Đoàn kết – trung thực – sáng tạo – hiệu quả - chất lượng

Thông tin kết quả nghiên cứu đề tài KH&CN cấp Bộ mã số B2021-TNA-02 do TS. Nguyễn Văn Tảo - Trường Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông - Đại học Thái Nguyên chủ nhiệm

Đăng ngày: 12-05-2022 | 179 lần đọc
|

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1. Thông tin chung

- Tên đề tài: Nghiên cứu phương pháp đảm bảo truyền tin tin cậy và tối ưu hóa xác minh dữ liệu chia sẻ cho hệ thống giao thông thông minh trong môi trường mạng thế hệ mới 5G

- Mã số: B2021-TNA-02

- Chủ nhiệm đề tài: TS. Nguyễn Văn Tảo

- Tổ chức chủ trì: Đại học Thái Nguyên

- Thời gian thực hiện: Từ 01/2021 đến 12/2022

2. Mục tiêu

- Phát triển được phương pháp và thuật toán xác minh độ tin cậy của thông tin trao đổi;

- Tối ưu hoá được quy trình xử lý xác minh dữ liệu hàng loạt trong các hệ thống giao thông kết nối đô thị thông minh trên nền tảng công nghệ mạng thế hệ mới 5G.

3. Tính mới và sáng tạo

Đề tài nghiên cứu các hướng tiếp cận mới trong xác minh độ tin cậy của dữ liệu chia sẻ trong lĩnh vực giao thông thông minh sử dụng hạ tầng mạng truyền thông thế hệ mới. Kết quả nghiên cứu và đóng góp chính được cụ thể như sau:

- Là công trình nghiên cứu thành công đầu tiên sử dụng phương pháp xác minh dữ liệu chia sẻ thông qua sử dụng sóng viễn thông. Quá trình xác minh dữ liệu được thực hiện trực tiếp song song trong quá trình truyền tin. Đáng chú ý, phương pháp của chúng tôi có thể tận dụng nguồn thông tin có sẵn, có thể dễ dàng thu thập từ chính quá trình giao tiếp truyền tin đó là sóng từ. Chính nhờ đặc điểm này, phương pháp của chúng tôi có thể được tích hợp vào các xe tự lái trong tương lai với giá cả phải chăng.

- Phân tích lý thuyết chi tiết trong công trình có tác dụng lớn giúp các nhà nghiên cứu mới áp dụng phương pháp đề xuất trong từng hoàn cảnh giao thông hoặc tấn công an ninh cụ thể. Chẳng hạn, phương pháp vẫn thể hiện sự hiệu quả cao khi các xe giao tiếp trong môi trường có nhiễu (noise/fading) can thiệp. Kết quả mô phỏng chỉ ra rằng phương pháp của chúng tôi thể hiện năng lực vượt trội so với một số mô hình xác minh truyền thống trong phát hiện các dạng tấn công an ninh thường gặp như tấn công sai lệch, tấn công Sybil.

- Là công trình nghiên cứu đầu tiên cung cấp một phân tích chi tiết về hiệu năng cũng như độ phức tạp thời gian, tính toán của các phương pháp đề xuất đối với xác minh hàng loạt (tới hàng chục xe kết nối cùng lúc) trong môi trường đa kết nối. Theo hiểu biết của chúng tôi, đây là công trình nghiên cứu chi tiết đầu tiên trên thế giới và tại Việt Nam để xử lý vấn đề tin cậy của dữ liệu trong hệ thống giao thông thông minh.

4. Kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu này của chúng tôi đã phát triển một mô hình xác minh hợp tác để xác minh tính trung thực của việc chia sẻ dữ liệu trong mạng phương tiện giao thông thông minh sử dụng nền tảng mạng thế hệ mới 5G. Kết quả đánh giá cho thấy hệ thống của chúng tôi có thể phát hiện ba loại tấn công (tấn công giả mạo dữ liệu, tấn công Sybil và tấn công thông đồng) với độ chính xác trên 0,98 đối với các phương tiện lớn trong khi vẫn phản ứng nhanh với các cuộc tấn công. Hệ thống xác minh của chúng tôi cũng hoạt động tốt trong trường hợp mật độ cao và giao thông thưa thớt. Bên cạnh xác minh dữ liệu V2X và tăng cường phát hiện hành vi sai, nghiên cứu này của chúng tôi hứa hẹn sẽ mang lại lợi ích cho nhiều dịch vụ xác thực trước cho các phương tiện được hỗ trợ V2X, chẳng hạn như xác minh yêu cầu tham gia dịch vụ platooning. Đáng chú ý, cách tiếp cận của chúng tôi hứa hẹn sẽ được trang bị trên các phương tiện giá cả phải chăng mà hiếm khi được trang bị đầy đủ LiDAR / radar đắt tiền.

