Målet med examensarbetet har varit att samla information åt ett tekniskt konsultföretag för att öka deras kunskap om autonoma system och fordonskommunikation. Statusen på arbetet kring dessa aktiva säkerhetssystem hos olika aktörer och hur systemen implementeras i dagens och framtidens fordon har undersökts genom omfattande litteraturstudier, intervjuer och marknadsanalyser. De autonoma systemen kan samla information från omgivningen genom sensorer och bidra till ett jämnare trafikflöde, ökad säkerhet, lättare bilar och bättre miljö. Genom fordonskommunikationen kan fordon kommunicera med varandra samt infrastrukturen och garantera en säker bilfärd. År 2030 utgörs innerstaden av autonom, elektrifierad kollektivtrafik för att transportera människor på begäran, samtidigt som personbilar till viss del förbjuds. Potentiella behov för människan i en fullt autonom bil har identifierats och diverse produktutvecklingsmetoder har tillämpats för att utforma två konceptuella lösningar för en framtida bilinteriör. Lösningarna visar interaktionen mellan människa och system eftersom underhållning och bekvämlighet blir viktigt i en fullt autonom bil. Respektive lösning är statsägd och rymmer fyra passagerare. I lösningarna är sittplatserna placerade på ett sätt som underlättar kommunikation mellan passagerarna. Passagerarna kan underhållas eller informeras individuellt eller gemensamt via text, ljud och bild. / The goal with this thesis project has been to collect information for a technical consulting company in order to increase their knowledge about autonomous systems and vehicular communication. The status of how various operators work with active safety systems and how the systems are implemented in current and future vehicles has been investigated through extensive literature studies, interviews and market research. The autonomous systems can collect information from the surrounding through sensors and contribute to better traffic efficiency, increased safety, lighter cars and a better environment. Through vehicle communication, the vehicle can communicate with each other in order to guarantee a safe ride. In 2030 the inner city constitutes of autonomous, electrified public transport to transport people on demand, meanwhile private cars are prohibited. Potential needs for the human in a fully, autonomous car has been identified and various product development methods has been applied in order to develop two conceptual solutions for a future car interior. The solutions show the interaction between human and system since entertainment and comfort becomes important in a fully, autonomous car. Each solution is state-owned and holds four passengers. In the solutions, the seats are placed in regard to facilitate communication between the passengers. The passengers can be entertained or informed individually or collectively by text, sound and images.

Platooning has the potential to be a breakthrough in increasing road capacity and reducing fuel consumption, as it allows a chain of vehicles to closely follow each other on the road. When the number of vehicles increases, platoons will follow one another in what is referred to as multiplatooning. Many Cooperative Intelligent Transportation Systems (C-ITS) applications rely on periodically exchanged beacons among vehicles to improve traffic safety. However, as the number of connected vehicles increases, the network may become congested due to periodically exchanged beacons. Therefore, without some congestion control method, safety critical messages such as Cooperative Awareness Messages (CAMs) may not be delivered on time in high vehicle density scenarios. Both the European Telecommunications Standards Institute (ETSI) and the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) have been working on different standards to support vehicular communication. ETSI dened the Decentralized Congestion Control (DCC) mechanism which adapts transmission parameters (message rate, transmit data rate, and transmit power, etc.) to keep channel load under control. ETSI DCC utilizes a three-state machine with RELAXED, ACTIVE, and RESTRICTIVE states. In this thesis, we implemented this three-state machine by adapting the message rate based on the channel busy ratio (CBR). We name this message-rate based three-state machine DCC-3. DCC-3 has the ability to control channel load; however, it has unfairness and instability problems due to the dramatic parameter changes between