellung in Automobilen Ad-hoc Netzen

Je detaillierter ein Fahrer über den Streckenabschnitt informiert ist, den er in naher Zukunft befahren wird, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass er rechtzeitig und angemessen auf komplexe Verkehrssituationen reagiert. Die umfassende Verfügbarkeit von qualitativ hochwertigen Kontextinformationen im Fahrzeug leistet vor diesem Hintergrund einen wichtigen Beitrag zur Erhöhung der Verkehrssicherheit und -effizienz. Ziel dieser Arbeit ist eine zuverlässige Vorhersage der zukünftigen Fahrsituation auf Basis des gemeinschaftlich bekannten Wissens der Verkehrsteilnehmer. Dabei steht die Verwaltung ortsbezogener Kontextinformationen, die Fusion von verschiedenartigen Informationsquellen, sowie die Problematik der Verteilung der von den Fahrzeugen erzeugten Kontextinformationen über automobile Ad-hoc Netzen im Fokus der Arbeit. Aufbauend auf einer formalen Lösungsspezifikation beschreibt die Arbeit einen zweistufigen Bewertungsprozess, der es erlaubt, auf Basis verteilter Sensorbeobachtungen unterschiedlicher Fahrzeuge ein Wahrscheinlichkeitsmaß für das Eintreten eines konkreten Zustands eines relevanten Fahrkontexts abzuleiten. Die räumlichen und zeitlichen Eigenschaften des Kontextaspekts werden dabei gewichtet interpoliert. Anschließend werden auf Basis eines Bayesschen Netzes die kausalen Zusammenhänge unterschiedlicher Kontextaspekte quervalidiert. Zudem wird aufgezeigt, wie Kontextinformationen zwischen Fahrzeugen in einem automobilen Ad-hoc Netzwerk ausgetauscht werden können. Das aus drahtgebundenen Netzen bekannte Konzept der Nutzenmaximierung des Netzwerks wird hierzu auf die speziellen Charakteristika automobiler Netze erweitert. Es wird zudem eine schichtenübergreifende Lösungsarchitektur vorgestellt, die situationsadaptiv sowohl kurze Latenzzeiten für kritische Nachrichten, als auch eine nachhaltige Skalierbarkeit des Netzes in Szenarien mit geringen und hohen Fahrzeugdichten sicherstellt. Der Kanalzugriff und die Verbreitung der Kontextinformationen im Netzwerk basieren dabei auf einer situationsabhängigen Bewertung des Anwendungsnutzens der zu übertragenden Nachrichten. Mit Hilfe von Simulationen wird das Verhalten des Systems bewertet. Durch eine ontologiebasierte Verwaltung wird auch nichtfahrzeugbezogenen Systemen eine domänenübergreifende Nutzung der Sensorinformationen und kausalen Zusammenhänge ermöglicht

VANET-enabled eco-friendly road characteristics-aware routing for vehicular traffic

There is growing awareness of the dangers of climate change caused by greenhouse gases. In the coming decades this could result in numerous disasters such as heat-waves, flooding and crop failures. A major contributor to the total amount of greenhouse gas emissions is the transport sector, particularly private vehicles. Traffic congestion involving private vehicles also causes a lot of wasted time and stress to commuters. At the same time new wireless technologies such as Vehicular Ad-Hoc Networks (VANETs) are being developed which could allow vehicles to communicate with each other. These could enable a number of innovative schemes to reduce traffic congestion and greenhouse gas emissions. 1) EcoTrec is a VANET-based system which allows vehicles to exchange messages regarding traffic congestion and road conditions, such as roughness and gradient. Each vehicle uses the messages it has received to build a model of nearby roads and the traffic on them. The EcoTrec Algorithm then recommends the most fuel efficient route for the vehicles to follow. 2) Time-Ants is a swarm based algorithm that considers not only the amount of cars in the spatial domain but also the amoumt in the time domain. This allows the system to build a model of the traffic congestion throughout the day. As traffic patterns are broadly similar for weekdays this gives us a good idea of what traffic will be like allowing us to route the vehicles more efficiently using the Time-Ants Algorithm. 3) Electric Vehicle enhanced Dedicated Bus Lanes (E-DBL) proposes allowing electric vehicles onto the bus lanes. Such an approach could allow a reduction in traffic congestion on the regular lanes without greatly impeding the buses. It would also encourage uptake of electric vehicles. 4) A comprehensive survey of issues associated with communication centred traffic management systems was carried out

