حلول قائمة على سلسلة من أجل نظم الاتصالات الآمنة للمركبات

ومع تزايد ارتباط المركبات عبر شبكة الإنترنت بالأشياء، فإن ضمان وجود اتصال آمن بينها قد برز كتحدٍ حاسم، فالتواصل بين المركبات والمركبات (V2V) يتيح للسيارات تبادل البيانات في الوقت الحقيقي عن السرعة والموقع وظروف الطرق والمخاطر الوشيكة، مما يؤدي إلى تحسين السلامة وكفاءة المرور، غير أن هذه القدرة على الاتصال تنطوي أيضا على أوجه ضعف خطيرة في الأمن السيبراني، بما في ذلك اختراق البيانات، وتشويه الثغرات في مجال التكنولوجيا().

أساسيات الاتصالات بين المركبات والمركبات

كما أن الاتصالات V2V تعتمد على الاتصالات القصيرة المدى أو على بروتوكولات الخلايا من المركبات إلى كل شيء (C-V2X) لبث رسائل موحدة مثل رسائل السلامة الأساسية (BSMs) في الترددات حتى 10 Hz.() وتحتوي هذه الرسائل على بيانات حرجة مثل الموقع والسرعة والتوجه والعلامات المتحركة، ويمكن للمركبات أن تكشف عن مخاطر حدوث حوادث تسارع في حالات الطوارئ().

تهديد أمني سايبر في شبكات V2V

وتواجه شبكات المركبات الفضائية مجموعة من التهديدات الإلكترونية التي تقوض السلامة والثقة، ويمكن للمهاجمين أن يحقنوا رسائل زائفة (تفتيش)، أو أن يغيروا الرسائل المشروعة في العبور (التخييم)، أو أن يغرقوا الشبكة ببيانات القمامة (انقطاع الخدمة)، كما يمكن أن يؤدوا عمليات اعادة توجيه الهجمات - تنبيهات مشروعة إلى المركبات، وفي أسوأ سيناريو، يمكن أن تؤدي مركبة الدفع المهددة إلى مخاطرة

كيف يخفف (بلوكشاين) من هذه التهديدات

وبالإضافة إلى ذلك، فإن " Blockchain " تعالج أوجه الضعف هذه عن طريق إضفاء اللامركزية على الثقة في جميع المعاهد المشاركة، وبدلا من الاعتماد على سلطة واحدة للتحقق من صحة المعاملات، فإن كل رسالة )أو مجموعة من الرسائل( تسجل كتلة يجب أن توافق عليها آلية توافق الآراء، وهذا الهيكل يجعل من غير الممكن حسابيا أن يغير المهاجم السجلات السابقة دون أن يتحكم في أغلبية من وسائل المعالجة الحاسوبية للشبكة )إثبات المتزامن( أو المتحفظ عليها )الدليل(.

العناصر التقنية الرئيسية لبلوكشاين من أجل V2V

اللامركزية وتوافق الآراء

فاللامركزية تلغي نقاط الفشل الوحيدة: ففي مجموعة من المركبات V2V يمكن لكل مركبة أن تعمل كشعار، وتحتفظ بنسخة من دفتر الأستاذ، ويجب أن تكون الخوارزميات توافقية أفضل من بيئة عالية الإنتاج، منخفضة التردد في شبكات المركبات.

Immutable Ledger

فعندما تلحق سلسلة الرسائل بالسلسلة، لا يمكن تغييرها أو حذفها دون إعادة تطهير مرئية للقطع اللاحقة، وهذا التحلل يضمن أن تاريخ الأحداث - مثل الموقع الذي أبلغت عنه المركبة في وقت معين مسجل بصورة دائمة ويمكن التحقق منه، وفي حالة التقاضي أو إعادة البناء على الحوادث، يمكن أن تكون سجلات الطعن دليلاً موثوقاً به، كما أن سلامة دفتر الأستاذ تمنع المهاجمين من إثبات وجود سلوك غير قابل للفحص.