5. Sản phẩm

5.1. Sản phẩm khoa học: 06 bài báo đăng trên tạp chí, Kỷ yếu hội thảo trong và ngoài nước. Trong đó có 04 bài báo đăng trên tạp chí uy tín nước ngoài thuộc danh mục SCIE và được Scimango xếp hạng Q1; 01 kỷ yếu hội thảo quốc tế uy tín, 01 Kỷ yếu Hội nghị quốc gia

[1]. Edy Kristianto, Van-Linh Nguyen, Po-Ching Lin “Decentralized PKI with Blockchain in V2X Communications: Promising or only Euphoria'', IEEE Security and Privacy, Jan. 2022. (SCIE, IF: 3.573, Q1)

[2]. Van-Linh Nguyen, Ren-Hung Hwang, Po-Ching Lin “Controllable Path Planning and Traffic Scheduling for Emergency Services in the Internet of Vehicles '', IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, Aug. 2021. (SCIE, IF: 5.947, Q1)

[3]. Van-Linh Nguyen, Po-Ching Lin, Bo-Chao Cheng, Ren-Hung Hwang, Ying-Dar Lin, “Security and privacy for 6G: A survey on prospective technologies and challenges”, IEEE Communications Surveys and Tutorials, Aug. 2021, (SCI, IF: 25.354 1/596 Computer Science, Q1, Top #1 IEEE publications)

[4]. Lan-Huong Nguyen, Van-Linh Nguyen, Jian-Jhih Kuo, “Risk-based Transmission Control for Mitigating Network Congestion in Vehicle-to-Everything Communications,'' IEEE Access, Vol. 9, Nov. 2021. (SCIE, IF: 3.367, Q1).

[5]. Lan-Huong Nguyen, Ren-Hung Hwang, Po-Ching Lin, Van-Linh Nguyen,  Jian-Jhih Kuo, “Robust Positioning-based Verification Scheme for Enhancing Reliability of Vehicle Platoon Control”, IEEE Vehicular Technology Conference 2021, pp.1-8.

[6]. Van-Linh Nguyen, Van-Tao Nguyen, Lan-Huong Nguyen, Duc-Binh Nguyen and Xuan-Truong Quach, “Signal-based Verification Scheme for Vehicle Misbehavior detection in 5G V2X”, Kỷ yếu hội thảo Quốc gia lần thứ XXIV "Một số vấn đề chọn lọc của Công nghệ thông tin và Truyền thông" (Hội thảo @), 12-13/12/2021, pp 15-21.

5.2. Sản phẩm đào tạo: Hỗ trợ đào tạo 01 thạc sĩ đã bảo vệ thành công theo hướng nghiên cứu của đề tài

Tống Văn Trường (2022), Nghiên cứu về thiết bị an ninh cho các thiết bị IoT và xây dựng giải pháp lựa chọn kỹ thuật mã hoá, Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông - Đại học Thái Nguyên (Quyết định giao đề tài và phân công cán bộ hướng dẫn số 200/QĐ-ĐHCNTT&TT ngày 22/3/2021).

6. Phương thức chuyển giao, địa chỉ ứng dụng, tác động và lợi ích mang lại của kết quả nghiên cứu

Chủ nhiệm đề tài và các thành viên phối hợp với Đại học Thái Nguyên, Trường Đại học CNTT&TT trong việc công bố các bài báo và chuyển vào thư viện điện tử làm tài liệu dùng chung cho học tập, nghiên cứu và đào tạo.

 INFORMATION ON RESEARCH RESULTS

1. General information

- Project title: Methods to guarantee the reliability of data transmission and the optimization of data verification for intelligent transportation systems in 5G

- Code number: B2021-TNA-02

- Coordinator: Dr. Nguyen Van Tao

- Implementing institution: Thai Nguyen University

- Duration: from 1/2021 to 12/2022

2. Objective(s)

- Develop a method and algorithm to verify the reliability of data sharing

- Optimize the verification process for a massive number of vehicles in intelligent transportation systems using 5G cellular networks.

