стандарт v2x что это

Автомобиль и технологии v2x

Революция в мире искусственного интеллекта, безопасности движения, авто средств связи, технологий и информационной поддержке!

Технология связи V2X использует WLAN и работает непосредственно между транспортными средствами V2V ( vehicle-to-vehicle ) и инфраструктурой V2I ( vehicle-to-infrastructure ). Технология C-V2X дополняет систему сотовой связью и 5G V2N ( vehicle-to-net ), что позволяет автомобилю фактически находится on-line в общей информационной среде. Комбинация систем и технологий связи позволяет автомобилю видеть и анализировать дорожную обстановку как с рядом собой, в непосредственной близости, так и в любом масштабе.

Внедрение и распространение технологии V2X способно существенно сократить аварийность и смертность на дорогах, повысить качество дорожного движения, улучшить ситуацию с загруженностью дорог, сделать прорывной шаг к автопилотируемым транспортным средствам. Это отражено в данных стратегических исследований: V2X.

В настоящее время технология V2X уже внедряется большинством производителей автомобилей, в дальнейшем, с урегулированием правового и технического регламента, система V2X займёт место в стандартном наборе функций автомобиля.

Платформа V2X – первая в России, легальная, децентрализованная информационная система связи/обмена данными между автомобилями, участниками дорожного движения, инфраструктурой.

Инновационная технология позволяет существенно повысить транспортную безопасность и вовлеченность в общее цифровое пространство.

Получайте прямо сейчас необходимые данные, телефон, контакты с автомобилями на дороге по номерному знаку или VIN коду. Подключение к пользовательской платформе, с целью транспортной безопасности, по тарифам ниже.

Механизм подписки на данные очень прост: выберите подходящий тариф, произведите оплату, укажите контактный номер WhatsApp и система сама свяжется, готово, вы можете делать запросы.

Используя смарт-контракты, V2X, не только автоматически вознаграждает владельцев транспортных средств за их вклад в данные, но и позволяет использовать различные модели подписки на данные транспортных средств подключенных услуг.

Платформа оплачивает поставщиков данных.

Привяжите отдельный номер телефона к своему транспортному средству, верифицируйте автомобиль, и зарабатывайте деньги на поставке данных для повышения безопасности на дорогах и развитии новой технологии цифрового пространства автомобилей. Расходуйте полученные средства на оплату парковок, проезда по платным дорогам или по своему усмотрению. У вас будет цифровой кошелек вашего автомобиля. Криптографический автомобильный кошелек делает автомобиль экономически независимым и предоставляет возможность совершать безопасные транзакции самостоятельно. Наряду со своей уникальной цифровой идентификацией, автомобиль станет надежным источником транзакций в сети. Получайте дополнительно бонусы от других участников платформы V2X

Подключение по начальным категориям поставщика данных бесплатно.

Категории данных, используемые платформой, в том числе и проверка авто по гос номеру, в целях увеличения транспортной безопасности, постоянно дополняются и увеличиваются. V2X обеспечивает безопасный и надежный доступ к данным о автомобиле, бортовому телефону.

Сетевая информационная платформа V2X разработана в соответствии с самыми высокими стандартами автомобильной промышленности. Во-первых, он использует технологию Blockchain и опирается на децентрализованную сеть, где ни одна организация не хранит или не контролирует данные. Во-вторых, данные остаются в зашифрованном виде вне цепочки, а их криптографические подписи хранятся в цепочке. Только те субъекты могут получить доступ к данным, которые авторизованы владельцами данных. Встроенные криптографические подписи обеспечивают целостность данных. Кроме того, платформа V2X использует разрешенный реестр и источники открытых данных владельца, проверка авто по гос номеру. Это позволяет предоставлять выборочные данные выбранным сторонам, с которыми владелец соглашается делиться

Подсистемы в технологии V2X

V2V (Vehicle-to-Vehicle) Взаимосистема беспроводной связи, технология позволяющая автомобилям обмениваться между собой информацией о состоянии на дорогах без участия человека. Таким образом, можно получать информацию о скорости движения, манёвре, телефоне, местонахождении, техническом состоянии и т.д. от других автомобилей в режиме on-line.