عقود الذكاء

:: بروتوكولات أمنية آلية والتصديق على البيانات بدون تدخل بشري، مثلا، يمكن أن يحدد عقد ذكي العتبات اللازمة لتغييرات السرعة أو الموقع المقبولة؛ وإذا كانت الرسالة الواردة تتجاوز تلك العتبات (مثلا، قفزة مفاجئة 100 كيلومتر/ساعة بسرعة)، فإن العقد يُعلمها بأنها مشبوهة وتُحدث التحقق أو الرفض، كما أن العقود الذكية تيسر أيضا فرض عقوبات أو حرق سمعة تلقائية على المركبات التي تبث باستمرار بيانات غير موثوقة، مما يُحفز على القيام بذلك.

تحديات التنفيذ والحلول الناشئة

القدرة على العمل والارتقاء

وتحتاج العديد من طلبات السلامة إلى سرعات عالية، كما أن شبكات السلاسل التقليدية للشحنات المبطنة (مثلاً، بيتكوين) تؤكد وجود كتل كل 10 دقائق غير ملائمة تماماً للمركبات العضوية الثابتة.

كفاءة الطاقة

وتستهلك مجموعة من أنواع الطاقة التي تستخدم البراونية كميات هائلة من الطاقة، وهي غير عملية بالنسبة للمركبات الكهربائية التي تخضع للبطارية، ولحسن الحظ، يمكن لآليات توافقية فعالة من حيث الطاقة مثل دليل الاستيعاب، أو البرهان على الصلاحية، أو البروتوكولات القائمة على السمعة أن تصمم خصيصا للمركبات V2V.

النُهج الهجينة

وينادي باحثون كثيرون بالنماذج الهجينة التي تجمع بين الاختناق والأساليب البرمجية التقليدية، فعلى سبيل المثال، يمكن للسيارة أن توقع رقميا رسائلها باستخدام جهاز PKI للتوثيق الفوري، بينما تقوم دوريا بتجميع مجموعة من الرسائل الموقعة في كتلة من أجل قابلية مراجعة الحسابات والأدلة الضمنية، ويقيم هذا النهج توثيقا منخفضا مع ضمانات الأمن الطويلة الأجل التي تنطوي على عدم الدقة.

التوقعات المستقبلية والتكامل مع 5 ج و حوسبة إدج

As blockchain technology growns, its application in V2V systems is expected to become more widespread. The combination of 5G’s ultra-reliable low-latency communication (URLC) and edge computing will provide the necessary infrastructure for real-time blockchain consensus at the roadside. Mobile edge nodes can process and validate blocks immediately, caching results for vehicles in their coverage zone furthermore.

وسيستفيد نظام القيادة الذاتية وإدارة الأسطول بشكل خاص من أمن المركبات ذات الدفع V2V الذي يرتكز على سلسلة من المركبات، ويمكن الاحتفاظ بالسيارات ذاتية القيادة التي تعتمد حصرا على بيانات الاستشعار والأقران إلى مستوى أعلى من الثقة عندما تُسحب كل نقطة بيانات إلى سلسلة غير قابلة للتحرك، وفي الوقت نفسه، يمكن لمشغلي الأسطول استخدام سلسلة القيد في مراجعة سلوك السائقين، وصحة المركبات، والامتثال لأنظمة السلامة بطريقة لا مركزية.

خاتمة

(ب) أن تأمين الاتصالات V2V ليس خياراً أساسياً للنشر الآمن للمركبات ذات الصلة والمستقلة، ويوفر Blockchain هيكلاً قاهراً لتلبية الاحتياجات الأمنية للمقاومة الخادعة والشفافية واللامركزية، وعلى الرغم من أن التحديات مثل استهلاك الطاقة لا تزال قائمة، فإن البحث الجاري في توافق الآراء بشأن الوزن الخفيف، وخطط الاختبار، والتكامل مع 5G/edge computing يغلق بسرعة الفجوة.