Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   9 , No .   5 ,  Octo ber   201 9 , pp.  4154 ~ 41 62   IS S N:  20 88 - 8708 ,  DOI: 10 .11 591/ ijece . v 9 i 5 . pp415 4 - 41 62           4154       Journ al h om e page :  http: // ia es core .c om/ journa ls /i ndex. ph p/IJECE   Securin g  v ehicula r  cloud n etworks       Dj il ali  Mouss aoui 1 , Mo ha m ed Feh am 2 ,  Bou ci f  A m ar  B ensa be r 3 ,   Be n am ar  K ad ri 4   1,2,4 STIC  La b . ,   Depa rtment   of  T e l ec om m unic at ion s,  Univer sit y   of Tle m ce n ,   Alg eria   3 La bora toi re   de   Mathé m at iqu es  et   Inform atique   Appliqué es  LAMIA ,   Univer sit é   du  Québ ec   à Tr ois - Rivi èr es ,   C a nada       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   J a n   24 , 2 01 9   Re vised  A pr   15 , 2 01 9   Accepte d  Apr   22 , 201 9       Vehic ul ar  Cloud   Networks  (VC N)  is  the   net wor k  tha t  ensure s  m obil ity   and   ava i la bi li t y   of  re source s  allowing   new  servi ce s  an d  appl i cations  l i ke  Network   as  a  Service  (Na aS),   STorage   as  a  Service  (STaaS ),   Com puta ti on   as  a  Service   (Com paa S)  and  Coopera t ion  as   a   Service  (C aa S).   In  th is  pap er,  we  propose   a   soluti on  to  sec ur e  the   Veh ic ul ar Cloud  Network  (VCN ).   Our c hal l enge   in  th is   work  is  to  adapt  th e  PK I  ar c hit e ct ure ,   whi ch   is  m ai nl y   use d  in  wir ed  net works   to  be  used  in  VCN .   T o  propose  a  sec urity   solu ti on  fo r  Vehic ula r   Cloud  Networks  (VC N),  our  wo rk  is  base d  on  thre e  steps;  th e  fir st  one  is  to   m ake   net work  arc hi te c ture   stu d y ,   where   we   t rie d  to  h ighl igh t  the   m ain   net work  components.   The   sec o nd  step  is  to  pr opose  the   sec urity   solut ion   arc hi te c ture.  Fi nal l y ,   the   la st  step  is  to  progr am  a  te s t  and  val id at e  the  soluti on  using   a   sim ula ti on.   Ke yw or d s :   Cl oud  c om pu ti ng     Van et     VCN  p rivacy   VCN  s ecu rity     Veh ic ular  c l oud  n et w orks  (V C N)     Copyright   ©   201 9   Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .    Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g  Aut h or :   Dj il al i M oussa ou i,     STIC La b.,  De par tm ent o f  T e le com m un ic at i on s ,   Un i ver sit y o f Tl e m cen,    Tlem cen,  Al ge ria.   Em a il : dj _m oussao ui@yah oo. fr       1.   INTROD U CTION   Mod e rn   netw orks  a re  de vel oped  al ong  tw o   axes.  T he  fi r st  on e  is  m ob il it y ,  this  is  to   ensure  the   netw ork  a vaila bili ty   to  the   connecte d  entit ie s  in  m otion .  Unde r  this  axi s,  we  ca n  fi nd  diff e re nt  ty pes  of   netw orks  su c h  as  M AN E T  ( Mob il e  Ad  ho c  NE Tw ork),  VANET   ( Ve hicular  A d  ho c   NET wor k)   a nd   WSN   ( W irel ess   Se nsor  Netw ork ).  The  sec ond  axis  is  the  res ources  a vaila bi l ity  in  ty pes  (co m pu ti ng,  st or a ge,  so ft war e )  a nd  vo l um e. Th e m os t  us ed  n et work s  are  p a rall el  co m pu ti ng, gri d  c om pu ti ng   a nd   cl oud com pu ti ng.    Veh ic ular  Cl oud  Netw ork  ( VCN )  is  the  netw ork  that  ens ur es   the  m ob il it y  and   av ai la bili ty  of  resou rces  al lo wing  ne w  se r vi ces  and   a pp li c at ion s,  li ke  Ne twork  as  a  Se r vice  (N aa S),  S Tor a ge  as  a  S erv ic e  (S TaaS ),   C ompu ta ti on  as  a  S erv ic e  (C om paaS)   an d  Co ope rati on   as  a  Se r vice  (CaaS) .   T he  VC N  are   th e  resu lt  of  m erg ing  of  two  m ai n  net works,  t he  V A NET   an d  Cl oud  netw orks .  S o,   it s   a rc hitec ture   co ntains   both   th e   cl oud   c om pu ti ng and  V ANE T en ti ti es.    Secu rity   in  VCN  is  a  big   chall eng e ,  w here  secur it y  requirem ents  m us t  be  gu a ran te e d.   