• VANET

L’aumento del traffico nelle autostrade, strade urbane ed extraurbane comporta un aumento della difficoltà nelle guida per i conducenti di veicoli di qualsiasi tipo.
Tali difficoltà comportano un aumento dello stress ai conducenti e di conseguenza un aumento dei rischi (incidenti, ostacoli improvvisi, intemperie climatiche ecc.).
La ricerca scientifica effettuata da enti statali, aziende private, multinazionali automobilistiche come Renault, BMW, Daimler-Chrysler, Volkswagen, Toyota, con studi come [69, 70, 71, 79, 80, 81, 82], e dal mondo accademico, sta dando numerosi frutti in aiuto alle nuove problematiche di sicurezza.
La ricerca è indirizzata alla realizzazione di tecnologie che possano aiutare il conducente alla guida e a rendere più sicura la percorrenza di tragitti stradali.
In un primo tempo gli studi sulla sicurezza sono stati focalizzati sulla realizzazione di dispositivi basati sulla fisica del veicolo. Sono stati studiati sistemi di assorbimento degli urti (airbag o barre protettive laterali), sistemi che cercano di ridurre i rischi di traumi fisici al conducente ed ai passeggeri, sono stati sviluppati sistemi che migliorano la stabilità e l'assetto della vettura (ESP) e sistemi di miglioramento della frenata (ABS), dando però scarsa attenzione alla cooperazione tra veicolo e veicolo o tra veicoli e strade i che in realtà formano l’intero sistema viario.
Grazie all’ausilio di sistemi di comunicazione sempre più efficienti e l'uso di reti satellitari permanenti che forniscono servizi di localizzazione geografica, adesso è possibile studiare gli aspetti di cooperazione tra i veicoli.
L’idea che sta alla base delle reti VANET[4] (Vehicular ad-Hoc Network) è un'idea di tipo biologico. L'idea nasce dalla tecnica usata dalle formiche per scambiarsi tra loro informazioni utili alla viabilità di un percorso. Una formica esploratrice traccia un percorso olfattivo su un’area geografica, successivamente altre formiche, in prossimità dell'area interessata, ‘acquisiscono’ le informazioni e 'acquisiscono' la capacità di determinare la direzione corretta da intraprendere. Tale concetto viene riportato ai veicoli e all'intero sistema viario.
I veicoli che percorrono una data strada, inviano ai propri vicini (veicoli che si trovano all'interno dell'area di copertura del raggio d'azione del trasmittente) delle informazioni viarie come ad esempio lo stato del territorio, i dati riguardanti la propria velocità e direzione, il tipo di strada, il traffico presente, etc.
I veicoli che ricevono questi messaggi dai nodi trasmittenti 'acquisiscono' informazioni utili alla viabilità. Alla ricezione di ogni messaggio, un veicolo valuta le informazioni contenute al suo interno per poi prende delle decisioni viarie (stesso comportamento delle formiche in prossimità della scia olfattiva). Successivamente queste informazioni vengono inoltrate ai propri vicini oppure vengono scartate.
La realizzazione di sistemi di comunicazione veicolo-veicolo e veicolo-strade è stata possibile grazie agli studi compiuti negli ultimi 10 anni. In questo periodo infatti, si è avuto un notevole sviluppo nel campo delle reti wireless e nel campo delle reti “auto-organizzanti”, reti che non richiedono alcuna infrastruttura fissa.

Lo scopo di questa tesi è di fornire una panoramica sui principali problemi presenti nelle reti VANET con particolare riferimento ai protocolli di livello network e alla sicurezza delle comunicazioni.
La tesi presenta dunque una rassegna dettagliata dei vari protocolli di rete e delle loro peculiarità e riassume i principali studi simulativi sulle caratteristiche di tali protocolli. In particolare sono stati presentati in un quadro unitario diversi test simulativi proposti in letteratura.
Inoltre viene affrontato in dettaglio il problema della sicurezza della rete: questione fondamentale in quanto se la rete ipotizzata verrà realizzata, diventerà la rete wireless più estesa del pianeta in grado di trasportare un numero praticamente infinito di informazioni sui veicoli e sulle persone in generale. La sicurezza della rete risulterà perciò decisiva per la salvaguardia della privacy degli individui.

La tesi si suddivide in 7 capitoli: Il capitolo 2 illustra le reti Ad-hoc, le reti MANET e alcune problematiche di queste.
Il capitolo 3 introduce le reti VANET come sottocategoria delle reti MANET e le varie problematiche aperte per queste reti. Vengono affrontate in generale le problematiche della comunicazione tra i vari nodi e presentate alcune soluzioni possibili. Si procede quindi con la trattazione dei vari protocolli di routing, delle problematiche della sicurezza della rete, di alcuni scenari di applicazione e dei vari servizi che tali reti possono offrire (servizi sia relativi alla sicurezza stradale che ludici o di informazione generica), dei vari modelli di mobilità utilizzati nei tool di simulazione di queste reti. Per concludere viene proposto un breve excursus sul sistema di posizionamento GPS fortemente utilizzato dalle reti VANET.
Il capitolo 4 analizza in dettaglio le varie classi di protocolli di routing proposte per le VANET delle reti ed esamina in maniera approfondita ogni protocollo di ciascuna classe.
Nel capitolo 5 vengono esaminati in dettaglio i risultati di alcuni studi effettuati sui vari protocolli di routing (i più significativi per ogni classe). Questi test sono stati effettuati da diversi gruppi di ricerca con differenti simulatori, scenari di simulazione e parametri di simulazione iniziali.
Il candidato ha valutato approfonditamente i vari scenari, unificando ove possibile i risultati in un quadro organico.
Il capitolo 6 affronta il tema centrale della sicurezza nelle reti VANET, mostrando le problematiche della privacy, studiando gli attacchi possibili e facendo una classificazione dettagliata. Vengono studiati i requisiti da considerarsi necessari affinché si possa raggiungere una elevata sicurezza della sicurezza della rete. Infine sono spiegate le varie tecniche di difesa adottate delle VANET.
Il capitolo 7 trae le conclusioni ed indica i possibili sviluppi futuri.