Nuevas herramientas de seguridad cooperativa para redes Ad-Hoc vehiculares

La seguridad vial es un tema de interés general. Pese al éxito de las medidas aplicadas hasta el momento, las cifras de siniestralidad vial en la Unión Europea siguen siendo inaceptables. Si a la fundamental cuestión de los accidentes se le suman los atascos, la conclusión es que las carreteras conllevan una compleja problemática que requiere una solución urgente tanto por las consecuencias en las pérdidas de vidas, como por su negativo efecto en la economía y en el medioambiente. No es raro pues que el problema sea objeto de creciente atención, y que exista un Programa de Acción Europeo de Seguridad Vial que se centra en: mentalizar a los usuarios para que tengan un comportamiento más responsable (mayor cumplimiento de la normativa y menor tolerancia ante los comportamientos peligrosos), aumentar la seguridad de los vehículos mediante el apoyo a los avances técnicos y mejorar las infraestructuras viales gracias a las Tecnologías de la Información y la Comunicación. Como propuesta para este último objetivo, surgen las redes ad-hoc vehiculares o VANETs (Vehicular Ad-hoc NETworks), en las que los vehículos se comunican entre sí para prevenir y/o evitar circunstancias adversas en las carreteras y lograr una gestión más eficiente del tráfico. Para que este tipo de redes llegue a convertirse en una tecnología real que garantice la seguridad pública en las carreteras, son necesarias diversas herramientas de seguridad de las comunicaciones que las protejan de los posibles tipos de ataques, entre los que destacan: ataques a la red que pongan en peligro su conectividad, ataques a la privacidad y anonimato de los usuarios, y ataques al contenido de la información que modifiquen su contenido. El propósito fundamental de la presente memoria es la propuesta de nuevas herramientas que permitan proteger las VANETs frente a dichos ataques, asegurando en la medida de lo posible que la información generada en ellas, así como su retransmisión se realice correctamente. Como resultado principal de esta investigación, y en colaboración con otras investigaciones, destaca VAiPho (VANET in Phones), que es una herramienta para la asistencia a la conducción que permite crear una red ad-hoc vehicular real y segura, utilizando únicamente teléfonos móviles inteligentes. En su estado actual, VAiPho hace factible el despliegue de las VANETs principalmente en entornos urbanos y con aplicación en detección de atascos y plazas de aparcamiento libres y de vehículo aparcado. Dicha herramienta es el origen de una patente de la Universidad de La Laguna ya licenciada a una empresa. Esta Tesis incluye un análisis de diversos mecanismos de seguridad necesarios para desplegar una VANET confiable y funcional en la que los nodos sean totalmente autónomos e independientes, proponiéndose una serie de nuevos protocolos, algunos de los cuales hacen uso de soluciones basadas en Criptografía. La primera parte de esta memoria presenta un estudio de diferentes técnicas de fomento de la cooperación para animar a los usuarios a participar en las funcionalidades básicas de la red como por ejemplo la retransmisión de paquetes de información, ya sea de valor añadido o de seguridad vial. Nuestro principal objetivo en esta parte es que los nodos sean capaces de desplegar la VANET con un alto nivel de productividad, permitiendo el intercambio de información sobre los eventos que surgen en la carretera, e incrementando el alcance del rango de cobertura de los nodos dentro de la red. En concreto se presentan diferentes estrategias para motivar a los nodos a participar en la retransmisión correcta de paquetes, además de para asegurar una mayor disponibilidad y calidad de la red. En la segunda parte del documento se discute la necesidad de proteger el contenido de la información retransmitida en la VANET mediante técnicas de agregación de datos. Cuando los nodos reciben un paquete no son capaces de determinar si el nodo que lo generó tenía buena o mala intención, por lo que no les resulta fácil descubrir si la información que contiene es fiable o no. Por tanto, un protocolo que garantice la veracidad de la información sin suponer un retardo importante es esencial para poder desplegar y asegurar el funcionamiento de este tipo de redes. En este trabajo se propone la verificación probabilística para mejorar la eficiencia del proceso. Además, con el objetivo de disminuir el tiempo necesario para generar la información, se utiliza una estructura de grupo que permite manejar de forma eficaz los paquetes agregados generados. Finalmente se presenta la implementación de algunos de los mecanismos pro\-pues\-tos en teléfonos móviles inteligentes. Los resultados obtenidos en entornos reales son usados para perfeccionar simulaciones NS-2 a gran escala, proporcionando una visión de los protocolos de seguridad que mejor se adaptan a las características de las VANETs. Además dicha implementación ofrece la posibilidad de desplegar una VANET real y segura de manera rápida y económic