SIMA-IoV – Arquitetura baseada em Contexto para Seleção Inteligente
do Método de Autenticação na Internet de Veículos 5G
Internet de Veículos, Autenticação, Autoridade de
Confiança, Cadeia de Blocos, Computação de Borda, tecnologia 5G, Otimização
O mercado de veículos conectados cresceu substancialmente nos últimos anos,
fortalecendo a Internet dos Veículos (IoV). Esse ecossistema viabiliza
tanto a conectividade entre veículos quanto com a infraestrutura dos
sistemas de transporte inteligentes (ITS) e dispositivos de pedestres, além
de proporcionar acesso a serviços da Internet e recursos de nuvens
computacionais. Contudo, a adoção mais ampla da IoV com todo o seu
potencial inovador para as cidades inteligentes depende fortemente de
estratégias eficazes de segurança e privacidade. O processo de autenticação
é um dos pilares fundamentais nesse contexto. Por um lado, a autenticação
deve garantir que apenas veículos autorizados obtenham conectividade,
armazenamento e processamento na IoV. Por outro, o processo de autenticação
não deve degradar a qualidade de serviço (QoS) das aplicações de streaming
de vídeo dos dispositivos dos passageiros conectados ao veículo ou das
atualizações remotas de software automotivas (OTA). Esta tese,
primeiramente, avalia estratégias para a autenticação de veículos em redes
móveis de quinta geração (5G-V2X). São analisadas abordagens centralizadas
baseadas em autoridade de confiança (TA) e soluções distribuídas com
suporte de cadeias de blocos (blockchain). A abordagem baseada em
blockchain emprega os algoritmos de consenso PoW (Proof of Work) e PoS
(Proof of Stake). Uma arquitetura em camadas para IoV, com suporte à
segurança, é proposta com a incorporação dos dois métodos de autenticação
em ambiente de computação de borda (edge) e nevoeiro (fog). Por fim, a tese
propõe um arcabouço inteligente para a tomada de decisão ciente de contexto
utilizando otimização bayesiana para a seleção do método de autenticação.
Os mecanismos, componentes e arquitetura desenvolvidos nesta tese foram
implementados e avaliados usando o simulador de eventos discretos OMNeT++,
o simulador de redes para ambientes veiculares VeinS e o simulador de
tráfego intermodal SUMO. Os dados de tráfego para a região simulada foram
obtidos a partir de sensores da CTTU, localizados na Avenida Agamenon
Magalhães, em Recife-PE, Brasil. Esses dados permitiram capturar a
variabilidade e complexidade do ambiente real, facilitando a modelagem das
simulações e a avaliação das diferentes soluções. Os resultados mostraram
que o processo de tomada de decisão para a seleção do método de
autenticação SIMA-IoV, consegue se adaptar aos diferentes cenários de
mobilidade e carga na rede. Com o emprego da computação de borda,
distribuída entre as estações rádio base 5G para o processo de mineração da
blockchain, a proposta obteve resultados da ordem de milissegundos para a
métrica de atraso de autenticação, o que garante a qualidade e continuidade
dos serviços para as aplicações no contexto V2X em ambiente de alta
mobilidade.