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Die schnelle Entwicklung des autonomen Fahrens verändert unsere Straßen und verspricht uns mehr Unfälle, weniger Staus und effektivere Verkehrswege. Der Kern dieser Veränderung ist die Vehicle-to-Everything- (V2X-)Kommunikation, das unsichtbare Netzwerk, das Fahrzeugen ermöglicht, miteinander (V2V) sowie mit der Straßeninfrastruktur, wie Ampeln und Verkehrssensoren (V2I), zu kommunizieren. Diese drahtlose Vernetzung bedeutet jedoch, dass solche Kommunikationen nicht nur hinsichtlich Sicherheit und Zuverlässigkeit wichtig sind, sondern auch eine lebenswichtige Bedeutung für die Sicherheit der Bevölkerung besitzen.
Vergleich der führenden drahtlosen Technologien
Zwei konkurrierende Technologien, die sich als Rückgrat für das V2X-Netzwerk etablieren möchten, sind Dedicated Short-Range Communications (DSRC) und Cellular-V2X (C-V2X). Jede dieser Technologien weist Vor- und Nachteile auf.
DSRC: Der etablierte Konkurrent
DSRC ist eine Standardplattform, die auf Wi-Fi basiert. Ihr größter Vorteil ist die geringe Latenzzeit, das heißt, Informationen über Straßenrisiken oder plötzliches Bremsen werden praktisch augenblicklich weitergegeben. Dies ist insbesondere bei Sicherheitsanwendungen mit hohen Geschwindigkeiten erforderlich. Allerdings hat sie Nachteile, da ihre Reichweite begrenzt ist und sie bei nicht direkter Sichtverbindung (Non-Line-of-Sight) schlecht funktioniert, wobei Hindernisse wie Gebäude die Signale stören können. Darüber hinaus war die Implementierung bislang fragmentiert, was Interoperabilitätsprobleme verursacht hat.
C-V2X: Der aufstrebende Herausforderer
C-V2X nutzt Mobilfunknetze, entweder direkt zwischen Geräten oder über Netzwerkinfrastruktur. Es zeichnet sich durch eine große Reichweite aus und ist in der Lage, auch Situationen ohne direkte Sichtverbindung abzudecken, dank der hohen Mobilfunkleistung. Zudem ist es darauf ausgelegt, nahtlos in die sich weiterentwickelnden 5G-Netze integriert zu werden, die noch höhere Zuverlässigkeit und Kapazität versprechen. Einer der Nachteile ist jedoch eine möglicherweise höhere Latenz im Vergleich zum direkten Kommunikationsmodus von DSRC, und seine Funktionalität kann von der Mobilfunknetzabdeckung sowie von möglichen Abrechnungsmodellen abhängen.
Stärkung von V2X gegen Bedrohungen
V2X ist Angriffen über das Internet ausgesetzt, da die Kommunikation drahtlos erfolgt. Ein Angreifer kann beispielsweise Kommunikationen abhören, fälschen oder stören und dadurch schwerwiegende Folgen wie Unfälle auslösen. Daher ist es entscheidend, dass starke Sicherheitsmaßnahmen notwendig und keine Option sind.
Aufbau von Vertrauen durch Verschlüsselung und Authentifizierung
Alle V2X-Nachrichten sollen verschlüsselt werden, um die Vertraulichkeit zu gewährleisten. Dies hilft dabei, das Abfangen sensibler Informationen durch Lauscher bezüglich des Fahrzeugstandorts, der Geschwindigkeit und Fahrtrichtung zu vermeiden. Noch wichtiger ist jedoch, dass ein wirksamer Authentifizierungsmechanismus erforderlich ist. Alle Nachrichten werden digital signiert, um sicherzustellen, dass es sich tatsächlich um eine Nachricht eines vertrauenswürdigen Fahrzeugs oder einen Teil der Infrastruktur handelt und nicht um einen Impostor. Dies bildet das, was ein Vertrauenssystem ausmacht, sodass Fahrzeuge in der Lage sein werden, die Informationen, die sie erhalten, mit Zuversicht zu nutzen.
Sicherstellung der Systemweiten Zuverlässigkeit
Neben der Sicherheit ist Zuverlässigkeit am wichtigsten. Die Netzwerke müssen gegen Störungen robust sein und in der Lage sein, in einer großen Stadt mit Tausenden gleichzeitig vernetzten Menschen zu funktionieren. Techniken wie Nachrichten-Redundanz und ausgeklügelte Signalverarbeitung werden eingesetzt, um sicherzustellen, dass wichtige Warnungen auch unter schwierigen Funkbedingungen empfangen werden. Das Design sollte ebenfalls schnelle Schlüsselverteilmechanismen und Zertifikatswiderrufungsmechanismen umfassen, um die Sicherheit innerhalb des gesamten Ökosystems aus Fahrzeugen und Infrastruktur zu gewährleisten.
Der Weg nach vorn
Die Fahrt zur vollständigen autonomen Fahrt ist eine gemeinsame Unternehmung. Ob eine Entscheidung zwischen DSRC und C-V2X getroffen wird, kann letztendlich anhand ihrer Leistung bei der Erfüllung der beiden Kriterien hohe Sicherheit und hohe Zuverlässigkeit entschieden werden. Wahrscheinlich werden wir eine hybride Lösung haben. Unabhängig von der zugrunde liegenden Technologie ist es unerlässlich, die mehrschichtige Sicherheitsarchitektur anzuwenden, die eine starke Verschlüsselung, Authentifizierung ohne Zugeständnisse und ein robustes Netzwerkdesign beinhaltet.