V2N (Vehicle-to-Net) Оснащение данной технологией C-V2X, Сellular V2X, основанной на сетях 5G, автомобиль находиться в общем информационном пространстве. Это важно как для общего удобства и безопасности, так и критически важных коммуникаций, таких как E-Call и ЭРА-ГЛАНАСС, проверка авто по гос номеру, а правоохранительным органам или аварийно-спасательным службам повысить эффективность.

V2P (Vehicle-to-Pedestrian) Это система через которую автомобиль может взаимодействовать с находящимися в непосредственной близости от него пешеходами. Автомобиль выявляет частотный диапазон смартфонов, телефонов, гаджетов, которыми пользуются пешеходы, что позволяет оценить скорость и направление движения людей. Это даёт возможность подать сигнал об опасности, как водителю, так и пешеходу. Снизить смерность на нерегулируюмых, неосвещённых участках дороги и при нарушении правил пешеходами.

V2G (Vehicle-to-Grid) Это технология, позволяющая подключать автомобиль в общую энергосеть своевременной подзарядки автомобиля, возвращения лишней электроэнергии обратно. Система умных, экологичных электрозаправок. С развитием V2G, электромобиль будет самостоятельно решать вопросы подзарядки, выбирать оптимальные источники, время и место.

V2D (Vehicle-to-Device) Это подсистема, позволяющая транспортному средству обмениваться информацией с любым электронным устройством, подключенным к V2X. Это может быть видеокамера, охранная система, телефон, гаджет на велосипеде, собаке, временном заграждении и т.д.. С развитием технологии, ей будут оснащатся придорожные роботы техобслуживания.

Новинки рынка V2X

Универсальный дорожный знак с V2X

Универсальный дорожный знак с камерами и датчиками. Дешевле чем светофор. Связь с транспортными средствами V2X. Предотвращение возможных аварий. Комплекс датчиков и сенсоров дает повышенную точность. Снабжен API сбора данных. Зашифрованная передача данных WAN. Может использоваться для измерения средней скорости транспортного потока и регулирования движения.

Система дополнения интеллекта AirAgeCode.com

Позволяет получить огромные данные и анализ транспортного средства по любой информации, госномер, VIN и прочее. Все технические данные, статистику, участие в ДТП. Может даже связаться с автомобилем с целью обмена информацией. На данный момент работает асинхронно, но в планах системы оперирование информацией в реальном времени, с распространением 5G.

VW Golf 8 в продаже! Это первая европейская модель автомобиля оснащенная V2X

Технология воплощена NXP и Cohda Wireless, Volkswagen тесно сотрудничает с лидерами рынка для обеспечения высокой надежности и производительности, стандартизации связи V2X, которая затрагивает вопросы кибербезопасности и защиты конфиденциальности.

Мнения экспертов и автопроизводителей о развитии технологии V2X

Правительству Российской Федерации при участии Агентства стратегических инициатив сформировать нормативную правовую базу, необходимую для создания российской сервисной навигационно-телематической платформы «Автодата» с учетом необходимости обеспечения недискриминационного доступа к данным для отечественных разработчиков продуктов и услуг. Срок до 15.02.2020

К 2028 году предполагается, что цифровые голосовые помощники будут встроены почти в 90% новых автомобилей, проданных по всему миру. Без технологий V2X, C-V2X, ADAS они будут гадкой «бабкой» на соседнем сиденье, вечно недовольной как вы водите автомобиль. У автопроизводителей есть шанс оправдать ожидания потребителей.

Бретт Фельдман, Navigant Research.

Alon Mlievski, Meirovitch PR, PR agency for Autotalks.

Помимо явных инфраструктурных преимуществ, технология V2X делает абсолютно безполезным угон автомобилей, они просто становятся грудой металла. А использование искусственного интеллекта, с большим количеством полезной информации и скоростью принятия верных решений, снимет массу рутинных дел с хозяина машины. Так же, по-настоящему революционным, является факт спасения тысяч жизней людей, с повсеместным вводом технологий V2X и C-V2X. Наличие у людей автомобилей в мире сравнимо с населением Китая, очень хорошо что у такого огромного количества техники появятся собственные «мозги» и своя соцсеть.

