performance enhancement and security assistance for vanet using cloud computing

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>TRƯỜNG ĐẠI H C BÁCH KHOA HÀ N I </b>Ọ Ộ

<b>VIỆN CÔNG NGH THÔNG TIN VÀ TRUY N THÔNG </b>Ệ Ề

<b>--- </b>

<b>BÁO CÁO TIỂU LUẬN </b>

<b>ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY </b>

<b>LỚP CAO HỌC 2020B </b>

<b>Đề tài: PERFORMANCE ENHANCEMENT AND SECURITY </b>

<b>ASSISTANCE FOR VANET USING CLOUD COMPUTING </b>

<b>Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Bình Minh Học viên thực hiện: Lê Văn Thanh – 20202351M </b>

<b>Hà Nội – 2021 </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>MỤC L C </b>Ụ

1. Giới thi u ệ ... 1

2. Công trình liên quan ... 3

3. Đề ất ... 4 xu3.1. Đặc điểm c a VANET ủ ... 4

3.2. S i vehicular- adhocNet ử đổ ... 5

4. K t qu ế ả ... 8

5. K t lu n ế ậ ... 10

6. Tài li u tham kh o ệ ả ... 10

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b>DANH M C HÌNH V</b>ỤẼ

<b> </b>

Hình 1: Vehicular- adhocNet thơng thường ... 2

Hình 2: VANET được đề xuất ... 5

Hình 3: Đề xuất giao ti p giế ữa phương tiện và phương tiện ... 6

Hình 4: Đề xuất giao ti p giế ữa phương tiện và đường biên ... 7

Hình 5: Đỗ trễ phát sinh ... 8

Hình 6: Thơng lượng ... 9

Hình 7: Tỷ l b o m t ệ ả ậ ... 9

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

Mạng lưới phương tiện giao thông (adhocNet) được gọi là phương thức truyền thông tin n i b t b ng cách s dổ ậ ằ ử ụng các phương tiện giao thơng đóng một vai trị quan trọng trong s phát tri n cự ể ủa giao thông thông minh và an toàn, để tránh nh ng nguyên ữnhân d n t i tai n n không mong mu n. Mẫ ớ ạ ố ạng lưới tr giúp ợ lái xe và đi lại an toàn hơn; bằng cách cung c p thông tin chi tiấ ết đầy đủ ầ c n thi t cho vi c di chuy n, s ế ệ ể ửdụng thông tin t ừ các phương tiện gần đó và đơn vị bên đường. Nhưng do các vấn đềbảo m t phát sinh trong quá trình truy n thông tin bậ ề ằng các phương pháp thông thường của VANET, nên phương pháp thông thường dường như không hiệu qu . Vì ảvậy, bài báo đề xuất phương pháp VANET được sửa đổi s dử ụng điện toán đám mây thay cho thi t b ế ị bên đường để cung c p kh ấ ả năng bảo m t nâng cao trong vi c truyậ ệ ền thơng tin, do đó cải thiện hiệu suất của VANET nói chung. Việc đánh giá hiệu suất của phương pháp được đề xuất bằng cách s d ng NS-2 vử ụ ề c i thi n b o mả ệ ả ật, độ trễ và thông lượng chứng minh t m quan tr ng c a nó. ầ ọ ủ

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

2 Giao ti p thông qua ế VANET thường được th c hi n giự ệ ữa hai phương tiện hoặc phương ti n vệ ới cơ sở ạ t h ầng, thường là một đơn vị bên đường; điều này cung cấp thông tin rõ ràng v kề ịch b n th i gian thả ờ ực đang diễn ra trên đường và giúp tránh các tình hu ng gây tố ử vong. Thông thường, VANET ậ c p nhật thông tin cho phương tiện tiếp theo bằng cách s dử ụng các đơn vị bên đường có s n hoẵ ặc phương tiện trung gian được k t n Chia sế ối. ẻ thông tin liên quan đến tình hình giao thơng, thiên tai gây ra trên đường, bản đồ tuyến đường, bãi đậu xe, ... Thông tin được truyền qua bằng việc sử d ng m ng cụ ạ ục bộ không dây thông qua thi t b ế ị bên đường, vào m t sộ ố thời điểm nhất đị thông tin không được điều hướng đúng cách hoặc bị tấn công ho c snh ặ ửa đổi dẫn đến việc các gói tin khơng được gửi đi hoặc bị m t. ấ

Hình 1: Vehicular- adhocNet thơng thường

Vì v y, bài báo nh m mậ ằ ục đích đề xuất m t sộ ửa đổi trong VANET, b ng cách thay ằthế các đơn vị bên đường bằng điện toán đám mây, nhằm cải thiện hiệu suất và bảo mật.