T he  m os t   i m po rtant  sec ur it y  requirem ents  are  a uthe ntica ti on ,  int egr it y,  pri vac y,  confide ntial it y  and   trac eabil it y.    In   li te ratu re,  t he  s olu ti on  th at   sat isfie s  these  requirem ents  f or   wire d  netw orks  is  th e  PKI  (Pu blic  Key   Infr ast ru ct ur e )   enh a nce d  wit h  secu rity   m ec han ism s  to  en su re  pr i vacy.  Fo r  t his  reas on,  our  s olu ti on   cal le d   VCPKI  ( Ve hicular  Cl oud  Publi c  Key  I nfra structu re)   is  ba sed  on   P K I,   and   a s  it   is  prov e n  in  sect io n  7  our   so luti on  sec ur es  the  netw ork  with  a  ne gligible  im pact  on  netw ork  perform ance.  The   rest  of  this  pa per  is   orga nized  a s  f a ll ow s.   W e   pres ent  ne tw orks  a rch it ect ure  in   s ect ion   2,  f ollo wed  by   th e  sec ur it y  re quirem ent  f or  the  VCN  in  Se ct ion   3.   We  de scribe  the  arc hi te ct ur e  of   sec ur it y   so luti on  in  Sect ion   4.   T he  Sect ion   5  presents  how  t he  s olu ti on  w orks   un de r  VCPKI  proto col.  T he  s ol ution  analy sis  (se cur it y  an d  pe rfor m ance  analy sis)  is  pr ese nted  in S e ct ion s  6  a nd  VII.  Fi nally , a  c oncl us i on is g i ve n  in  Secti on  8.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N:  20 88 - 8708       Securi ng  ve hicular cl oud net works (Dji lali   Mo us sao ui)   4155   2.   NETWO RKS  ARCHITE CT UR E   In  the   f ollow i ng   we  present   the  a rch it ect ure   of  VANET ,  C loud  C om pu ti ng ,  al so  the  VC N  ta xonom y  and  arc hitec tur e.   A fter   stu dying  the   V A NE T  [ 1]  an d  Cl ou d  C om pu ti ng   ne tworks   [ 2 ,   3],   the  F ig ur e   1  de fine s   the V e hicula r C loud  Netw ork  a rch it ect ure .           Figure  1.   VCN Ar c hitec ture       The  en d  us e r  is  the  veh ic le ,  the  RSU  is  the  gateway  to  ach ie ve  the  cl oud  par t.  I n  the  cl oud   we  fi nd   the  Cl oud  P rovide r  a nd  Cl oud  Se rv e rs.  V ehicular   cl ou d  is  di vid e d  i nto   t hr ee   m ajo r  arch it ect ures  nam el y  Veh ic ular  Cl ouds  ( VC) ,  Vehi cl es  us in g  Cl ouds  ( V uC),  an d  Hybr i d  Cl ou ds   (H C ).   The   Veh ic ular  Cl ouds  ( VC)   is a net work f orm ed  on ly   by vehicl es an d r e ga rd i ng the  ve hicle  as sho wn in   Fig ur e  2 (a) .          (a)     (b)     (c)     Figure  2 .   Ve hi cular Clo ud  Ne twork  (VCN )       Also ,   t he  VC N  can  be  f or m ed  Ve hicle s  an d  these  veh ic l es  are  co nnect ed  to  the  tra diti on al   cl ouds   wh e r e cl oud  se rv ic es a re a vaila ble as s how n  i n  Fi gure  2 (b ) .  The  t hi rd case  is cal le d  Hy br i d  Cl oud as s ho wn in   Figure  2 (c ),  wh e re  ve hicul ar  cl ou ds   will   interact   wit h  the   tra diti on al   cl oud  f or  ser vices  e xc hange.     The ve hicle s an d R SUs wil l s erv e  as  gatewa ys on the  V ANET p a rt the reby   com m un ic at i ng w it h t h e  gat eways   of traditi onal  c louds.       3.   SECURIT Y R EQUI REME NTS   The  m os t  i m p or ta nt  secu rity   requirem ents  in  the  Ve hic ular  Cl oud  N et work   a re  au thentic at ion,   integrity , pri va cy , conf i den ti a li ty   and   tracea bili ty .   -   The  a uth e ntica ti on   e ns ures  th at   the  m essage  is  gen e r at ed  by   the  le gitim at e  us er .  It p r otect s  the  el em ents  of   com m un ic at ion   (m essages and  e ntit ie s)   [4 ,  5] .   -   In   ou r  co ntext   (V ehic ular  Cl oud   Net work),   the  authen ti c at ion   is  ver y  im po rtant  secu rity   req uirem ent,  because   it   is  fr equ e ntly   so li ci te d,   to  us e  cl oud  se rv ic es  [6] .  So ,  our  s olu ti on   pro vid es  pri vacy - preser vi ng  authe ntica ti on .   