Источник

C-V2X с поддержкой сетей 5G NR: новая парадигма обмена данными между автотранспортом

Технологии 5G позволят более эффективно собирать данные телеметрии и открывать совершенно новые для автотранспорта функции, способные повысить безопасность на дорогах и развить сферу беспилотных авто. В системах V2X (система обмена данных между транспортными средствами, элементами дорожной инфраструктуры и другими участниками движения) есть потенциал, для раскрытия которого будет использоваться связь 5G NR. Это позволит значительно повысить уровень безопасности для водителей, пассажиров и пешеходов, снизить расход топлива и затраты времени на поездки.

В марте этого года организация 3GPP, которая занимается стандартизацией сетей 5G, одобрила введение в следующую версию глобального стандарта 5G NR (Release 16) первые спецификации C-V2X с поддержкой 5G NR. Мы считаем, что эта версия будет принята в первой половине 2020 года. Сочетание этой технологии и поддержки eMBB (сверхширокополосная мобильная связь), спецификации которой утвердили в 3GPP Release 15, станет первым шагом к использованию 5G NR для создания «умных» автомобилей на базе платформы Qualcomm Snapdragon Automotive Platform.

Мы не ждём глобального развёртывания сетей 5G, чтобы запустить прямой обмен данными между транспортными средствами при помощи технологий сотовой связи. Ещё в 3GPP Release 14 были описаны технологии V2X, которые позволяют автомобилям обмениваться базовой информацией с другими участниками движения и, например, светофорами, через определённые промежутки времени. Их возможности демонстрировались во время многих испытаний с применением нашего чипа C-V2X, Qualcomm 9150. Прямой обмен данными при помощи технологий C-V2X позволяет машине «видеть» своё окружение даже в ситуациях, когда другие объекты отсутствуют в прямой видимости, например, на слепых перекрёстках или в плохих погодных условиях. При этом новые технологии дополняют и расширяют возможности, привносимые другими пассивными датчиками, такими как радар, LIDAR и системы камер, у которых есть ограничения по дальности и видимости.

Документ 3GPP Release 16 и стандартизация C-V2X с поддержкой 5G NR выведут эти возможности на совершенно новый уровень и позволят транспортным средствам получать и отправлять намного больше информации, например, более подробные данные от датчиков и информацию о «намерениях» участников движения, о дорожной инфраструктуре и о перемещениях пешеходов. Причём обмен данными о «намерениях» поможет более эффективно планировать маршрут автомобиля, что важно для развития беспилотных транспортных средств в будущем. C-V2X превратится из технологии, которая в Release 14 служила в основном как средство повышения базовой безопасности на дорогах, в инструмент прямого взаимодействия между участниками движения, который поможет повысить безопасность движения и осведомлённость о ситуации на дорогах, а также снизить затраты топлива и времени в дороге.

Использование всех преимуществ C-V2X и 5G NR

Решения C-V2X на базе 5G NR для своей работы используют инновационные возможности, которые появились вместе с сетями 4G и 5G. Первая версия сетей 5G, которая начнёт внедряться уже этой весной и была стандартизирована в 3GPP Release 15, представила масштабируемый шаг частотной сетки каналов, который используется и для C-V2X. Одним из примеров её применения является возможность изменения плотности эталонного сигнала в зависимости от скорости транспортного средства. По нашим оценкам спектральная эффективность на высоких скоростях в этом случае вырастет в 3,5 раза, что крайне важно для новых сценариев использования C-V2X, например, для взаимообмена между автомобилями и элементами дорожной инфраструктуры большими объёмами данных от сенсоров.

Реализации C-V2X с поддержкой 5G NR предполагают несколько крупных улучшений на уровне радиосвязи, уникальных именно для 5G NR. В Release 16 впервые в стандарт 5G будет добавлена «боковая» линия связи — прямой канал обмена данными для систем V2X. Эта технология послужит основой для разработки будущих решений с использованием 5G NR в смартфонах и в других областях, например, в общественной безопасности. Базой для её создания послужили разработки Qualcomm Technologies для LTE Direct, которые по факту привели к появлению в 3GPP Release 14 технологий C-V2X. Также технологии, описанные в Release 14, позволят автомобилям с поддержкой более старой версии C-V2X обмениваться данными на дороге даже с новейшими моделями, в которых используется C-V2X обеих версий (из Release 14 и Release 16 с поддержкой 5G NR).