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

3 2. Cơng trình liên quan

Yousefi và c ng s : trình bày cu c kh o sát vộ ự ộ ả ề những thách th c và vứ ấn đề trong các mạng hiện tại và đưa ra lời gi i thích ng n g n v t m quan trả ắ ọ ề ầ ọng vehicular- adhocNet.

Zeadally và c ng s : ộ ự khảo sát nêu chi ti t m t s l i ích nghiên c u gế ộ ố ợ ứ ần đây của vehicular- adhocNet.

Hartenstein và c ng s : nêu chi tiộ ự ết hướng d n d a trên vehicular- adhocNet ẫ ự . Li và c ng s : trình bày kh o sát chi ti t v các thuộ ự ả ế ề ật toán định tuy n dành cho ếvehicular- adhocNet tích h p mợ ạng di động và mạng cục bộ không dây.

Al-Sultan và c ng s : trình bày chi ti t các khái niộ ự ế ệm vehicular- adhocNet bằng cách cung c p mấ ột nghiên cứu so sánh v cùng ề chủ đề .

Martinez và các c ng s : mơ t các trình mơ phộ ự ả ỏng đượ ử ục s d ng cho hành trình bằng cách cung c p mấ ột cu c kh o sát và nghiên c u so sánh. ộ ả ứ

Eze và cộng ự s : tác gi trình bày chi tiả ết ý nghĩa và các chi tiết thiết y u liên quan ếđến tiềm năng của vehicular- adhocNet .

Bitamet và c ng s : VANET s dộ ự ử ụng điện toán đám mây trong việc hi n th c hóa ệ ựcác tuyến đường thay th v i vi c c i thi n hi u su t c a VANET ế ớ ệ ả ệ ệ ấ ủ được khám phá trong bài báo. Ông và c ng sộ ự là tác gi s d ng xác th c b o vả ử ụ ự ả ệ quyền riêng tư có điều kiện để loại trừ các vấn đề trong vi c b o v ệ ả ệ quyền riêng tư của VANETS.

Abdelgadir và c ng s : ộ ự khám phá cách định tuy n phù h p cho VANET mế ợ ở ột thành ph c ố ụ thể.

Contreras và c ng s : các gi i pháp c a d ộ ự ả ủ ữ liệu lớn có ý nghĩa trong việc x lý các ửvấn đề nổi lên trong VANET.

Hasrouny và c ng s và Samara và c ng sộ ự ộ ự giải quy t: các vế ấn đề ả b o m t liên ậquan đến vehicular- adhocNet .

Hahn và c ng s : ộ ự đưa ra các chi tiế ềt v các vấn đề an ninh trong s phát tri n cự ể ủa các h ệ thống giao thông thông minh.

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

4 3. Đề ất xu

Đề xuất sửa đổi VANET b ng cách sằ ửa đổi cách th c làm viứ ệc cơ bản của VANET thông thường, các thiết bị bên đường sẽ được thay thế bằng cách xen kẽ đơn vị phụ trợ v i các d ch vớ ị ụ điện toán đám mây được x lý b ng cách s d ng các thi t b ử ằ ử ụ ế ịđường biên, thi t bế ị đường biên đóng vai trị thay thế hoàn h o bả ằng cách cung cấp một phương thức truy n thơng tin an tồn nh m nâng cao kh ề ằ ả năng cung c p k p thấ ị ời các gói thơng tin.

3.1. Đặc điểm c a VANET ủ

VANET có khả năng tương tác với các phương tiện được k t nế ối và nó cũng có khả năng thực hiện đủtương tác với cơ sở hạ tầng RSU trong trường hợp theo phương pháp thơng thường, một số đặc điểm của nó làm cho h ệ thống là: - Giao ti p di n ra b ng cách s dế ễ ằ ử ụng phương tiện khơng dây địi hỏi một đường

truyền an toàn để tránh các truy c p khơng mong muậ ốn.

- VANET có tính chất di động nên r t khó hình dung v trí cấ ị ủa phương tiện và cấu trúc liên k t c a mế ủ ạng. Vì vậy, b o m t là r t c n thi t cho ả ậ ấ ầ ế VANET.