states. Therefore, we divided the ACTIVE state of DCC-3 into ve sub-states, and refer to this as DCC-7. We benchmarked DCC-3 against static beaconing (STB), dynamic beaconing (DynB), LInear MEssage Rate Integrated Control (LIMERIC), and DCC-7 using different evaluation metrics with different numbers of platoons. Our results from the Plexe simulator demonstrate that DCC-7 has the best performance when considering all evaluation metrics, including CBR, Inter-reception time (IRT), collisions, safe time ratio, and fairness. Furthermore, we found using transmit power control could greatly improve the performance of CBR and collision rates. / Platooning (fordonskonvojer) har potential att bli ett genombrott i öka vägkapaciteten och minska bränsleförbrukning, eftersom det tillåter en kedja av fordon att noga följa varandra på vägen. När antalet fordon ökar, kommer att plutoner följa varandra i vad som benämns multiplatooning (konvoj av fordonskonvojer). Många kooperativ intelligenta transportsystem (C-ITS) tillämpningar förlitar sig på regelbundet utbytte beacons bland fordon att förbättra traffiksäkerheten. Dock som antalet uppkopplade fordon ökar, kan nätverket bli överbelastat på grund av regelbundet utbytte beacons. Utan någon trängsel kontrollmetod, får därför säkerhet kritiska meddelanden såsom kooperativ medvetenhet meddelanden (CAMs) inte levereras i tid i höga fordon densitet scenarier. Både Europeiska institutet för telekommunikationsstandarder (ETSI) och Institute el och elektroniska tekniker (IEEE) har arbetat på olika standarder för att stödja vehicular kommunikation. ETSI definieras den decentraliserade överbelastning kontroll (DCC) mekanism som anpassar överföring parametrar (meddelande hastighet, överföra datahastighet och sändningseffekt, etc.) för att hålla kanalen belastningen under kontroll. ETSI DCC använder en tre-state maskin med RELAXED, ACTIVE och RESTRICTIVE stater. I denna avhandling har genomfört vi denna tre-state maskin genom att anpassa meddelande hastighet baserat på kanal upptagen förhållandet (CBR). Vi nämna detta meddelande-hastighet baserat tre-state machine DCC-3. DCC-3 har förmågan att kontrollera kanal belastning; Det har dock otillbörlighet och instabilitet problem på grund av de dramatiska parameterändringar mellan stater. Därför vi indelat det ACTIVE tillståndet för DCC-3 i fem undertillstånd och hänvisar till detta som DCC-7. Vi benchmarkade DCC-3 mot statiska leda (STB), dynamisk leda (DynB), linjära MEssage Rate integrerad kontroll (LIMERIC) och DCC-7 med olika utvärdering statistik med olika antal plutoner. Våra resultat från Plexe simulator visar att DCC-7 har bästa prestanda när man överväger alla utvärdering statistik, inklusive CBR, mellan receptionen tid (IRT), kollisioner, säker tid baserat och rättvisa. Vi fann dessutom använda Sändareffektstyrning kan avsevärt förbättra prestanda för CBR och kollision priser.

Connected and autonomous vehicles are emerging technologies that have fostered the Intelligent Transportation System (ITS). ITS has the objective of optimizing traffic safety, mobility, and fuel consumption. To achieve this, a range of different services are provided that utilize communication in a vehicular network. One of these services that has received a lot of attention lately due to its ongoing standardization is the Maneuver Coordination Service (MCS). MCS has already shown great potential in the support of complex traffic areas, also called Transition Area (TA), where vehicles must cooperate to avoid Transition of Controls (ToCs). ITS-services often rely on communicated data; small errors, such as inaccessible or incorrect data, can cause the system to behave incorrectly. Signal interference (jamming) can cause communication interruptions, making vehicles unaware of each other. Incorrect data can be intentional due to data injection attacks, but also unintentional due to malfunctioning sensors, making vehicles incorrectly aware of each other. Incorrect behavior in systems such as ITS can lead to traffic congestion or even life-threatening collisions. This study focuses on MCS and examines traffic behavior when the service, in a generic traffic scenario, is subjected to jamming and falsification attacks with a variety of strategies (negative and positive speed, acceleration and position offset). We considered external attackers (not authenticated) that can disrupt communication, as well as internal attackers (authenticated) that