Новая парадигма обмена данными между транспортными средствами

В современной парадигме обмена данными при помощи мобильных сетей устройства меняют параметры передачи сигнала, такие как его модуляция и кодировка, в зависимости от качества сигнала базовых станций. С C-V2X задача усложняется тем, что речь идёт о постоянно перемещающихся транспортных средствах, а не о стационарных базовых станциях. В этом случае одного только качества сигнала недостаточно, чтобы понять, какие транспортные средства подходят для обмена данными в каждом конкретном случае. Представьте, что на перекрёстке за углом находится автомобиль. Уровень сигнала у него слабый, но сам автомобиль находится достаточно близко, то есть является частью важного для нашего авто окружения. Поэтому оба транспортных средства в данном случае должны иметь возможность получать полную информацию от датчиков независимо от того, находятся ли они в прямой видимости друг для друга.

А это в свою очередь означает, что нужна новая парадигма, которая будет учитывать не только уровень сигнала, но и расстояние между объектами. Сам подход к разработке сетей 5G из-за этого отличается от того, как строились сети предыдущих поколений. В частности, на «нижних» уровнях 5G NR (физический и MAC-уровни) появляется необходимость в оценке расстояния. К примеру, транспортные средства будут пересылать подтверждения, такие, как автоматические запросы на повторение передачи типа ACK/NAK, только если они находятся на определённом расстоянии от передатчика и только если передаваемая информация полезна этому транспортному средству. Такой подход поможет справиться и с проблемой «скрытого узла» в виде описанного выше автомобиля со слабым уровнем сигнала, который находится за углом. В целом благодаря ему повышается надёжность передачи информации для всех транспортных средств и обеспечивается большая пропускная способность системы, так как ресурсы сети больше не тратятся на передачу «бесполезных» для части участников движения.

Источник

Технология V2X в автомобилях. Мировые тенденции. Что такое V2X?

По прогнозу “V2X Market for Automotive by Communication Type (V2C, V2D, V2G, V2P, V2V and V2I), Offering Type (Hardware and Software), Connectivity Type (DSRC and Cellular), Propulsion Type (ICE and EV), Technology Type, and Region — Global Forecast to 2025”

предоставленному MarketsandMarkets (международная исследовательская компания, проводит количественные исследования в области B2B) рынок технологии V2X для использования в автомобильной промышленности достигнет 99.55$ млрд. уже к 2025 году.

На данный момент рынок сегментирован в программном и аппаратном обеспечении. В 2017 году рынок программного обеспечения доминировал на рынке из-за растущего спроса на доступ и контроль над платформой и сервисами технологии V2X.

В связи с ростом спроса на технологию V2X, автомобильные OEM производители наращивают объемы применения технологий технологии V2X в своих автомобили:

Так Toyota и Lexus работают вместе, чтобы оснастить свои автомобили сервисами технологии V2X, и к 2021 году они планируют развернуть связь V2I и V2V с помощью технологии Dedicated Short-Range Communications (DSRC/ITS-G5), работающей на частоте 5.9 ГГц.

С другой стороны, более ста компаний, ведущих OEM автопроизводителей и телеком производителей, объединились в ассоциацию 5GAA, с целью консолидации подходов к реализации сервисов технологии V2X. Компании, входящие в ассоциацию, предлагают развёртывать сети V2X с использованием сотовых технологий, а именно: С-V2X (5.9 ГГц), 4G/5G (частота регулируется лицензией сотового оператора).

Однако отсутствие инфраструктуры в развивающихся странах и высокая стоимость транспортных средств, оснащенных V2x, являются ограничениями в развитии автомобильного рынка сервисов технологии V2X.

Основные ведущие игроки на мировом автомобильном рынке технологии V2X: BMW, Audi AG, Ontinental AG (Germany), Qualcomm Inc. (U.S.), Infineon Technologies AG (Germany), Delphi Automotive PLC (U.K.), Cisco Systems, Inc. (U.S), Intel Corporation, Vodafone Group PLC., Robert Bosch GmbH, PTC Inc., General Motors., Harman International Industries, Inc.

