3.1.5 Phát hiện các nút độc hại
Các nút khơng hoạt động có thể ảnh hưởng xấu đến mạng lưới trong trường hợp xấu nhất. Hầu hết các giao thức định tuyến VANET hiện tại không bao gồm bất kỳ cơ chế nào để xác định các nút không hoạt động.
Trong thiết kế của giao thức SZRP đề xuất một kỹ thuật mới để đối phó với các nút độc hại, và ngăn chặn chúng phá hủy mạng. Kỹ thuật này dựa trên các thơng tin hiện có được tạo ra bởi quá trình xác minh được thực hiện trong q trình chuyển giao gói tin định tuyến. Nó u cầu mỗi nút duy trì một trường bổ sung, đó là mức độ tin cậy. Mức tin cậy được khởi tạo với giá trị là 3 để chỉ ra rằng nút là một nút tin cậy. Mức này được giảm xuống trong ba trường hợp:
o Nút khởi tạo một bản tin HELLO với dấu hiệu lỗi hoặc không vượt qua giao thức phát hiện hàng xóm an tồn.
o Gói tin gửi bởi nút tương ứng bị loại bỏ do các lỗi xác minh bảo mật. o Nút cung cấp một danh sách bao gồm một nút khơng phải là hàng xóm. Trong tất cả, các trường hợp giá trị mức tin cậy bị giảm đi một. Nút được coi là một nút độc hại nếu mức độ tin cậy đạt đến mức không. Nút độc hại được chuyển đến bảng độc hại, và một gói tin đã được chứng thực mới là "gói cảnh báo" được tạo ra có chứa loại gói, địa chỉ của nút độc hại, và chữ ký của cả hai. Gói này được truyền theo cách tương tự như gói IARP. Mỗi nút nhận được gói tin cảnh báo sẽ đặt mức độ tin cậy của nút độc hại được lưu trữ trong gói tin bằng 0 sau khi xác minh tính xác thực. Sau đó, mỗi nút khơng thực hiện bất kỳ xử lý nào trên các gói tin nhận được cho đến khi xác minh mức độ tin cậy của người gửi.
3.2 THAM KHẢO ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CỦA ĐỊNH TUYẾN BẢO MẬT TRONG MẠNG VANET MẠNG VANET
3.2.1 Môi trường mô phỏng
Để đánh giá SZRP trong môi trường không xung đột, phần mềm được sử dụng là Network Simulator 2 (NS-2). NS-2 là một trình giả lập sự kiện rời rạc được viết bằng C++ và OTcl. Phần mềm được phát triển để mô phỏng các hành vi của các giao thức lớp mạng và lớp giao vận trong topo mạng phức tạp và đã được sử dụng rộng rãi trong việc đánh giá hiệu năng của các giao thức định tuyến Ad-hoc. Thực hiện mơ hình hóa SZRP bằng cách sửa đổi ZRP hiện tại bằng nhiều cách:
Tăng kích thước gói để phản ánh các trường bổ sung cần thiết để thực hiện các cơ chế bảo mật. Các trường mở rộng giữ khóa cơng khai, tiêu đề, các định danh duy nhất, và chữ ký. Cần lưu ý rằng không phải tất cả các gói đều giữ các trường này.
Tăng kích thước của bảng hàng xóm của mỗi nút bằng hai trường: trường đầu tiên được sử dụng để lưu trữ khóa cơng khai của các hàng xóm trong mỗi mục, trong khi phần cịn lại được sử dụng để chỉ ra mức độ tin cậy của hàng xóm đó.
Tạo ra một gói tin mới gọi là "gói cảnh báo" và quảng bá để khai báo các nút độc hại khi giá trị mức tin cậy đạt đến mức khơng.