R S U O B U / A U C l o u d   S e r v i c e   P r o v i d e r C l o u d   S e r v e r s N e t w o r k   C l o u d N e t w o r k   C l o u d G P R S / 3 G / W i - F i G P R S / 3 G / W i - F i G P R S / 3 G / W i - F i Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   5 ,  Oct ober   201 9   :   4 1 5 4   -   4 1 6 2   4156   -   The   integ rity   ens ur es  that  the  data  is  pr ot ect ed  fr om   delet ion ,  m od ific at ion ,  an d   pr oductio n  with out   per m issi on   [ 7] .  The  prop os e d solutio n  s houl d g uar a ntee the  integ rity .   -   The  Pr i vacy  i s  necessary  to   pr otect   the  pro file   and   dri ve r’ s  in form at i on   a nd   the  ve hicle   local iz at i on  against  un a uthorize d  acce ss  [8] .  T he  pri va cy   pr otect io n  m echan ism s  a re   em bed de d  in  our  sec ur it y  so luti on.     -   The  ai m   of   con fi den ti al it y  is   to  protect   the  com m un ic at ion   of  a  set   of   ve hicle s  from   an   exter nal  intr ud e r .   The  e ncr ypti on  is  the  m ai n  t oo l  to  e nsure  t his  secu rity   req ui rem ent  and  the  enc ryptio n  m echan ism s   are   def i ned   to  be   su re  that  th e  encr ypte d  inf or m at ion   is  decr ypte d  only   by  the  gr ou p  of   m e m ber s     ( ve hicle s )  [6]   ECC .   -   The  tracea bili ty   identifie s  ve hicle s  an d  thei r  com m un ic at ion s   an d  pr e ser ves  thei r  pr iva cy   and  inf orm a ti on  confide ntial it y  [9] .  T o  protect   us er  i nfor m at i on,  the  i den ti ty   m us t  be  hi dd e n  an d  al s o  it   is  i m po rtant  to  us e   a syst e m  co m p on e nt  (trace m anag e r) to  obta in the real  ide nt it y wh ere it  is  need e d  [ 10 ] .       4.   PROP OSE D ARCHITE CT UR E  FO R  SE CURI NG  VE HICULA R C LOUD WIT H  PKI ( VC P KI )   4.1.   Prop os ed  m odel  f or  VCPK I   The VCN  is c om po sed of  t hr e e lay ers      -   The net w ork  la ye r  ( VANET )    -   Mob il e in fr ast r uctu re lay er   -   Cl oud  c om pu ti ng lay er   The  F ig ur e  3  s hows  ou r  pro pose d  m od el  f or Secur e d  VC N  and  it s co m po ne nts.  The go al   of  the  VCN   secur it y arc hitec ture  is t o be i n harm on y  with th ree m ai n  ar chite ct ur es  (V AN E T, Cl oud ,   PK I ).           Figure  3.  P rop os e d  Mo del  for  Secure d VCN       4.2.       Co m ponen ts   4.2.1.   RCA (R oot  Cer tifica te  Au t ho ri t y)         The  RC A   is  th e  trust  a nc hor  i n  the   syst em   wh ere  t he  tr us t  i s  assum ed  an d  no t  de rive d,   it s   certi ficat e  is  sel f - sig ned.  Its  m a in  ro le   is  to  issue  a nd  sign   certi ficat e  on ly   f or   s ub ordinate  a utho riti es  of   the  V CPKI   secur it y sy ste m  ( LTCA, V C SP) .     4.2.2.   LT CA   (Long - Te rm Cer tific at e  A u thori t y)   LTCA  iss ue  a nd  sig n  l ong - t erm   certi ficat e   for  t he  syst e m   end   us e rs  ( Veh ic le s) .  Eac h  e ntit y  m us t  sen d  it s  req ues t  direct ly   to  L TCA  to  obta in   a  lon g - te rm   c erti ficat e.  Also,  the  LTCA  is  responsi ble  to   issue   tok e ns   f or   vehi cl es  (o r  ot her   entit ie s),   these   tok en s  are  use d  to  re qu est   ps e udonym s   (sh ort - te rm   certif ic at e)   from  the P CA.     4.2.3.   CLA   ( Cloud  Au t ho ri ty)   The  CL A  is  re sp onsi ble  o f   m anag i ng   us e rs  cl oud  acco unts ,  an d  to  iss ue  tok e ns   for  veh i cl es  (or  ot her  entit ie s),  these   tok e ns  a re  us e d  to  r e quest  clo ud servic e  fro m   the V CS P.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N:  20 88 - 8708       Securi ng  ve hicular cl oud net works (Dji lali   Mo us sao ui)   4157   4.2.4.   VCSP  ( Ve hicul ar Clou d S e rvice Pr ov ider )   It  m akes  the  cl oud  ser vice  av ai la ble  to  the  connecte d  ve hicle s.  