simTD

Sichere Intelligente Mobilität – Testfeld Deutschland

In den heutigen Autos reagieren Airbags, ABS und ESP erst, wenn die Situation kritisch ist. Die Autos der Zukunft sollen Verkehrshindernisse schon wahrnehmen, bevor man sie sieht; Gefahren erkennen, bevor sie zur Bedrohung werden und gleichzeitig für bestmöglichen Verkehrsfluss sorgen. Um dies zu ermöglichen, werden die Fahrzeuge der nächsten Generation sich mittels Informationstechnologie vernetzen und mobil Informationen austauschen – sowohl untereinander als auch mit Ampeln und anderen Verkehrsinfrastrukturen.

Mit dieser Car-to-X-Kommunikation können zum Beispiel nachfolgende und entgegenkommende Verkehrsteilnehmer über potenzielle Gefährdungen informiert werden und so angemessen auf die jeweilige Situation reagieren. Durch den Informationsaustausch mit Verkehrszentralen werden Ampelanlagen und Fahrspur-Hinweise optimal geschaltet. Darüber hinaus lassen sich durch die Vernetzung der Fahrzeuge zusätzliche Infotainment- und Mehrwertdienste anbieten, zum Beispiel mobiles Internet im Fahrzeug oder automatisierte Bezahlsysteme an Tankstellen oder Parkhäusern. Grundlage für all dies ist eine sichere und stabile Kommunikation. Entsprechende Konzepte und Lösungen entwickelt Fraunhofer SIT zusammen mit seinen Partnern im Rahmen des Projekts simTD. Die Praxistauglichkeit der Entwicklungen wird anschließend im größten Feldtest der Welt geprüft. Das intelligente Auto der Zukunft braucht eine sichere Funkübertragung von Informationen vom und zum Fahrzeug. Damit wird die drahtlose Kommunikation zur Schlüsseltechnologie auf den Straßen der Zukunft. Viele der zukünftigen Systeme und Dienste, vor allem im Bereich der Verkehrssicherheit, basieren auf Ad-hoc-Datenaustausch, bei dem die Fahrzeuge zu mobilen Sensoren werden. Diese Kommunikation gilt es, vor unerwünschten Ausfällen und Manipulationen zu schützen. Das Einspielen, Verfälschen und Mitlesen von Daten durch Dritte muss daher durch IT-Sicherheitsmaßnahmen unterbunden werden. Zusätzlich ist auch die Privatsphäre der Fahrzeuginhaber zu schützen, damit Aufenthaltsorte und Bewegungsprofile nicht erstellt bzw. zugeordnet werden können.

Herausforderungen

Bei simTD handelt es sich um den weltweit größten Feldtest für Car-to-X-Kommunikation. Im Projekt werden diverse Anwendungen und Dienste aus den Bereichen Verkehrssicherheit, Verkehrseffizienz und Mehrwegdienste getestet. Dafür stehen 400 Fahrzeuge und 100 Infrastruktur-Stationen (Roadside Stations) zur Verfügung. Unterschiedliche drahtlose Kommunikationstechniken wie Ad-Hoc-Fahrzeug-WLAN (IEEE 802.11p), Standard WLAN (IEEE 802.11b/g) und Mobilfunk sorgen für große Komplexität. Eine weitere Herausforderung für die Absicherung der Kommunikation stellt die dezentrale Authentifizierung aller Kommunikationsteilnehmer sowie die große Skalierbarkeit des Netzwerkes dar, denn die Fahrzeuge haben keine konstante Verbindung zu zentralen Systemen der Infrastruktur. Außerdem muss das entstehende Netzwerk länderübergreifend funktionieren und den Schutz der Privatsphäre der Verkehrsteilnehmer gewährleisten.