are limited to tampering with outgoing data. Through severe collisions and travel time delays, the results show an impact on both safety and mobility. The results also show that different attacks with different impacts on the adversary can cause similar effects on the traffic, thus allowing the adversary to choose attacks based on the desired impact and its rationality, i.e. its willingness to be part of the impact. The study also proposes an extension to an already proposed Maneuver Coordination Protocol (MCP). We show that our extended MCP can be beneficial in avoiding dangerous maneuvers that could lead to collisions with cars in the blind spot. / Uppkopplade och autonoma fordon är framväxande teknologier som har främjat Intelligenta Transporteringssystem (ITS). ITS har som mål att optimera trafiksäkerhet, mobilitet och bränsleförbrukning. För att uppnå detta tillhandahålls en rad olika tjänster som utnyttjar kommunikation i ett fordonsnät. En av dessa tjänster som har fått mycket uppmärksamhet under den senaste tiden, tack vare sin pågående standardisering, är Manöverkoordinationtjänsten (MCS). MCS har redan visat stor potential för att stödja komplexa trafikområden, även kallade Övergångsområden (TA), där fordon måste samarbeta för att undvika kontrollövergångar (ToCs). ITS-tjänster förlitar sig ofta på kommunicerad data; små fel, som otillgängliga eller felaktiga data, kan göra att systemet beter sig felaktigt. Signalstörningar kan orsaka kommunikationsavbrott, vilket gör fordon omedvetna om varandra. Felaktig data kan vara avsiktliga på grund av datainjektionsattacker, men också oavsiktliga på grund av felaktiga sensorer, vilket gör fordon felaktigt medvetna om varandra. Felaktigt beteende i system som ITS kan leda till trafikstockningar eller till och med livshotande kollisioner. Denna studie fokuserar på MCS och undersöker trafikbeteendet när tjänsten, i ett generiskt trafikscenario, utsätts för signalstörningar och förfalskningsattacker med en mängd olika strategier (negativ och positiv hastighet, acceleration och positionsförskjutning). Vi tog hänsyn till externa angripare (ej autentiserade) som kan störa kommunikationen, såväl som interna angripare (autentiserade) som är begränsade till att manipulera utgående data. Genom allvarliga kollisioner och restidsförseningar visar resultaten en inverkan på både säkerhet och mobilitet. Resultaten visar också att olika attacker med olika inverkan på angriparen kan orsaka liknande effekter på trafiken, vilket gör att angriparen kan välja attacker baserat på den önskade effekten och rationaliteten, d.v.s. dens villighet att vara en del av påverkan. Studien föreslår också en utökning av en redan föreslagen MCP. Vi visar att vårt utökade MCP kan vara till nytta för att undvika farliga manövrar som kan leda till kollisioner med bilar i döda vinkeln.

Awareness of vehicles’ surrounding conditions is important in today’s intelligent transportation system. A wide range of effort has been put in to deploy Vehicular Communication (VC) systems to make driving conditions safer and more efficient. Vehicles are aware of their surroundings with the help of authenticated safety beacons in VC systems. Since vehicles act according to the information conveyed by such beacons, verification of beacons plays an important role in becoming aware of and predicting the status of the sender vehicle. The idea of implementing secure mechanisms to deal with a high rate of incoming beacons and processing them with high efficiency becomes a very important part of the whole VC network. The goal of this work was to implement a scheme that deals with a high rate of the incoming beacon, preserve non-repudiation of the accepted messages which contains information about the current and near-future status of the sender vehicle, and at the same time keep the computation overhead as low as possible. Along with this, maintaining user privacy from a legal point of view as well as from a technical perspective by implementing privacy-enhancing technologies. These objectives were achieved by the introduction of Timed Efficient Stream Loss-Tolerant Authentication (TESLA), periodic signature verification, and cooperative verification respectively. Four different scenarios were implemented and evaluated, starting and building upon the baseline approach. Each approach addressed the problems that were aimed at this work and results show improved scalability and efficiency with