Сегментация рынка V2X представлена ниже:

Ожидается что инициативы, проводимые правительствами различных стран в части коммерциализации рынка V2X будут стимулировать рынок.

Значимые события в сфере технологииV2X:

В России:

На основании решения ГКРЧ № 11-11-01-1 от 2011 года в России выделена полоса радиочастот 5855-5925 МГц для V2X без оформления отдельных решений ГКРЧ для каждого конкретного типа РЭС

В США:

Правительство штата Колорадо, США совместно с компаниями Qualcomm и Ford объявили о начале развертывания сети V2X на основе технологии C-V2X на территории штата.

В Европе:

В рамках ассоциации 5GAA во втором квартале 2018 года в Париже были проведены тестирования и демонстрации работы сервисов V2X.

Проходит процедура выделения дополнительно спектра частот под V2X взаимодействие.

В Корее:

Выделен спектр шириной 70МГц на частоте 5.9ГГц под V2X взаимодействие

Идет пересмотр стандарта связи для организации V2X взаимодействия

(DSRC/ITS-G5->C-V2X)

В Японии:

Выделены спектры на частотах 760 МГц и 5.9ГГц под V2X взаимодействие

Страна выступает за DSRC

В Китае:

Выделен спектр шириной 20МГц на частоте 5.9ГГц под V2X взаимодействие. Основная технология: C-V2X

Источник

Стандарт IEEE 1609.2: защита информации в сетях V2X

Вступление

В настоящее время интеллектуальные транспортные системы (англ.: Intelligent Transport Systems, ITS) активно развиваются. Их функционирование невозможно без создания телекоммуникационных систем, позволяющих транспортным средствам обмениваться информацией со внешними устройствами (англ. Vehicle-to-Everything, V2X). Транспортные средства накапливают информацию посредством различных сенсоров, радаров, лидаров и камер. Для обеспечения автономного вождения и передвижения машин в плотном строю (так называемый platooning) необходимо обеспечивать обмен этой информацией между различными транспортными средствами. Обмен информацией может также осуществляться с элементами дорожной инфраструктуры, что позволяет обеспечивать большую безопасность движения посредством передачи объектами инфраструктуры предупреждающих сообщений. Кроме того, существует большое число других приложений, которые обеспечивают удобство вождения и безопасность, а также уменьшают число пробок и предоставляют различные развлекательные сервисы. Разнообразные приложения порождают различные требования на задержки, надёжность и скорость беспроводной передачи данных. Однако кроме требований на производительность сети во многих случаях важно, чтобы передаваемые данные были защищены. В этой статье я хотел бы дать краткий обзор основных механизмов стандарта IEEE 1609.2, который описывает методы защиты информации в транспортных сетях, построенных по технологии Wi-Fi.

DSRC телекоммуникации

На данный момент одним из самых распространённых способов коммуникации в V2X является выделенная связь на короткие расстояния (англ.: Dedicated Short Range Communications, DSRC), для обеспечения которой используется набор стандартов беспроводной связи в транспортной среде: стандарты IEEE 1609 и IEEE 802.11p. Комитетом IEEE был выпущен специальный гайд, в котором они детально описаны. Заинтересовавшиеся могут найти его по ссылке.

Набор стандартов для DSRC

Стандарт IEEE 802.11p описывает работу физического и основной части MAC уровня модели OSI в диапазоне частот 5,9 ГГц (и 60 ГГц опционально). Как видно, этот диапазон частот отличается от частот, на которых работает «классический Wi-Fi»: 2,4 ГГц и 5 ГГц. «Классические» частоты являются нелицензируемыми, и это приводит к их зашумлённости передачами устройств, работающих по другим стандартам, что крайне нежелательно для транспортных сетей, которые сделаны в частности для поддержки приложений, обеспечивающих безопасность дорожного движения. В свою очередь, диапазон частот в 5,9 ГГц является бесплатным и лицензированным в том плане, что в этом диапазоне могут работать только устройства, использующие определённый набор стандартов. Стандарт IEEE 1609.4 описывает многоканальные методы доступа к среде, которые позволяют поочерёдно передавать сразу в двух каналах, например, канале для передачи данных и канале для контрольных сообщений. IEEE 1609.3 описывает WSMP (Wave Short Message Protocol), который является альтернативой протоколам TCP/UDP и IP на транспортном и сетевом уровне соответственно. Также стандарт IEEE 1609.3 выполняет некоторые другие функции, например, выбор канала для передачи данных. Стандарт IEEE 1609.2 описывает методы обеспечения безопасной передачи данных и именно ему я хотел бы уделить внимание в данной статье.