3. Creativeness and innovativeness

We have proposed novel methods to verify data sharing in intelligent transportation systems. Specifically, the creativeness and innovativeness are summarized as follows:

- The first research work to propose a prospective cooperative framework for verifying Vehicle-to-Everything(V2X) sharing data in fifth-generation (5G) networks. Specifically, our method maintains a six-dimensional state of the target vehicle with the independent measurements from a joint localization and communication model, i.e., 5G signal-based positioning, to determine whether the vehicle is moving as it claims in the sharing messages. Notably, the signal-based sources are available, cheap, and easily collectible from 5G V2X communications. As a result, our approach can work with affordable vehicles that are seldom fully equipped with expensive facilities such as LiDAR.

- Theoretical analysis on basic limits and performance evaluation in our method significantly contributes to helping the new scholars of applying the method in various traffic scenarios, including the traffic in the real environments and under noise/fading interference conditions. The evaluation results show the significant effects of the method in terms of detection performance, particularly for detecting Sybil attacks and false data attacks in promising time.

- The first research work to provide a comprehensive analysis of the system performance for massive verification in large traffic densities and the proposed design's computational complexity. Security analysis and feature comparison of the proposal compared with some benchmark literature are also revealed. To the best of our knowledge, the signal-based verification scheme is the first attempt of its kind to address the problem of data reliability for connected vehicles in intelligent transportation systems.

4. Research results

Our research has developed a collaborative verification model to verify the truthfulness of data sharing in smart vehicle networks using the new 5G-generation network platform. Evaluation results showed that our system could detect three types of attacks (data tampering attacks, Sybil attacks and collusion attacks) with an accuracy of over 0.98 for large vehicles while remaining quickly responsive to other attacks. Our verification system also worked well in case of high density and sparse traffic. Besides verifying V2X data and enhancing misbehavior detection, our research promises to benefit many pre-authentication services for V2X powered vehicles, such as verifying the request to join the platooning service. Notably, our approach promises to be equipped in affordable vehicles which are rarely fully equipped with expensive LiDAR/radar.

5. Products

5.1. Scientific products

04 papers in prestigious international journals (Q1 ranking, SCIE index); 01 international conference paper, 01 national conference paper

[1]. Edy Kristianto, Van-Linh Nguyen, Po-Ching Lin “Decentralized PKI with Blockchain in V2X Communications: Promising or only Euphoria'', IEEE Security and Privacy, Jan. 2022. (SCIE, IF: 3.573, Q1).

[2]. Van-Linh Nguyen, Ren-Hung Hwang, Po-Ching Lin Controllable Path Planning and Traffic Scheduling for Emergency Services in the Internet of Vehicles '', IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, Aug. 2021. (SCIE, IF: 5.947, Q1)

[3]. Van-Linh Nguyen, Po-Ching Lin, Bo-Chao Cheng, Ren-Hung Hwang, Ying-Dar Lin, “Security and privacy for 6G: A survey on prospective technologies and challenges”, IEEE Communications Surveys and Tutorials, Aug. 2021, (SCI, IF: 25.354 1/596 Computer Science, Q1, Top #1 IEEE publications)

[4]. Lan-Huong Nguyen, Van-Linh Nguyen, Jian-Jhih Kuo, “Risk-based Transmission Control for Mitigating Network Congestion in Vehicle-to-Everything Communications,'' IEEE Access, Vol. 9, Nov. 2021. (SCIE, IF: 3.367, Q1).

[5]. Lan-Huong Nguyen, Ren-Hung Hwang, Po-Ching Lin, Van-Linh Nguyen,  Jian-Jhih Kuo, “Robust Positioning-based Verification Scheme for Enhancing Reliability of Vehicle Platoon Control”, IEEE Vehicular Technology Conference 2021, pp.1-8.

[6]. Van-Linh Nguyen, Van-Tao Nguyen, Lan-Huong Nguyen, Duc-Binh Nguyen and Xuan-Truong Quach, “Signal-based Verification Scheme for Vehicle Misbehavior detection in 5G V2X”, Kỷ yếu hội thảo Quốc gia lần thứ XXIV "Một số vấn đề chọn lọc của Công nghệ thông tin và Truyền thông" (Thường gọi là Hội thảo @), 12-13/12/2021, pp 15-21.

5.2. Training products

Having supported 01 master student who has successfully defended his thesis with the research direction of the research project:

Tong Van Truong (2022), Researching security equipment for IoT devices and developing measures to choose encryption techniques (Pursuant to the Decision on assignment of research topics and supervisors to guide the master thesis No. 200/QD-DHCNTT&TT on March 22, 2021.

6. Transfer alternatives, application institutions, impacts and benefits of research results

The project coordinator and members collaborate with Thai Nguyen University, University of Information and Communication Technology in publishing articles and transferring them to the electronic library as shared documents for study, research, and training.

Ban KHCN&ĐN