An ECC-Diffie Hellman Authentication Scheme with PK-based Revocation for VANETs

एक ऐसी दुनिया की कल्पना करें जहाँ सड़क पर मौजूद हर कार लगातार एक-दूसरे से और सड़क के किनारे लगे बुनियादी ढांचे (इंफ्रास्ट्रक्चर) से बात कर रही है, जो ट्रैफिक जाम, अचानक ब्रेक लगाने या बर्फीली सतहों के बारे में जानकारी साझा करती है ताकि दुर्घटनाओं को रोका जा सके। एक स्मार्ट, कनेक्टेड हाईवे का यह दृष्टिकोण एक विशाल, अदृश्य नेटवर्क पर निर्भर करता है जिसे 'वेहिकुलर एड-हॉक नेटवर्क' (Vehicular Ad-hoc Network) कहा जाता है। हालाँकि, क्योंकि ये संदेश खुले वायरलेस चैनलों के माध्यम से यात्रा करते हैं, वे इंटरसेप्शन (बीच में रोकने) और हेरफेर के प्रति संवेदनशील होते हैं। एक शरारती तत्व एक कार होने का ढोंग कर सकता है, किसी गैर-मौजूद बाधा के बारे में झूठी चेतावनी दे सकता है, या ड्राइवर की गतिविधियों को ट्रैक करने के लिए उनकी गोपनीयता में सेंध लगा सकता है। इंजीनियरों के लिए मुख्य चुनौती एक ऐसी प्रणाली बनाना है जो यह सत्यापित कर सके कि प्रत्येक संदेश वास्तविक है और एक विश्वसनीय स्रोत से आया है, बिना यातायात की गति को धीमा किए या यह प्रकट किए कि कौन गाड़ी चला रहा है।

हाल ही में एक अध्ययन में, दिल्ली विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं लक्ष्मण चंदोलिया और ओम पाल ने एक नया सुरक्षा आर्किटेक्चर प्रस्तावित किया है जिसे इन सटीक समस्याओं को हल करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। उन्होंने एक ऐसी विधि विकसित की है जो वाहनों को एक-दूसरे और सड़क के उपकरणों को बहुत तेज़ी से और सुरक्षित रूप से प्रमाणित करने की अनुमति देती है, जबकि ड्राइवरों की पहचान को उनकी आँखों से ओझल रखती है। उनका दृष्टिकोण कई स्थापित क्रिप्टोग्राफिक उपकरणों को एक सुव्यवस्थित प्रक्रिया में जोड़ता है। भारी और धीमी सत्यापन विधियों पर निर्भर रहने के बजाय, जो सिस्टम को धीमा कर देती हैं, वे एलिप्टिक कर्व गणित पर आधारित एक हल्के डिजिटल सिग्नेचर तकनीक का उपयोग करते हैं। यह विधि एक वाहन को बहुत कम कम्प्यूटेशनल प्रयास के साथ यह सिद्ध करने की अनुमति देती है कि वह वही है जिसका वह दावा कर रहा है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि संदेशों के साथ रास्ते में कोई छेड़छाड़ नहीं हुई है, सिस्टम एक विशिष्ट कोड का उपयोग करता है, जिसे 'मेसेज ऑथेंटिकेशन कोड' के रूप में जाना जाता है, जो एक अद्वितीय सील की तरह कार्य करता है जिसे केवल प्रेषक और प्राप्तकर्ता ही सत्यापित कर सकते हैं।

उनके समाधान का एक महत्वपूर्ण घटक वह तरीका है जिससे यह गोपनीयता को संभालता है। इस प्रणाली में, एक वाहन अपनी वास्तविक पहचान, जैसे कि उसका लाइसेंस प्लेट नंबर या मालिक का नाम, प्रसारित नहीं करता है। इसके बजाय, यह प्रत्येक संचार सत्र के लिए बदलते हुए, अस्थायी नामों, या 'स्यूडोनिम्स' (pseudonyms) का उपयोग करता है। ये नाम बार-बार बदलते हैं, जिससे किसी बाहरी व्यक्ति के लिए समय के साथ एक ही कार से जुड़े विभिन्न संदेशों को जोड़ना लगभग असंभव हो जाता है। यह सुनिश्चित करता है कि जबकि नेटवर्क जानता है कि एक संदेश वैध है, वह ड्राइवर के मार्ग को ट्रैक नहीं कर सकता। हालाँकि, सिस्टम अधिकारियों के लिए पूरी तरह से गुमनाम नहीं है। यदि कोई वाहन दुर्भावनापूर्ण व्यवहार करता है, जैसे कि दुर्घटना का कारण बनने के लिए झूठी चेतावनियाँ भेजना, तो एक विश्वसनीय केंद्रीय प्राधिकरण के पास उस अस्थायी नाम को ड्राइवर की वास्तविक पहचान से जोड़ने की क्षमता होती है। यह संतुलन रोजमर्रा की गोपनीयता बनाए रखते हुए बुरे तत्वों के लिए जवाबदेही सुनिश्चित करता है।