the introduction of TESLA, periodic signature verification, and cooperative verification. / Medvetenheten om fordons omgivande förhållanden är viktig i dagens intelligenta transportsystem. Ett stort antal ansträngningar har lagts ned för att distribuera VC system för att göra körförhållandena säkrare och effektivare. Fordon är medvetna om sin omgivning med hjälp av autentiserade säkerhetsfyrar i VC system. Eftersom fordon agerar enligt den information som förmedlas av sådana fyrar, spelar verifiering av fyrar en viktig roll för att bli medveten om och förutsäga avsändarfordonets status. Idén att implementera säkra mekanismer för att hantera en hög frekvens av inkommande fyrar och bearbeta dem med hög effektivitet blir en mycket viktig del av hela VC nätverket. Målet med detta arbete var att implementera ett schema som behandlar en hög hastighet för det inkommande fyren, bevara icke-förkastelse av de accepterade meddelandena som innehåller information om den aktuella och närmaste framtida statusen för avsändarfordonet och samtidigt håll beräkningen så låg som möjligt. Tillsammans med detta upprätthåller användarnas integritet ur juridisk synvinkel såväl som ur ett tekniskt perspektiv genom att implementera integritetsförbättrande teknik. Dessa mål uppnåddes genom införandet av TESLA, periodisk signatur verifiering respektive samarbets verifiering. Fyra olika scenarier implementerades och utvärderades med utgångspunkt från baslinjemetoden. Varje tillvägagångssätt tog upp de problem som riktades mot detta arbete och resultaten visar förbättrad skalbarhet och effektivitet med införandet av TESLA, periodisk signatur verifiering och samarbets verifiering.

The Domain Name System is a hierarchical naming system that provides information of network resources or services given domain names. DNS applications in vehicular networks raise new challenges with regards to security and privacy of vehicles. In particular, vehicular communications outside the coverage of roadside infrastructure needs to be preserved. Multicast DNS is proposed as a method to restrict queries to vehicles in a Vehicle-to-Everything environment which could include other connected devices. Contemporary DNS applications rely on robust security protocols provided by the DNS Security Extensions to authenticate responses and verify resource records. Vehicular DNS communications need authentication to verify the source and legitimacy of DNS resource records. This can be achieved through multihop Vehicle- to-Vehicle communications to reach a name server supplemented by a novel approach to verify records using the Bloom filter.In this thesis, we analyze the security and privacy risks posed by a non-authenticated baseline communication protocol. We then build a secure and privacy-preserving networked system based on pseudonym certificate-based public key infrastructure solution. The experimental analysis confirmed the improvement on security and privacy at the cost of communication and computation overhead. / Domännamnssystemet är en hierarkisk benämningssystem som ger information om nätverksresurser eller tjänster för givna domännamn. DNS application i fordon nätverk framkallar nya utmaningar när det handlar om datasäkerhet och fordons integritet. Det är särskilt fordon kommunikation utanför vägkant-infrastrukturens räckvidd som behöver bevara och försäkra operationer av DNS applikation i fordon nätverk. Multicast DNS är en föreslagen metod för att begränsa förfrågan till fordon i en fordon-till-all-miljö som kan inkludera andra anslutna enheter. Nuvarande applikationer förlitar sig på en robust säkerhetsprotokoll som kommer från DNS säkerhetsförlängning för att autentisera svar och verifiera resurs rekord. Fordon DNS kommunikationer behöver autentisering för att verifiera källor och legitimitet av DNS resurs rekord. Detta kan uppnås genom multihop fordon-till-fordon kommunikation för att ansluta sig till en namn server med hjälp av en ny metod för att verifiera uppgifter med hjälp av bloomfilter datastruktur.I tesen analyserar vi risken som finns i en icke-autentiserad integritets-läckande kommunikationsprotokoll. Vi bygger sedan ett nätverk och använder en pseudonym certifikatbaserad publik nyckel infrastruktur lösning för att undersöka förbättringar inom säkerhet och integritet. Analysen från experimenten visar att det finns en förbättring för säkerhet och integritet i utbyte mot tidsprestanda, vilket är en intressant kompromiss.