Fo r  t his,  it   acqu ire s  an d  m anag es  th e   com pu ti ng   in frast ru ct ure’ s  inf or m at ion .  I n  V ehicular  Cl ou d,  there  are   tw o  ty pes  of   res ources ,  the  Ve hi cl es   resou rces  (O B U) ,  a nd co m pute rs  res ources  (Dat ac enter ).     4.2.5.   PCA   ( Pseud onym  Cer tifica te  Au t ho ri ty)   The  us e  of  pse udonym s  is  i mp ort ant  t o  protect   the  pri vacy   of  use rs  i n  th e  netw ork .  T his  auth ori ty   has  t wo m ai n  ro le s:   -   Issu i ng   ps e udonyms  ( short - te rm  cert if ic ate ) :   Each  veh ic le   s ends  a  request  to  the  cl os est   PC A  to  achieve  a  set   of   ps e udonym ou s  certi fi cat es.  Usi ng   pse udonym s,  each  veh ic le   ca n  com m un ic at e   in  the  netw ork   anonym ou sly .   -   Pseu dony m  re so luti on:   T he  PCA  is  en dow ed  with  the  functi on   of   res olv in g  ps e udony m s   identit y.  T his   op e rati on  is  use d  w he n  it   is  ne ces sary,  it   co ns ist s  of  fi nd i ng  out  the r el at ed  to ken   t o  a  s pe ci fic  ps e udon ym ,   after  that  it   queries  the  LTC A  to  ide ntify  and   rev eal   the  r eal   identit y  fo r   that  tok e n.   I f  the  ps e udonym   is   identifie d as m al ic iou s,  t he  P CA ca n   re voke  all  r el at ed pse udonym s.     4.2.6.   VC - R SU (L oc al V e hicul ar Clou d S er vice  Provider )   It  is  a n  RS U   as  us e d  in   VANET   eq ui pp e d  with   the   com pu ta ti on a l  un it   us e d  t o  offe r  m or e  functi onal it ie s  and   se rv ic es  f or   veh ic le s.  S o  the  VC - RS U  ens ur e  tw o  m ai n  fu nctio ns,  the  first  is  the  RSU   m anag in g  the  VANE T ,  the  s econd  is  cl ou d  m anag em ent  fu nctio n.   As  t he   first  f unct ion  is  known  a nd  al read y   us e d  in  VANE T,  the  sec ond  on e  c onsist s  of   offer i ng   l ocal  cl oud  ser vices  for  ve hicle s,  w it ho ut  requesti ng   t he  serv ic e  from  V CSP.     4.3.   Prop os ed  Mo del Archi tectur e   The pr opose d  arch it ect ure  ca n be  div ide d  i nt o  f our La ye rs.     4.3.1.   The end  users  La yer   This lay er c onta ins the  v e hicle s con nected t o  the  closest  V C - RSU .     4.3.2.   Gatew ay la ye r   This  la ye r  can   be  com po un de d  by  a  set   of   VC - RS U  an d  ano t her   netw ork  com ponen t  ( ex:  routers )   tha t al lows t he direct  access  to  the  oth e r  syst e m  co m po nen ts .       4.3.3.   Service L ay er   In  this  la ye r ,  we  fin d  t he  c om po ne nts  tha t  al low  t he  se rv ic es:   pr i vac y  (P CA )  a nd  the  Cl ou d    Ser vice ( VCSP ) .     4.3.4.   Au t ho ri ties    Thr ee  el em ents  are  the  essen ti al   co m po ne nts  in  this  la ye r:   The  RC A  ( iss ue   the  certi fic at e  fo r  this   la ye r  com po ne nts), the  LTCA  and CL A.     4.4.   Functi onal Vi ew   In   t his  sect io n,  we  pr ese nt  f unct ions  or  se rvi ces,  this  arc hitec ture  al lo ws  t wo   m ai n  ser vices:   secur it y   and clo ud.      4.4.1.   Securi t y  ser vice:   This  se rv ic e  r egro up s   al l  se cur it y  operati ons  in   the  netw ork  with  sec uri ty   entit ie s  (LTCA,   PCA ).  These  operati ons c oncer n  LT Cs an d pse udonym s.     4.4.2.   Cloud Ser vice   This  se rv ic e  c on ce r ns   the   cl oud  a uthoriti es   (CLA ,  VCSP )   an d  the  pe rform ed  operati on s  to  ob ta in   a   cl oud  ser vice.   This service   is directl y reli ed   with   the sec ur i ty  ser vice b eca us e w e  wa nt to  o f fer  a clo ud s erv ic e   in a  sec ur e d   c onte xt.       5.       VC P KI  DE SIGN   5.1.       Sec urit y  Ser vice   5.1.1.   Requ es t  L ong - Te rm  Cert ifi cat e :   1: T he vehicl e  request  from  R SU ’ s a uthority ’s  ce rtific at e.