3.2.2 Mơ hình chuyển động
Mỗi nút trong các kịch bản di chuyển theo mơ hình điểm tham chiếu ngẫu nhiên, trong đó mỗi nút bắt đầu ở một vị trí ngẫu nhiên và di chuyển độc lập trong q trình mơ phỏng. Mỗi nút dừng lại trong một khoảng thời gian xác định mà chúng ta gọi là thời gian tạm dừng và sau đó di chuyển theo một đường thẳng tới một vị trí được lựa chọn ngẫu nhiên mới với vận tốc được chọn trong khoảng từ 0 đến . Khi đạt đến vị trí mới đó, nút sẽ vẫn giữ ngun trạng thái tạm dừng, và sau đó chọn vị trí ngẫu nhiên mới để tiến hành với vận tốc ngẫu nhiên mới được chọn, nút tiếp tục lặp lại hành vi này trong suốt q trình mơ phỏng. Mơ hình này có thể tạo ra một lượng lớn các chuyển động nút tương đối và sự thay đổi topo mạng, và do đó cung cấp một mơ hình chuyển động tốt để đánh giá các giao thức định tuyến VANET.
3.2.3 Các mơ hình truyền thơng
Mơ hình truyền dữ liệu trong các thí nghiệm sử dụng bốn cặp nguồn - đích, mỗi lần gửi một luồng dữ liệu tốc độ cố định (CBR) của bốn gói dữ liệu mỗi giây. Một khơng gian hình chữ nhật có kích thước 1500x5 m2 được sử dụng để tăng số lượng trung bình của bước nhảy trong tuyến đường được sử dụng. Một khơng gian hình chữ nhật được đề nghị trong hầu hết các công việc đề xuất để đánh giá các giao thức định tuyến trong VANET so với khơng gian hình vng có diện tích bằng nhau. Nó tạo ra một mơi trường đầy thách thức cho các giao thức định tuyến. Các tham số mô phỏng khác được trình bày trong Bảng I.
Số lượng nút 25
Tốc độ tối đa 20m/s
Kích thước khơng gian mô phỏng 1500x500 m2
Số cặp nguồn – đích 4
Tốc độ dữ liệu nguồn 5 packet/s
Thời gian mô phỏng 500 s
Bán kính khu vực 3 hop
Độ dài hàm Hash 160 bit
Độ dài chữ kí 160 bit
Độ dài khóa cơng khai 160 bit
Bảng 1: Các tham số mô phỏng
3.2.4 Các chỉ số hiệu suất
Đánh giá giao thức SZRP bằng cách so sánh nó với phiên bản hiện tại của ZRP. Cả hai giao thức được chạy trên các chuyển động và mơ hình truyền thơng giống hệt nhau; các chỉ số chính được sử dụng để đánh giá hiệu suất của SZRP là tỷ lệ phân phối gói, tải định tuyến và độ trễ đầu cuối. Các số liệu này thu được từ việc tăng cường các tệp vết.
Tỷ lệ phân phối gói: Tỷ lệ phân phối gói được xác định như là tỷ lệ phân phối thành cơng các gói tin trên tổng số các gói tin đã gửi. Điều này đánh giá khả năng của giao thức để khám phá các tuyến.
Chi phí định tuyến: Đây là tỷ số giữa các byte tải tin với byte dữ liệu được phân phối. Việc truyền dẫn ở mỗi hop dọc theo tuyến được tính là một sự truyền dẫn trong việc tính tốn số liệu này. Chi phí định tuyến của một mô phỏng được tính như số lượng byte định tuyến được tạo ra bởi các bộ định tuyến của tất cả các nút chạy mơ phỏng. Số liệu này có giá trị cao trong các giao thức bảo mật do giá trị băm hoặc chữ ký được lưu trữ trong gói tin.
Độ trễ đầu cuối trung bình: Đây là độ trễ trung bình giữa việc gửi gói dữ liệu bằng nguồn CBR và nhận nó tại bộ tiếp nhận CBR tương ứng. Điều này bao gồm tất cả sự chậm trễ gây ra trong suốt quá trình nhận, lưu đệm và xử lý tuyến đường tại các nút trung gian.