Die Car-to-X-Kommunikation wird als erster praktischer Einsatz mobiler Ad-hoc Netzwerke betrachtet, in dem sehr viele Netzwerkteilnehmer sensible und verkehrssicherheitskritische Daten austauschen, indem sie spontane Kommunikationsverbindungen aufbauen. Assistenz- und Warnsysteme im Fahrzeug und in den Verkehrszentralen nutzen diese Daten beispielsweise zur Verteilung von Warnungen vor Glatteis oder sich bildenden Staus. Eine Absicherung der Kommunikation gegen Missbrauch und bösartige Veränderungen der Nachrichten ist daher essentiell. Im Gegensatz zu klassischen Netzwerken besteht zwischen Fahrzeugen sowie Infrastrukturkomponenten keine konstante Verbindung. Durch Verkehrsfluss und unterschiedliche Geschwindigkeiten stehen für die Kommunikation zwischen Fahrzeugen mitunter nur wenige Sekunden zur Verfügung. Diese neuartigen Herausforderungen machen die Entwicklung von speziellen IT-Sicherheitslösungen notwendig, die auch im Verkehrsalltag bestehen können, wie er in den praktischen Tests des Projekts simuliert wird.

Lösung

Im Projekt simTD entwickelt Fraunhofer SIT zusammen mit Partnern aus dem Konsortium eine ganzheitliche IT-Sicherheitslösung für die dezentrale Datenübertragung in Car-to-X-Netzwerken. In dieser Lösung sind Maßnahmen zum Schutz der Privatsphäre integriert, die unter anderem die Identität der Fahrzeuge gegenüber Dritten durch Pseudonyme schützen und somit eine Verfolgung und konstante Identifizierung erschweren. Für die Auswertung des Feldtestes ist es jedoch möglich, die Pseudonymisierung der Fahrzeuge aufzulösen. Alle Daten der Ad-hoc-Kommunikation zwischen Fahrzeugen und Infrastrukturkomponenten werden signiert und bei Bedarf zusätzlich verschlüsselt. Die dazu notwendigen digitalen Zertifikate werden von einer besonderen Public Key Infrastruktur (PKI) ausgegeben, die Fraunhofer SIT implementiert und betreibt. Neben kryptografischen Mechanismen zum Schutz der Integrität, Authentizität und Vertraulichkeit der Daten werden zusätzlich Maßnahmen zur Plausibilitätsprüfung der Bewegungsdaten auf den Fahrzeugen eingesetzt. Mit Hilfe dieser Prüfung können fehlerhafte und physikalisch unmögliche Nachrichten identifiziert und entsprechende Angriffe verhindert werden.

Das simTD-Konsortium setzt unterschiedliche Kommunikationskanäle ein (z.B. IEEE 802.11p/b/g und GPRS/UMTS) und entwickelt entsprechend angepasste Sicherungsmaßnahmen. Auch Daten, die zum Beispiel per Mobilfunk von Fahrzeugen zur zentralen Infrastruktur übertragen werden, müssen deshalb durch Verschlüsselung vor unberechtigtem Zugriff geschützt werden. Der Einsatz der verwendeten IT-Sicherheitsmaßnahmen folgt nationalen und internationalen Standardisierungsbestrebungen, sodass die in simTD eingesetzten Systeme auch über den Feldtest hinaus von Interesse sind. Umgekehrt bringt Fraunhofer SIT die Ergebnisse auch wieder in Standardisierungsgremien wie z.B. das CAR 2 CAR Communication Consortium (C2C-CC) und das European Telecommunications Standards Institute (ETSI) ein. Denn speziell für die Absicherungsmaßnahmen im Bereich der intelligenten Fahrzeugkommunikationssysteme werden standardisierte Algorithmen und Protokolle benötigt, da nur so eine einheitliche länder- und herstellerübergreifende Absicherung der Kommunikation möglich ist. Der großangelegte und umfangreiche Feldtest von simTD ist ein weiterer Schritt hin zu einem sicheren und intelligenten Fahrzeugkommunikationssystem, denn nur mit Hilfe von umfangreichen praktischen Tests im realen Umfeld können relevante Schwachstellen frühzeitig identifiziert und behoben werden. Erst dann können Hersteller entsprechende Systeme einführen. Durch die große Anzahl an Fahrzeugen und Kommunikationseinheiten am Straßenrand lassen sich auch systemkritische Situationen wie Staus testen, in denen ein sehr hohes Datenaufkommen zu erwarten ist.

Ansprechpartner

Dr.-Ing. Kpatcha Mazabalo BayarouAbteilungsleiter Mobile Systems und Mobile Networks

Telefon+49 6151 869-274
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