Việc cung c p b o mấ ả ật trong phương pháp thông thường của VANET gây ra s ựchậm tr không c n thi t làm gi m hi u su t c a h ễ ầ ế ả ệ ấ ủ ệ thống, gây ra s ự chậm tr khơng ễcần thi t trong q trình truyế ền các gói tin dẫn đến đường truy n b ngh n ề ị ẽ hoặc m t ấdữ liệu. Vì v y, cài ti n VANET ậ ế trở nên c n thiầ ết để đảm bảo đường truyền cũng như phân phối chúng trong thời gian dài. Điều này đã mở đường cho phương pháp được đề xuất thay thlà ế các thi t bịế bên đường bằng các thiết b ờng biên và sử ịđưdụng các d ch vị ụ điện tốn đám mây để ả c i thi n tính b o m t và hi u su t cệ ả ậ ệ ấ ủa VANET.

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

5 3.2. S ử đổi VANET

Hình 2: VANET được đề xuất

Phương pháp được đề xuất thay thlà ế thi t bị ế bên đường bằng thiết bị đường biên, do đó thiết bị đường biên khi nhận được bất k yêu c u d ch vỳ ầ ị ụ nào t bừ ất k ỳphương tiện nào sẽ phản hồi ngay lập tức mà khơng có bất kỳ sự chậm trễ nào và gửi tóm tắt q trình được thực hi n tệ ới dịch ụ điện toán đám mây. Bước dưới đây v giải thích các giai đoạn trong hỗ trợ bảo mật và nâng cao hiệu suất được cung cấp bởi đường biên và điện toán đám mây cho VANET.

Bước 1: Đối với mạng ( ) ch a m𝑁 ứ ộ ốt s lượng đáng kể phương tiện (V) trong đó V = { V<small> 1</small>, V<small> 2</small>,…, V<small> i</small>}, giao tiếp được ti n hành qua m ng không dây b ng cách s ế ạ ằ ửdụng thi t b ế ị đường biên thay vì RSU để khắc phục độ trễ trong truy n thơng tin và ềtruyền thơng tin nhanh chón.

Bước 2: The approximate member query filter(AMQF) đượ ử ục s d ng cho mục đích bảo mật ở cả vùng biên và phương tiện để loạ ỏi b các v truy c p trái phép và ụ ậtấn công gây m t thông tin. Mấ ọi phương tiện trong m ng gi l i AMQF c a t t c ạ ữ ạ ủ ấ ảcác phương tiện đang hiện hành trong m ng và t ghi danh vào thi t b ạ ự ế ị đường biên

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

6 gần đó mỗi khi nó đi vào khu vực của nút đường biên và các nút đường biên cập nhật thơng tin bảng danh sách xe được duy trì, đăng ký bao gồm m t nh n d ng cho ộ ậ ạphương tiện (𝑉𝑖𝑑). Nút đường biên trong phản hồi cung cấp một khóa cơng khai chung cho t t c ấ ả các phương tiện trong khu vực đường biên.

Bước 3: Phương tiện yêu cầu tương tác với phương tiện hoặc đường biên phải được AMQF xác định xem đó là kẻ ấn cơng hay thành viên. Sau khi nó đượ t c tìm thấy là thành viên thơng qua 𝑉𝑖𝑑, sau đó tiến hành xác nh n mậ ở đường cho việc truyền và nh n thông tin. N u không ậ ế phải là thành viên , ch m d t giao ti p sau khi ấ ứ ếxác minh xem đó có phải là thành viên hay không với bảng cập nhật trong trường hợp đường biên giao ti p giế ữa phương tiện với phương tiệ Trong trườn. ng h p liên ợlạc giữa phương tiện với đường biên, điều này khơng c n thiầ ết vì đường biên liên quan đến bảng cập nhật trước khi tương tác với bất kỳ người giao tiếp nào yêu cầu dịch vụ. Lưu đồ trong hình 3 bên dưới giải thích các bước của việc tăng cường an ninh đạt được trong giao ti p giế ữa phương tiện với phương tiện cùng với các đường biên.

