Doctorat
Equipe : Réseaux & Optimisation Combinatoire et Stochastique
Étude et Conception d'une Gestion Décentralisée des Données du Trafic Routier basée sur la Blockchain dans un réseau VANET (Réseaux Ad hoc Véhicules)
Début le 01/11/2018
Direction : AL AGHA, Khaldoun
Ecole doctorale : ED STIC 580
Etablissement d'inscription : Université Paris-Saclay
Lieu de déroulement : LRI - ROCS
Soutenue le 01/04/2022 devant le jury composé de :
Examinateurs :
- Nadjib AIT SAADI, Université de Versailles Saint Quentin en yvelines, laboratorie David
- Guy PUJOLLE, Sorbonne Universités, laboratoire LIP6
- Pascal URIEN, Professeur, Télécom Paris
Rapporteurs :
- Maria POTOP-BUTUCARU, Professeur, Sorbonne Universités, laboratoire LIP6
- Houda LABIOD, Ingénieure, Huawei
Invités :
- Omar DIB, Associate professor, Wenzhou-Kean University, Wenzhou
- Hafedh MOHAMED BABOU, Associate professor, Ecole Supérieure Polytechnique de Nouakchott
Directeur de thèse :
- Khaldoun AL AGHA, Université Paris-Saclay, laboratoire LISN
Activités de recherche :
Résumé :
La prolifération des véhicules autonomes a imposé la nécessité d'une gestion plus sécurisée des données du trafic routier (c'est-à-dire les événements liés aux accidents, l'état de la circulation, le rapport d'attaque, etc.) dans les réseaux Ad hoc pour véhicules (VANET). Les systèmes centralisés traditionnels répondent à ce besoin en exploitant des serveurs distants éloignés des véhicules. Cette solution n’est pas optimale, car les données relatives au trafic routier doivent être distribuées et mises en cache de manière sécurisée à proximité des véhicules. Cela améliore la latence et réduit la surcharge sur la bande passante du réseau de communication. La technologie Blockchain est apparue comme une solution prometteuse grâce à sa propriété de décentralisation. Certaines questions restent néanmoins sans réponse. Comment concevoir une validation appropriée des données du trafic routier par blockchain, qui semble plus complexe qu'une transaction financière ? Quelles sont les performances attendues dans les scénarios VANET ? Cette thèse offre des réponses à ces questions en concevant une gestion des données du trafic routier adaptée aux contraintes imposée par la blockchain. La performance ainsi que la validité des protocoles proposés sont ensuite évaluées à travers diverses simulations de scénarios pris d’un trafic routier réel. Nous proposons d'abord une adaptation du mécanisme de consensus Preuve de Travail (PoW) dans un réseau VANET, où les infrastructures situées aux bords de routes (RSUs) maintiennent une base de données décentralisée des données du trafic routier. Ensuite, une évaluation rigoureuse des performances en présence de véhicules malveillants est réalisée. Les résultats ont montré que le schéma proposé permet de construire une base de données sécurisée et décentralisée des données du trafic routier au niveau des RSUs. Ensuite, motivés par nos résultats, nous utilisons PBFT (Practical Byzantine Fault Tolerance), un mécanisme de consensus établi grâce au vote, pour réduire la latence dans le processus de validation dans une blockchain. Les RSUs validatrices de données de trafic sont sélectionnées dynamiquement en fonction de la localisation des événements du trafic. Nous proposons un nouveau schéma de réplication de la blockchain entre les RSUs. Cette réplication choisit un compromis entre les performances en termes de latence et la fréquence de réplication des blocs de la chaine. Les résultats de simulation montrent de meilleures performances, lorsque les RSUs validatrices, sont réduites au minimum. Dans la dernière partie de la thèse, nous proposons un modèle de confiance pour réduire au minimum le nombre de validatrices sans compromettre la décentralisation et l'équité de la création de blocs. Ce modèle de confiance s'appuie sur la distance géographique et la confiance des RSUs pour former dynamiquement un groupe de validateurs pour chaque bloc de la chaîne. Nous formalisons et évaluons ce modèle de réputation, en considérant divers scénarios avec des RSUs malicieuses. Les résultats démontrent l'efficacité de la proposition pour minimiser le groupe de validateurs tout en isolant les RSUs malicieuses.