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   5 ,  Oct ober   201 9   :   4 1 5 4   -   4 1 6 2   4158   2: T he  RS U  se nd s   the  certi fic at e to the  v e hic le s.   3: T he vehicl e  gen e rates El li pt ic  Cur ve  P ub li c K ey  Pai r.     4: T he vehicl e  create s a Ce rtific at e Sign i ng  Re qu est   (CSR) , en c rypte d by  the pu blic key  of the L TCA.   5: T he vehicl e  sen ds  it  onli ne t o  LTC A.     6: LTC A  iss ue s n e w  L TC.     7: LTC A  loa d  i ts pr i vate k ey , si gn s  LTC,  and  create a ce rtific at e.   8: LTC A  se nds  it  b ack  to  t he  s ub s cribe r.     5.1.2.   Requ es t a  Pse udonym  C er ti ficat e :   To  e nfo rce  t he   pri vacy  i n  t his  protoc ol,  we  div id e  the   operati on  of  requesti ng  ps e udonym   into    two  ste ps.  The  fi rst  one  is  toke n  re qu e st  wh e re  the  us e r  can u se  his  real  ide ntit y  (Lo ng  Te rm   Ce rtific at e)  fr om   LTCA.  U sin g  this  tok e n,   the  us er  ca n  reque st  a  ps eudo nym   fr om   the  PCA  (step  2) .   T he   Figu r e  4   sho w  us   a n  Ov e r view o n m essage ex c ha ng e .           Figure  4 .   Req uest  Pse udony m  Cert ific at e       a.   Ob ta in  Sec ur it y To ken   1: P rep a re T ok en  Re qu est   2: Se nd the t oken req uest to  th e LTCA   3: T ok e n ge nerat ion   4: T ok e n repla y   5: Store t he  to ke n  in  HSM  to   be use d  in  the  nex t   phase.   b.   Ob ta in  Pse udonym  Certi ficate   The  pse ud on y m   certi ficat e  req ue st  is  betw een  the  PC A  (P se udonym   Au t hority )  an d  the  ve hicle  wh e re t his lat er  us e the  to ken  ob ta ine d from  the step  b e fore.   1:    The Ve hicle   pr epar es  the  Pse udonym  Requ est .   2:    The  ve hicle   send s  th e  Pseud on ym   Re qu est   to  the  PCA,  in  this  request  the  secur it y  tok en  is  sent  as   a   par am et er.   3:    The PC A ve rif ie s the r e quest   and the t ok e n,  and g e ne rates  a set o f pse udonym s .   4:    The PC A sen ds t he ge ner at e d pse udonym s t o  the  V e hicle .     5.1.3.   Pseud onym  R esoluti on   Pseudonym   reso luti on  is  a  pro cess  us e d  t o  id entify   the  real  identit y  of  a  pse udonym .  This  process   is   requested  by  the  poli ce,  and  it   is  do ne  in   two  phases  To ken   R es olu t ion ,  ide ntit y  reso luti on  as  s how n    in  Fig ure  5.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N:  20 88 - 8708       Securi ng  ve hicular cl oud net works (Dji lali   Mo us sao ui)   4159       Figure  5 .   P se udonym  Resoluti on         a.   Step   1: T ok e n R esolutio n   1.   The  a uthority   gets  the  m al ic iou s  node’ s  ps e udon ym   fr om   the  netw ork  a nd   prepa res   th e   To ke nRes olu ti onReq uest .   2.   The  aut hority   sen ds   To ke nRe so luti onRe ques t   to  the  PCA,  wh e re  the  pse udonym   of   the  m al ic iou s  node   is   sent as a  p a ram et er .   3.   The PC A fin ds t he  c orres pondin g  to ke n for  the pseu donym .   4.   The PC A sen d t he  to ken to  th e autho rity  b y t he  T oke nRes olu ti onRepl ay .   b.   Step   2: Ide ntit y R esolutio n   1.   The  a uthority   pr e par e s the   I de ntit yR esolutio nReq uest .   2.   The  a uthority  s ends  I de ntit yResolu ti onRe qu est   to the  LTC A .   3.   The  L TCA  fin ds  t he  c orrespo nd i ng ide ntit y t o  the  to ken pre par e  the  rep ly   m essage.   4.   The  L TCA  sen ds  t he  I de ntit yR esolutio nRep la y   wh e re th e  operati on  res ult i s sen t.       6.   SECURE D C LOUD SE RVICE   The  cl oud  se r vice  al lows   th e  us er  to  acce ss  to   the  cl oud,   ou r  pro posit ion   ens ures   m or e  secur it y     and privacy .   Fi gure  6   giv es  an o verview  of th e m essage ex c hange.           Figure  6 .   Sec ured Clo ud Se rv i ce   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   5 ,  Oct ober   201 9   :   4 1 5 4   -   4 1 6 2   4160   6.1.       