Hình 3: Đề xuất giao ti p giế ữa phương tiện và phương tiện

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

7 Hình 3 cho thấy, khi phương tiện A g i yêu cử ầu đến phương tiện B, B sẽ kiểm tra trong AMQF xem A có ph i là m t thành viên không, n u không ph i B s gả ộ ế ả ẽ ửi yêu cầu đến thi t bế ị đường biên để kiểm tra. Trong trường h p thi t bợ ế ị đường biên cũng khơng tìm thấy thơng tin c a A, thì yêu c u c a A s b t ủ ầ ủ ẽ ị ừ chối. Trong trường hợp B ho c tặ hiết bị đường biên tìm được thơng tin của A thì sẽ tiến hành g i và ửnhận d ữ liệu

Hình 4: Đề xuất giao ti p giế ữa phương tiện và đường biên

Hình 4 cho th y s ấ ự tăng cường b o mả ật đạt được trong phương tiện đối với tương tác đường biên để ả c i thi n hi u su t cệ ệ ấ ủa VANET và d ng truy c p không mong ừ ậmuốn để tránh m t d ấ ữ liệu. Khi phương tiện đi vào vùng gửi yêu cầu đến cho đường biên để đăng ký, đường biên s g i l i mẽ ử ạ ột public key cho phương tiện, khi phương tiện g i yêu cử ầu tương tác, đường biên sẽ kiểm tra trong bảng đã cập nhập để xác thực xem phương tiện vừa gửi yêu cầu có phải là một thành viên hay khơng thơng qua public key đã gửi. Nếu phương tiện không phải là một thành viên thì sẽ chấm dứt k t n i, n u là m t thành viên thì s p t c quá trình g i và nh n d ế ố ế ộ ẽ tiế ụ ử ậ ữ liệu

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

8 Các bước trên cho phép các phương tiện tiếp cận an tồn. Hơn nữa vì thiết bị đường biên được đặt gần với phương tiện, yêu cầu được xử lý bởi chính thi t b ế ịđường biên vì v y s tránh s ậ ẽ ự chậm tr có th phát sinh khi s d ng RSU. ễ ể ử ụ4. Kết quả

Đánh giá mơ hình đề xuất bằng cách sử dụng trình mơ phỏng mạng 2 cho một số phương tiện trong mạng từ 100 đến 500, trên diện tích mơ phỏng 1000 m , v<small>2</small> ới kích thước gói 1000 byte, năng lượng ban đầu là 100 jun và thời gian mô phỏng 100 mili giây. So sánh phương pháp đề xuấ ới phương pháp thông thường để kiểt v m tra hiệu suất của VANET được sửa đổi.

Hình 5: Đỗ trễ phát sinh

Hình 5 cho thấy độ trễ phát sinh trong quá trình truy n và nh n thông tin cề ậ ủa phương pháp được đề xuất và phương pháp thông thường, k t qu ế ả thu được cho thấy rằng vi c cung c p b o mệ ấ ả ật được th c hi n thông qua AMQF ự ệ tránh được vi c mệ ất thông tin và truy n lề ại thơng tin do đó cải thiện độ trễ ủ c a VANET sửa đổi so với VANET thông thường.

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

9 Hình 6: Thơng lượng

Hình 6 cho th y sấ ự tăng cường thông lượng của VANET được sửa đổi so với VANET thông thường và cho thấy thông lượng đạt được bằng phương pháp đề xuất được c i thi n 37,4% so vả ệ ới phương pháp hiện hành

Hình 7: T l b o mỷ ệ ả ật

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

10 Hình 7 cho th y t lấ ỷ ệ phần trăm tăng cường b o mả ật đạt được bằng phương pháp được đề xuất, đảm bảo truyền an toàn và tiếp nhận thông tin bằng AMOF cho vùng biên và các phương tiện, việc truyền an toàn này cũng cải thiện số lần truyền thành công và gi m thi u th t thốt thơng tin. ả ể ấ

5. Kết lu n ậ

Bài báo đề xuất sửa đổi và cải tiến về hiệu suất và bảo mật của VANET để đảm bảo có một đường truy n an tồn. Các thi t b ề ế ị bên đường của VANET thông thường được thay th b ng các thi t b ế ằ ế ị đường biên và s dử ụng điện toán đám mây để c i thiả ện hiệu suất. Hơn nữa, AMQF được sử ụ d ng ở cả thiết bị đường biên và phương tiện giao thông để tránh bị tấn công làm thay đổi và gây mất thông tin. Kết quả đạt được trong q trình mơ ph ng cho thỏ ấy VANET sau khi đượ ửa đổi đạt được s c hiệu su t, ấbảo mật cao hơn hẳn so với VANET thông thường. Điều này cho th y r ng VANET ấ ằsau khi đượ ửa đổc s i sử dụng sẽ an toàn và đạt hiệu quả cao hơn VANET hiện tại. 6. Tài li u tham kh o ệ ả

[1]. Performance enhancement and security assistance for vanet using cloud computing -