Основные положения IEEE 1609.2

Стандарт IEEE 1609.2 основывается на асимметричной криптографии и в частности описывает методы шифрования сообщений и методы создания цифровой подписи. Единицей данных для этого стандарта является так называемый SPDU (Secured Protocol Data Unit), который состоит из защищаемых данных и специальных полей для обеспечения защиты информации. IEEE 1609.2 защищает только данные, являющиеся полезной нагрузкой для протокола транспортного уровня. То есть заголовки транспортного, сетевого, LLC, MAC, а тем более физического уровней стандарт IEEE 1609.2 не защищает. Пример пакета, который иллюстрирует местоположение защищаемых данных, представлен на рисунке ниже. Базовая структура SPDU стандарта IEEE 1609.2 представлена здесь под буквой D:

Местоположение данных, защищаемых стандартом IEEE 1609.2

Инфраструктура открытых ключей в сетях V2X

Сразу оговорюсь, что далее я буду говорить только о транспортных средствах, поддерживающих процедуру создания и проверки электронной подписи по стандарту IEEE 1609.2, так как на данный момент этот стандарт поддерживают не все транспортные средства. Сперва я хотел бы отметить, что у каждого транспортного средства имеется 2 типа секретных ключей: долгосрочный и краткосрочный. При этом краткосрочных ключей может быть несколько. Долгосрочный секретный ключ выдаётся при производстве транспортного средства по договорённости производителя и властей того региона, где ключ выдавался. Выдаётся он вместе с соответствующим открытым ключом, некоторой технической и идентификационной информацией о транспортном средстве и сертификатом открытого ключа (сертификат содержит открытый ключ и некоторую информацию о владельце соответствующего секретного ключа). Долгосрочный секретный ключ известен только устройству, которому он выдан, и хранится в так называемом аппаратном защитном модуле транспортного средства, из которого секретный ключ не так-то просто достать. Открытый ключ, его сертификат и некоторая идентификационная информация устройства хранятся в сертификационном центре (англ.: Certification Authority, CA), из которого другие устройства могут получить информацию о сертификате и открытом ключе зарегистрированного устройства. Стоит отметить, что во время производства нового транспортного средства оно получает также 2 открытых ключа сертификационного центра: один для проверки электронной подписи сообщений, переданных от CA, а второй на случай, если злоумышленнику удастся узнать первый секретный ключ CA. Если злоумышленнику удастся узнать этот ключ, то CA сможет сменить секретный и открытый ключ, разослав новый открытый ключ всем устройствам и подписав сообщение вторым секретным ключом. Стоит отметить, что время жизни долгосрочного секретного ключа должно быть равно времени жизни транспортного средства или по крайней мере составлять большую часть его жизни.

Теперь я хотел бы пояснить, зачем нужны краткосрочные закрытые ключи. Как я уже говорил, долгосрочный ключ рассчитан на длительное использование, поэтому хотелось бы использовать его нечасто, чтобы у злоумышленника было меньше шансов взломать этот ключ. Для этого используются секретные краткосрочные ключи. Транспортное средство генерирует несколько пар краткосрочных секретных и открытых ключей и отправляет CA сообщение с сертификатами открытых ключей. Сообщение подписывается долгосрочным закрытым ключом. После того как CA получил сертификаты краткосрочных открытых ключей от транспортного средства, он сохраняет их у себя в памяти, и далее эти сертификаты могут получить другие устройства. После отправки сертификатов краткосрочных открытых ключей CA наше устройство начинает подписывать сообщения краткосрочными секретными ключами. Периодически оно меняет свои секретные и соответствующие им открытые ключи. При этом уже использованные закрытые и соответствующие им открытые ключи стираются из памяти и больше не используются. Поэтому устройству периодически нужно генерировать новые пары открытых и закрытых ключей и рассылать соответствующие сертификаты открытых ключей на CA.