Requ es t the  cl ou d s ervice   6.1.1.   St ep  1:  Cloud  Token Req ues t   a.   The ve hicle  pr epar es  Cl oud T ok e n (r e quest  a  p se udonym  if it didn’t  befor e )   b.   The  ve hicle   se nd s   the   Cl oudT okenRe qu e st  to  the   CLA   w he re  the   cl oud  a ccount  ID  an d  the  pse ud on ym   are se nt as  par a m et ers  (the  c om m un ic at ion  i s p e rfor m ed  in  a  secu red   cha nnel )   c.   The  Cl ou d Au t hority  ( CLA ) v erify the cl oud  account  ID an d p rep a re a  t oke n for the   use r  c loud acc ount.   d.   The  Cl ou d Au t hority  ( CLA )  s end b ac k  t he  C loudT ok e nRep le y t hat conta in the  Cl oud To ken.     6.1.2.   St ep  2:  Cloud  Service  Requ e st   a.   The ve hicle  se nd s  a  Cl ou dS e r viceR eq uest   to  the  VCSP  u si ng the  clo ud to ke n.   b.   The VCSP  se nds a  Cl oudAcc ountStat us Re q t o  t he  CL A  t ha t i nclud e s the  tok e n.   c.   The  CL A repli es w it h C loud Accou ntStat usR ep  c on ta ini ng the clo ud acc ount i nfor m at ion .   d.   The  VCSP   sto res  the   cl oud  a ccount  sta tus   with  the   co rr e s pondin g  ps e udon ym   to  offe r  the  ap pro pr ia te   cl oud  se rv ic e.   e.   The  VCSP   se nds  t he  Cl ou dS erv ic eR eplay ,   if  the   ser vice  is   grant ,   the  ve hi cl e  can  us e  his   ps e udonym   to   us e it s clo ud se rv ic e .     6.2.   Renewi ng th e  cl ou d s ervice   request   As  it   is  pr ese nted  a bove,   th e  veh ic le   re quest s  a  Cl ou d  Ser vice  us in g  it s  ps eudo nym ,  wh e re  the   ps e udonym s  are  valid   f or  a  pe rio d  a nd  the  ve hicle   can   us e   a no t her  the  ps e udonym ,  fo r  t ha t  the  validit y  of  the  cl oud  se r vice  is  relat ed   to   the   validit y  of  t he   ps e udonym .  So ,  f or  each   pse udonym   chan gi ng ,   the   ve hicle   m us t  update  the  cl oud  ser vice  re quest .   T he  upda ti ng   re quest   c onta ins   the   ol d  ps e udonym ,  th e  ne w  pse ud onym ,  and   the clo ud servi ce tok e n.       7.   SECURIT Y A NA L YS I S   The  sec uri ty   analy sis  is  ba sed  on  ho w  t he  s olu ti on  e ns ures   t he  V CN  sec ur it y  r equ i rem ents     (Integ rity , P riv acy   and   Non - r epudiat ion).     7.1.   Int e grit y   Our  syst em   is   a  PK I  base d  so luti on,  s o  the  exc ha ng e d  m essages  m u st  con ta in  a  va li d  sende r   sign at ur e,  w hich  is  easi ly   veri fiable  thr ough   the  certi ficat e  auth or it ie s  (LT CA,  PCA ).   T he refor e ,  the  int egr it y  in   ou r  syst em  i s a  gu a ran te e.     7.2.     Pri vacy   The  ps e udony m   is   a  tem po rar y  certi ficat e,  char act erize d  by  the  anony m ity  and   a  short  pe rio d  of  validit y.  This  ps e udonym   is   us e d  in ste ad   of  the  dig it al   certi ficat e  to   pro vid e  t he  pr i vacy.  Pse ud on ym s   gu a ra ntee  the  pr i vacy  in  us i ng   t he  net wor k,   in  VCN ,  th e  chall eng e  is   to  guara ntee  the  pri vacy  in   us in g  netw ork  an d  cl oud  ser vice.  F or   this  ou r  pro po sit io n  base d  on   the  a uthorit y’s  separ at io n  to  enfor ce  the  pr i vacy  in the net w ork   and b et ween a uthoriti es whe n usin g  cl oud  s erv ic e .      7.3.   Non - Repudi at ion    In   VCN   an d  duri ng   em erg e nc y  si tuati on s  a s  acci den ts ,  act ion s  or  cha nge s  m us t  be  asso ci at ed  with  a   un i qu e  veh ic le  ( dri ve r) . Also, t he  cl oud  ser vices are o f fer e d fo r  m ulti ple te nan ts;  non - r ep ud ia ti on is i m p or ta nt   to  identify   the   te nan t  pa rtic ipati on   i n  any  argue d  transac ti on .  I n  VCPKI  pr ot oco l,  ps e udonym s  are  us ed  to   exch a nge  m es sages.   T he  m e ssage  ori gi nator   on ly   knows   this  ps eu dony m   and   there fore,  the  se nd e r  canno t   repu diate .       