Nuevas herramientas de seguridad cooperativa para redes Ad-Hoc vehiculares

Abstract

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 económica