Я довольно много говорил об обмене информацией между CA и нашим устройством, но не сказал, как он осуществляется. Для пояснения я приведу следующую картинку:

Обмен информацией между сертификационным центром и транспортным средством

Транспортные средства обмениваются информацией с CA посредством придорожной инфраструктуры (англ.: Road-Side Unit, RSU). Ранее я писал, что стандарт IEEE 1609.2 защищает только полезную нагрузку транспортного уровня, но не заголовки транспортного уровня и нижележащих уровней модели OSI, что позволяет RSU и другим устройствам, выполняющим роль маршрутизатора, передавать сообщения от транспортного средства к CA и обратно, даже не имея возможности узнать содержимое сообщения (если оно зашифровано, например). То есть обмен информацией между автомобилями и CA осуществляется через RSU.

Теперь я хотел бы описать обмен информацией между транспортными средствами. При отправке радиомодулем автомобиля широковещательного сообщения сущность, отвечающая за безопасность передачи данных, должна прицепить к сообщению электронную подпись и сертификат открытого ключа для проверки этой электронной подписи. При приёме сообщения другое транспортное средство должно сперва проверить, что полученный сертификат зарегистрирован и отмечен как действительный в CA, а затем использовать открытый ключ из сертификата для проверки электронной подписи. Для проверки действительности сертификата при первом его получении нужно направлять запрос в CA. Дальнейшая проверка действительности сертификата может осуществляться посредством его временного сохранения в буфере транспортного средства (то есть устройство на время запоминает, что сертификат действительный).

Стоит отдельно отметить, что CA может не только регистрировать сертификаты, но и отзывать их по истечении срока жизни или по каким-то иным причинам. Так что если злоумышленник захочет сбить систему дорожной безопасности транспортного средства с толку, но сертификат открытого ключа злоумышленника не будет зарегистрирован в CA, то у него ничего не выйдет. Больше информации об инфраструктуре открытых ключей в транспортных сетях можно узнать, например, из статьи №1 или статьи №2, на которых основывается мой рассказ про инфрастурктуру открытых ключей в V2X.

Параметры алгоритма создания электронной подписи и операции на эллиптических кривых

Для создания и проверки электронной подписи в стандарте IEEE 1609.2 используется алгоритм цифровой подписи на основе эллиптических кривых (англ.: Elliptic Curve Digital Signature Algorithm, ECDSA). Здесь я дам его краткое описание. Больше информации об этом алгоритме и криптографии на эллиптических кривых можно найти, например, в этой статье на хабре или в этой научной статье. Алгоритм ECDSA позволяет создать электронную подпись сообщения с помощью закрытого ключа, а затем проверить её с помощью открытого. То есть отправитель должен знать секретный ключ, а все принимающие устройства должны знать открытый ключ. Однако кроме знания одного из двух ключей устройства также должны знать параметры алгоритма. Первыми двумя параметрами алгоритма являются коэффициенты используемой эллиптической кривой. В алгоритме ECDSA используются эллиптические кривые форме Вейерштрасса, под которыми в криптографии подразумевается множество точек (x, y) следующего вида (далее под эллиптической кривой буду подразумевать именно это множество точек):

Операция сложения на эллиптической кривой в форме Вейерштрасса

Стоит отметить, что на представленном выше рисунке изображена не только сама эллиптическая кривая, но и геометрический смысл операции сложения. Чтобы найти сумму двух разных точек эллиптической кривой, не симметричных относительно оси симметрии этой кривой (на рисунке точки P и Q), необходимо провести через них прямую и найти её точку пересечения с кривой (точка пересечения существует в силу условий на параметры a и b). Тогда суммой точек эллиптической кривой называется точка, обратная к указанной выше точке пересечения. Для нахождения результата сложения некоторой точки эллиптической кривой с самой собой (на рисунке P + P) необходимо провести касательную к этой точке, найти пересечение касательной с эллиптической кривой (пересечения опять-таки существует в силу условий на a и b) и взять точку, обратную к пересечению. Для реализации алгоритма ECDSA на компьютере указанные выше операции сложения необходимо записать в аналитическом виде. Это можно сделать, используя методы аналитической геометрии. Здесь я напишу лишь конечные формулы для сложения точек в полях Галуа. Будьте внимательны! Я не зря выделил последнюю фразу жирным шрифтом. Под делением в полях Галуа я подразумеваю взятие обратного элемента: элемент x поля Галуа называется обратным к элементу y поля Галуа если:

Для вычисления обратного элемента обычно используется расширенный алгоритм Евклида. С учётом замечания про взятие обратного элемента формула для сложения разных точек и , не симметричных относительно оси симметрии эллиптической кривой, имеет следующий вид (все. операции по модулю p):

В свою очередь, формула для сложения точки с самой собой имеет вид:

Здесь под N подразумевается порядок всей эллиптической кривой, то есть число элементов в ней. В силу так называемой теоремы Лагранжа, n всегда является делителем числа N, так что кофактор определён корректно.

В стандарте IEEE 1609.2 возможно использование лишь определённого набора параметров, для которых нет общеизвестных методов быстрого взлома алгоритма ECDSA (о том, как его можно взломать я расскажу чуть позже). Используемый набор параметров для передающего устройства можно получить вместе с его открытым ключом от CA. Примеры этих наборов можно найти, например, в этой статье в разделе ECDSA.

Алгоритм ECDSA

Теперь перейду к описанию самого алгоритма ECDSA. Этот алгоритм работает не с самим передаваемым сообщением, а с его хэшем. Хэш-функция позволяет преобразовать сообщение произвольной длины в последовательность бит фиксированной длины. При этом данное преобразование выполняется таким образом, что восстановление всех возможных исходных значений сообщения по заданному значению хэша является вычислительно сложной задачей, тогда как вычисление самой хэш-функции можно произвести быстро. Полученную после действия хэш-функции последовательность бит можно интерпретировать как десятичное число в двоичной форме записи. Именно это число используется алгоритмом ECDSA. Если это число получается большим, чем n, то хэш сообщения необходимо урезать. Стандарт IEEE 1609.2 определяет всего 2 допустимые хэш-функции: SHA-256 и SHA-384.

Для вычисления значения открытого ключа по закрытому ключу и генерирующей точке существуют эффективные алгоритмы, позволяющие вычислить открытый ключ быстро. А вот обратная задача, то есть вычисление закрытого ключа по известной генерирующей точке и открытому ключу, считается сложной. Эта задача называется задачей дискретного логарифмирования, и именно на сложности её решения базируется криптографическая стойкость алгоритма ECDSA. Для того чтобы эта задача была по-настоящему сложной и не решалась за приемлемое время на обычных компьютерах, необходимо выбирать большие значения p и n. Например, для одного из специфицируемых стандартом IEEE 1609.2 набора параметров алгоритма ECDSA под названием NIST P-224 параметры p и n имеют следующие значения:

Процедура проверки электронной подписи выглядит следующим образом:

Проверка корректности алгоритма

Теперь проверим корректность этого алгоритма (нестрого). Сперва перепишем P в несколько другом виде, учитывая что :

Учитывая определение и , получим:

Ранее было дано следующее определение:

Умножив обе части уравнения на k и поделив на s, мы получим, что:

Из написанной выше проверки корректности следует, что посредством этого алгоритма значение r было вычислено двумя способами: на передающем устройстве с помощью закрытого ключа и на принимающем с помощью открытого. Затем 2 значения r были сопоставлены друг с другом.

Заключение

В данной статье были рассмотрены базовые принципы функционирования стандарта IEEE 1609.2, описывающего защиту информации в транспортных сетях, работающих по технологии Wi-Fi. Сперва был рассмотрен набор стандартов для беспроводной связи в транспортных сетях. Затем был сделан обзор методов распределения открытых и генерации секретных ключей в сетях V2X. Далее была описана арифметика криптографии на эллиптических кривых и алгоритм ECDSA, используемый для создания электронной подписи в стандарте IEEE 1609.2. В конце была проверена корректность алгоритма ECDSA.

Источник