In het jaar 2026, in de spits, je zelfrijdende auto stopt abrupt waar hij het verkeer blokkeert. Je klimt naar buiten om de patstelling in elke straat in zicht te zien, dan vertelt een nieuwswaarschuwing op je horloge je dat hackers al het verkeer in Manhattan hebben lamgelegd door willekeurig op internet aangesloten auto's te laten stranden.

Flashback naar juli 2019, het aanbreken van autonome voertuigen en andere geconnecteerde auto's, en natuurkundigen van het Georgia Institute of Technology and Multiscale Systems, hebben natuurkunde toegepast in een nieuwe studie om te simuleren wat toekomstige hackers nodig zouden hebben om precies deze wijdverbreide ravage aan te richten door deze auto's willekeurig te laten stranden. De onderzoekers willen de huidige discussie over cyberbeveiliging in de automobielsector uitbreiden, die zich voornamelijk richt op hacks die een auto kunnen laten crashen of een voetganger kunnen overrijden, om potentiële massale chaos op te nemen.

Ze waarschuwen dat zelfs met steeds strakkere cyberdefensie, de hoeveelheid data die is geschonden de afgelopen vier jaar enorm is gestegen, maar objecten die hackbaar worden, kunnen de toenemende cyberdreiging omzetten in een potentiële fysieke bedreiging.

"In tegenstelling tot de meeste datalekken waar we over horen, gehackte auto's hebben fysieke gevolgen, " zei Peter Yunker, die de studie mede leidde en een assistent-professor is aan de School of Physics van Georgia Tech.

Het is misschien niet zo moeilijk voor de staat, terroristisch, of ondeugende acteurs om delen van het internet der dingen te veroveren, inclusief auto's.

"Met auto's, een van de verontrustende dingen is dat er momenteel in feite één centraal computersysteem is, en er komt veel doorheen. U hoeft niet per se afzonderlijke systemen te hebben om uw auto en uw satellietradio aan te sturen. Als je er een kunt krijgen, je kunt misschien in de andere komen, " zei Jesse Silverberg van Multiscale Systems, Inc., die samen met Yunker de studie leidde.

Bevriezing van verkeer solide

In simulaties van het hacken van op internet aangesloten auto's, de onderzoekers hebben het verkeer in Manhattan bijna vastgezet, en dat zou niet eens nodig zijn om schade aan te richten. Hier zijn hun resultaten, en de cijfers zijn conservatief om de onderstaande redenen.

"Als je tijdens de spits 20 procent van de auto's willekeurig tot stilstand zou brengen, zou het verkeer totaal stil komen te staan. de stad is opgedeeld in kleine eilanden, waar je misschien een paar blokken kunt lopen, maar niemand zou zich door de stad kunnen verplaatsen, " zei David Yanni, een afgestudeerde onderzoeksassistent in Junker's lab.

Niet alle auto's op de weg zouden moeten worden aangesloten, net genoeg voor hackers om 20 procent van alle auto's op de weg te blokkeren. Bijvoorbeeld, als 40 procent van alle auto's op de weg geconnecteerd zou zijn, de helft hacken zou voldoende zijn.

Het hacken van 10 procent van alle auto's tijdens de spits zou het verkeer voldoende verzwakken om te voorkomen dat hulpdiensten op doelmatige wijze door het stadsverkeer snijden. Hetzelfde zou gebeuren met een hack van 20 procent tijdens gemiddeld dagverkeer.

De resultaten van de onderzoekers verschijnen in het tijdschrift Fysieke beoordeling E op 20 juli, 2019. Op het onderzoek rust geen embargo.

Het kan minder duren

Om de stad veilig te houden, hackschade zou daaronder moeten liggen. In andere steden, dingen kunnen erger.

"Manhattan heeft een mooi raster, en dat maakt het verkeer efficiënter. Kijkend naar steden zonder grote rasters zoals Atlanta, Boston, of Los Angeles, en we denken dat hackers grotere schade kunnen aanrichten omdat een raster je robuuster maakt met redundanties om via veel verschillende routes naar dezelfde plaatsen te gaan, ' zei Yunker.

De onderzoekers hebben factoren weggelaten die de hackschade waarschijnlijk zouden verergeren, dus voor een echte hack kan het nodig zijn dat er nog minder auto's moeten worden stilgelegd om Manhattan te sluiten.

"Ik wil benadrukken dat we alleen rekening hebben gehouden met statische situaties - als wegen al dan niet geblokkeerd zijn. In veel gevallen geblokkeerde wegen overstromen het verkeer naar andere wegen, die we ook niet hebben opgenomen. Als we rekening zouden houden met deze andere dingen, het aantal auto's dat je zou moeten afslaan, zou waarschijnlijk aanzienlijk dalen, ' zei Yunker.

De onderzoekers hielden ook geen rekening met het ontstaan ​​van paniek bij het publiek, noch met het feit dat inzittenden van auto's voetgangers werden die de straten verder zouden blokkeren of ongelukken zouden veroorzaken. Ze hebben ook geen rekening gehouden met hacks die gericht zijn op auto's op locaties die zoveel mogelijk problemen opleveren.

Ze benadrukken ook dat ze geen experts op het gebied van cyberbeveiliging zijn, evenmin zeggen ze iets over de waarschijnlijkheid dat iemand zo'n hack uitvoert. Ze willen beveiligingsexperts gewoon een berekenbaar idee geven van de omvang van een hack die een stad zou sluiten.

De onderzoekers hebben wel een aantal algemene ideeën over hoe de potentiële schade kan worden beperkt.

"Splits het digitale netwerk dat de auto's beïnvloedt op om het onmogelijk te maken om te veel auto's via één netwerk te bereiken, " zei hoofdauteur Skanka Vivek, een postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium van Yunker. "Als je er ook voor zou kunnen zorgen dat auto's naast elkaar niet tegelijkertijd kunnen worden gehackt, verkleint dat het risico dat ze samen het verkeer blokkeren."

Verkeersopstoppingen als natuurkunde

Yunker onderzoekt in de fysica van zachte materie, waarin wordt gekeken naar hoe samenstellende delen - in dit geval verbonden auto's - fungeren als één geheel fysiek fenomeen. Het onderzoeksteam analyseerde de bewegingen van auto's op straten met wisselend aantal rijstroken, inclusief hoe ze om stilstaande voertuigen heen kwamen en ontdekten dat ze een natuurkundige benadering konden toepassen op wat ze zagen.

"Of het verkeer stilstaat of niet, kan worden verklaard door de klassieke percolatietheorie die in veel verschillende gebieden van de natuurkunde en wiskunde wordt gebruikt, ' zei Yunker.

Percolatietheorie wordt vaak gebruikt in de materiaalkunde om te bepalen of een gewenste kwaliteit zoals een specifieke stijfheid zich door een materiaal zal verspreiden om het eindproduct uniform stabiel te maken. In dit geval, vastgelopen auto's verspreidden zich om voorheen vloeiende straten stijf en vast te maken.

De afgesloten straten zouden alleen die straten zijn waarin gehackte auto's alle rijstroken hebben afgesneden of waarin ze hindernissen zijn geworden waar andere auto's niet omheen kunnen manoeuvreren en omvatten geen straten waar gehackte auto's het verkeer nog steeds toestaan.

De onderzoekers kozen Manhattan voor hun simulaties omdat er veel gegevens beschikbaar waren over de verkeerspatronen van die stad.