8.   PERFO R MANC E  A NA L Y SIS   To  eval uate  the  i m pact  of   ou r  s olu ti on  on   the  networ k  perform ance,  we  ha ve  im pl e m ented  ou r   syst e m   VCPK I   (V e hicula r  Cl oud  P K I)   on  OMNET   ++  5. 0  sim ulator  [ 1 1 ]   with  veins   4.4  [ 1 2 ]   an d  S UMO - 0.25.0  sim ulato r  [ 1 3 ] . I n  T ab le   1,  w e p rese nt   the  sim ulatio n  par am et ers    In   this  sim ulatio n,  w e  ha ve  m easur e d  the  delay   in  t wo   sit uations,  the  first  on e  without  usi ng  VCPKI  protoc ol,  the  sec ond   on e  t he  net w ork  us e  VCPKI  as  a  s ecur it y  protoc ol.  As  seen  i n  Figure  7 ,  the  di ff ere nce  is  ne gligible,  it   is  be tween  2,1.10 - 5 s  an d  7,73.10 - 5 s.  Als o,   we  ha ve  m e asur e d  the  pac ket  delivery  rat io  (P DR ),   as  s how n   in  Figur e  8 ,  an d  it   is   the  sa m e   for  the  tw o  s it uations   ( with ,  with ou t  VC PK I ).   So,  the   protoc ol   VC PK I  ha ve  no   i m pact  on   P DR  in   the n et wor k.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N:  20 88 - 8708       Securi ng  ve hicular cl oud net works (Dji lali   Mo us sao ui)   4161   Table  1.   Sim ul at ion   par am et e rs   Ite m   Valu e   Map o f  T le m c en  ( Alg eria)   2 ,5k m * 2 ,5k m   Si m u latio n  ti m e   1000s   Sp eed  m ax   1 4 m /s   Pack et size   1 0 2 4  bytes   Bit rate   6  Mps   Nu m b e r  o f  RSU   4   Co m m u n icatio n  Rag e of  veh icle   8 0 0 m   Co m m u n icatio n  Rag e of  RSU   8 0 0 m           Figure  7 .   Del ay  in  VC N       Figure  8 .   VCP KI   im pact on P DR in  V C N       9.   CONCL US I O N     In   t his  work,  we  hav e   m ade  a  tour  on   sec uri ty   in  Veh ic ular  Cl oud  Net work s;  we  st ud ie d  at ta cks  a nd   their  im pact  on   the  netw ork  a sp ect s  (Clo ud  serv ic e  a nd   se c ur it y  requirem ent).   T his  stu dy   helps  us  two  def i ne  the  m os t  tou c he d  sec ur it y  re quirem ents  by  the  at ta cks .  On  the  ba se  on   thi s  stu dy,  we  ha ve  pro po se d  V CPKI   as  a  protoc ol  t o  sec ure  the   ne twork .   Af te r   th e  im ple m entat i on  a nd  the  sim ulati on  of  t he  VCPKI  prot oc ol,  we  con cl ud e  t hat  the  so luti on  e nfor ce s  the  se cur it y  of   the  netw ork  with  a  neg li gi ble  im pact  on   the  netw ork  perform ance.       REFERE NCE S     [1]   S.  P.  Gods e  and  P.  N.  Maha lle,   “ A  Com puta ti onal   Anal y sis  of  ECC  Based  Novel  Authent i ca t ion  Scheme  i n   VA NET, ”  In te rn ati onal Journal of  E le c tric al   and   Computer  Eng i nee ring ( IJE C E) ,   vol .   8 ,   pp .   5268 - 5277,   2018 .   [2]   T.   Fran ci s,  “ A  Com par ison  of   Cloud  Ex ec u ti on  M ec h ani s m s  Fog ,   Edge ,   and  Clon e  Cl oud  Com puti ng, ”   Inte rnational   Jo urnal  of El e ct ri c al  and  Comput er  Engi n ee ring   ( IJE CE) ,   vol .   8 ,   pp .   4646 - 4653,   201 8.     [3]   R.   Hus sain,   et  a l. ,   “ Ret hinki n g  Vehic ul ar  Com m unic at ions:  M erg ing  VA NET  with  cl oud   com puti ng, ”  CloudC om  201 2  -   Proc .   201 2  4th  I EEE  Int .   Conf.   C loud  Co mput.   Techno l. S ci . ,   pp .   606 - 609 ,   2012.   [4]   S.  P.  Gods e  and  P.  N.  Maha lle,   “ A  Com puta ti onal   Anal y sis  of  ECC  Based  Novel  Authent i ca t ion  Scheme  i n   VA NET, ”  In te rn ati onal Journal of  E le c tric al   and   Computer  Eng i nee ring ( IJ EC E) ,   vol .   8 ,   pp .   5268 - 5277,   2018 .   [5]   R.   P.  Barnw al ,   e t  al. ,   “ Data   and  Applic a ti on  Se c urity   in   Cloud,”  in  Intelli g ent   S ystems ,   Springer - Verl ag,  vol.  70,   pp.   479 - 495 ,  20 14 .   [6]   R.   M.  Jab ir,   et   a l. ,   “ Anal y sis  of   cl oud  computing   at t ac ks  and  cou nte rm ea sures, ”  I nt.   