3.2.5 Kết quả mô phỏng và đánh giá dựa trên tham khảo
Hiệu năng với các mạng chuyển động khác nhau
Trong kịch bản này, SZRP và ZRP được so sánh qua các giá trị khác nhau của thời gian tạm dừng. Thời gian tạm dừng được thay đổi từ 100s đến 500s để mô phỏng mạng di động cao và thấp.
Liên quan đến tỷ lệ phân phối gói, kết quả cho thấy rằng tỷ lệ phân phối gói thu được bằng cách sử dụng SZRP là trên 90% trong tất cả các kịch bản và hầu như tương tự như hiệu suất của ZRP. Điều này chỉ ra rằng SZRP có hiệu quả cao trong việc phát hiện và duy trì các tuyến đường cho việc phân phối các gói dữ liệu, thậm chí với mạng di động tương đối cao (thời gian tạm dừng thấp). Mạng có các nút di động cao có tỷ lệ phân phối gói thấp hơn do các nút thay đổi vị trí liên tục. Vì lý do này, một mạng di động cao có một số lượng lớn các gói tin bị mất do trường thời gian sống TTL hết hạn hoặc mất kết nối.
Đối với chi phí định tuyến bổ sung được giới thiệu bởi cả SZRP và ZRP, trong đó chi phí định tuyến được tính bằng byte cho cả hai giao thức, kết quả cho thấy chi phí định tuyến trên SZRP cao hơn đáng kể và tăng lên gần 42% đối với mạng VANET di động cao và 27% cho một mạng di động thấp. Điều này là do sự gia tăng kích thước của mỗi gói từ việc bổ sung các tóm tắt và chữ ký lưu trữ trong các gói tin để xác minh tính tồn vẹn và xác thực. Chi phí định tuyến này giảm khi tính di động giảm. Điều này là do khi tính di động cao sẽ làm tăng số lượng các gói cập nhật cần thiết để theo dõi các thay đổi trong topo. Các gói này bao gồm cả các gói IARP và IERP cũng như các thơng báo lỗi.
Về độ trễ đầu cuối trung bình cho cả hai giao thức, độ trễ trung bình của SZRP xấp xỉ gấp đôi ZRP do khả năng sẵn sàng của mạng giảm. Điều này là do các gói và byte bổ sung mới được tạo ra để giải quyết các vấn đề bảo mật trong SZRP. Hơn nữa, mỗi nút phải xác minh chữ ký số và bản tóm tắt được tạo ra bởi nút gửi, tính tốn và chèn thêm các giá trị vào trong gói trước khi truyền lại. Sử dụng chữ ký và hàm băm gây ra sự chậm trễ trong việc xử lý các gói dữ liệu nhận được. Sự gia tăng độ trễ ở thời gian tạm dừng thấp là do sự phân bố không đồng đều của các nút trong không gian gây ra bởi chuyển động của các nút trong mơ hình điểm tham chiếu ngẫu nhiên.
Hiệu năng với sự khác nhau của các kích cỡ mạng và mơ hình chuyển động
Kịch bản nghiên cứu hiệu suất của SZRP và ZRP qua các kích cỡ mạng khác nhau. Số nút thay đổi từ 10 đến 40 để đánh giá giao thức định tuyến bảo mật trong các mạng khác nhau. Các thí nghiệm được thực hiện dưới tốc độ di chuyển cao và thấp với tốc độ dữ liệu là 5 gói/ giây. Để nhất quán, kích thước của topo được sử dụng được thay đổi với cùng tỷ lệ với số nút di động. Hình 3.6 cho thấy hiệu suất của SZRP và ZRP theo tỷ lệ phân phối gói tin. SZRP vẫn hoạt động tốt trong mạng di động thấp, cụ thể là vượt quá 99%. Tuy nhiên, hiệu suất của nó giảm xuống trong mạng di động cao. Trong cả hai trường hợp, kết quả thu được có thể chấp nhận bởi vì hiệu năng của SZRP giảm tương tự như ZRP. Quan sát hình ta cũng thấy tỷ lệ phân phối gói tin giảm trong một mạng lớn. Điều này là do sự gia tăng thời gian di chuyển dẫn đến giá trị thời gian sống TTL hết hạn.