शोधकर्ताओं ने समझौता किए गए या चोरी हुए वाहनों के लिए एक्सेस को रद्द करने की कठिन समस्या का भी समाधान किया। कई मौजूदा प्रणालियों में, यह जांचना कि क्या किसी वाहन का डिजिटल प्रमाणपत्र रद्द कर दिया गया है, धीमा होता है और इसके लिए बुरे तत्वों की बड़ी सूचियों को डाउनलोड करने की आवश्यकता होती है। लेखकों ने एक सार्वजनिक-कुंजी-आधारित 'रेवोकेशन लिस्ट' (revocation list) का उपयोग करते हुए एक नई विधि पेश की है जो एक अत्यधिक कुशल लुकअप टेबल की तरह कार्य करती है। यह सड़क किनारे की इकाइयों (roadside units) को यह जांचने की अनुमति देता है कि क्या किसी वाहन को प्रतिबंधित किया गया है, चाहे नेटवर्क में कितने भी वाहन क्यों न शामिल हों। उनके सिमुलेशन ने दिखाया कि यह नई विधि पारंपरिक तरीकों की तुलना में सैकड़ों गुना तेज़ी से रेवोकेशन स्टेटस की जाँच करती है, भले ही इसमें हजारों वाहन शामिल हों। यह गति संदेश को सत्यापित करने में लगने वाला समय बहुत महत्वपूर्ण है क्योंकि एक संदेश के सत्यापन में देरी एक सुरक्षित स्टॉप और टक्कर के बीच का अंतर हो सकती है।

हमलावरों को पुराने, वैध संदेशों को दोबारा चलाकर (replay करके) सिस्टम को धोखा देने से रोकने के लिए, यह योजना ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम (GPS) संकेतों का उपयोग करके सटीक समय सिंक्रोनाइज़ेशन पर निर्भर करती है। प्रत्येक संदेश के साथ भेजे जाने का सटीक समय अंकित होता है। यदि रिसीवर को पता चलता है कि कोई संदेश बहुत पुराना है, तो उसे तुरंत हटा दिया जाता है। शोधकर्ताओं ने 'जीपीएस स्पूफिंग' के खिलाफ भी सुरक्षा उपाय बनाए हैं, जहाँ एक हमलावर नकली समय संकेत भेजने की कोशिश करता है। यदि जीपीएस सिग्नल अविश्वसनीय है, तो सिस्टम स्वचालित रूप से सड़क किनारे की इकाइयों द्वारा प्रसारित समय संकेतों का उपयोग करने के लिए स्विच हो जाता है, जो स्वयं एक सुरक्षित केंद्रीय घड़ी से सिंक्रोनाइज़ किए गए होते हैं। यह सुनिश्चित करता है कि सुरंगों या शहरी क्षेत्रों में जहाँ उपग्रह संकेत कमजोर हो सकते हैं, वहाँ भी सिस्टम मजबूत बना रहे।

टीम ने अपने प्रस्ताव का परीक्षण कठोर गणितीय विश्लेषण और कंप्यूटर सिमुलेशन के माध्यम से किया। उन्होंने प्रदर्शित किया कि सिस्टम विभिन्न प्रकार के हमलों का विरोध कर सकता है, जिसमें संदेशों को जालसाजी करने, वाहनों का रूप धारण करने या नेटवर्क को गलत डेटा स्वीकार करने के लिए trick करने के प्रयास शामिल हैं। उनके परीक्षणों में, एक संदेश को सत्यापित करने में लगने वाले समय को माइक्रोसेकंड में मापा गया था, जो व्यस्त राजमार्गों पर सूचनाओं के उच्च स्तर को संभालने के लिए पर्याप्त तेज़ गति है। इन सुरक्षा जाँचों को भेजने के लिए आवश्यक डेटा की मात्रा भी बहुत कम रखी गई थी, जिससे यह सुनिश्चित हुआ कि नेटवर्क बैंडविड्थ वास्तविक ट्रैफिक जानकारी के लिए उपलब्ध रहे। तेज़ सत्यापन, मजबूत गोपनीयता और कुशल रेवोकेशन को जोड़कर, शोधकर्ताओं ने जुड़े हुए परिवहन को सुरक्षित करने के लिए एक व्यावहारिक मार्ग की रूपरेखा तैयार की है, जिससे एक सुरक्षित, स्वचालित राजमार्ग नेटवर्क का सपना अधिक सुलभ हो गया है।