Co nf .   Adv .   C omm un.   Technol.  ICACT ,   vol .   201 6 ,  pp .   117 - 123 ,   Mar   2016.   [7]   C.   Kal loni a ti s,   et   al . ,   “ Towa rd s  the   d esign  of   sec ure   and   pri vacy - ori ent ed   in form at ion  s y st e m s  in  the   cl ou d:  Ide nti f y i ng  th e m aj or  concept s, ”   Comput.   S tand.  Inte rfac es ,   vo l. 3 6,   p p .   759 - 775 ,   2014.   [8]   A.  Kert esz ,   “ Chara c te ri zi ng  C l oud  Feder ation  Approac hes, ”  in   Cloud  Comput ing  Chall enge s,   Limitat ions  an d  Solut ions ,  pp.   1 - 26 ,  2014 .   [9]   R.   G.   Engoul ou ,   et   al. ,   “ VA NET  sec urity   surv e y s , ”  Comput.   Com mun. ,   vo l. 44, pp .   1 - 13 ,   2014 .   [10]   L.   Zha ng ,   et   al. ,   “ Pr iva c y - Preser ving  Cloud  Establishm ent   and  Data   Diss eminat io n  Scheme  for  V ehi cu la r  Cloud,”  IEE E   Tr ans.  De pendabl e   Se cur.   Comput . ,   vo l. 59 71,   pp .   1 - 14 ,   20 18.   [11]   “ The   Discre te Ev ent   Sim ulator  OM NET+ +, ”   w ww . om net pp. org .   [12]   “ Vehic le s in   Net work Sim ula ti on   VEINS , ”   v ei ns. ca r2x. org .   [13]   “ Sim ula ti on  of U rba n  MO bil ity   SU MO , ”   sum o. d lr. de .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   5 ,  Oct ober   201 9   :   4 1 5 4   -   4 1 6 2   4162   BIOGR AP H I ES   OF  A UTH ORS        Djilal i  Mouss aoui   rec ei v ed    his    engi nee r    degr ee s  in  compute r  scie nce   from   the   Univer sit y   of   Tl emce n ,   Alger i a  in  2004,   and  his  M.S.  degr e e s  in  net works   and  te l ec om m unic ation  s y st em s   withi n  of  the   sa m e  Univer sit y   i n  2007.   Mem ber   of  STIC  l abor ator y   in  th e  Unive rsit y   of  T le m cen .   Now   he  is  an  assistant   prof essor  in  facult y   of  te chnol og y   unive rsit y   of   T le m ce n,   Alger ia.       His re ce n t  work   is de a li ng  wi th  v ehi cu la r c loud   c om puti ng  net wo rks a nd    their  se c urity .         Mohamme d  Feh am   rec ei v ed  hi s   PhD  in  Engi ne eri ng  in  optica l  and   m ic rowave   comm unic at ion s   from     the  unive r sit y   of  Li m oges,   Franc e   in   1987 ,   and   his  PhD   i n  scie n ce  from   t he  univ ersity   o f  Tl emce n ,   Alg eria  in   1996 .     Sin ce  1987  he  h as  been  assistant   prof e ss or  and  profe ss or  of  m ic rowave   and  comm unic ation  engi ne eri ng  his  rese arc h  in terest  is  in  te l ec o m m unic at ion  s y stems   and  m obil e  net works .         Bou ci f  Amar  Bensab er   rec eived  his  PhD  in  computer   scie nce   from   the   unive rsit y   of  Re ne   Desca rte s  (Paris   V),  Franc e  in  1998.     In  1999,   he  worked  as  a  s ci en ti st  rese ar ch   associa te   a t  the   rese arc h   and  ev al ua ti on  c enter  i n   dia gnosti cs  (RECD),   CHU S  S her brooke   (C anada).   Sinc e  2000 ,   he  has  be en  pro fessor  at   th e  un ive rsit y   of   Queb ec   (UQ TR),  Ca nada .   His  rese a r ch  intere st  is  in  wire le ss   net wor ks,  m ult ic ast   pro toc ols,  d istri but e d  arc hi tectur es,   i n  form at ion  and   comm unic at ion  te chno logi es  and   data  m ini ng .         Benamar  Kadr i   rec e ive d    his    engi nee r    d egr ee s  in  computer   scie nce   from   t he   Univer sit y   of   Tl emce n ,   Alger i a  in  2004,   and  his  M.S.  degr e e s  in  net works   and  te l ec om m unic ation  s y st em s   withi n  of  the   sa m e  Univer sit y   i n  2007.   Mem ber   of  STIC  l abor ator y   in  th e  Unive rsit y   of  T le m cen .   Now   he  is  an  assistant   profe ss or  in  fac ulty   of  t ec hnolog y   univ e rsit y   of  T le m cen,  Alger ia.    His   rec en t  work  is d ea l ing  with   sec u rity .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.