Zentral für die zukünftigen realistischen Verkehrsszenarien ist die sogenannte Car-to-X- bzw. V2X-Technologie. Hierbei kommunizieren die Akteure und Komponenten des Straßenverkehrs miteinander, um Informationen über Verkehrs- und Gefahrensituationen mit anderen zu teilen. Die Hauptziele sind insbesondere die Verkehrssicherheit zu erhöhen, den Verkehrsfluss zu verbessern und den Energie- bzw. Kraftstoffverbrauch zu reduzieren.

Voraussetzungen für das vernetzte Fahren

Im komplexen System des vernetzten Fahrens spielen eine Menge externer Schnittstellen, Steuergeräte und vor allem ein riesiger Fluss an Daten eine große Rolle. Informationen werden gesammelt, verarbeitet und anderen Akteuren und Komponenten des Straßenverkehrs zur Verfügung gestellt, die entsprechend reagieren können. Eine Manipulation oder ein technischer Ausfall kann im schlimmsten Fall Menschenleben kosten.

Angriffspotenzial für Hacker – Schnittstellen eines vernetzten Fahrzeugs

Die Grundlage der IT-Sicherheit dieser erweiterten bzw. neu geschaffenen Verkehrs- und Kommunikationsinfrastruktur bilden kryptografische Mechanismen wie digitale Signaturen, die zwischen Sender und Empfänger ausgetauscht und im Anschluss sicher gespeichert und verwaltet werden.

Voraussetzung für eine Steigerung der Verkehrssicherheit ist eine manipulations- und ausfallsichere Informationstechnologie sowohl im Fahrzeug als auch in der Verkehrsinfrastruktur.

Unser BSI-Experte Christian Wieschebrink im Video zum Thema "vernetzte Autos":

Technologien für das vernetzte Fahren

Viele aktuelle und zukünftige Fahrzeuge erhalten eine große Menge von direkten Umgebungsinformationen nicht nur per Funk, sondern auch aus eingebauten Sensoren wie Kameras oder Laser-Messsystemen (Lidar). Diese Eingabedaten werden anschließend ausgewertet. Hierbei werden in immer stärkerem Umfang KI-basierte Systeme eingesetzt. Die Auswertung wird in Steuerbefehle an Lenkung, Bremse und Gaspedal umgesetzt. Im Fall eines heutigen Fahrzeugs sind es die sich bemerkbar machenden Sicherheits- und Assistenzsysteme, die uns beim Führen eines Kraftfahrzeugs unterstützen.

Das Zusammenspiel dieser Umgebungssensoren mit den Daten anderer vernetzter Verkehrsteilnehmer wiederum bildet die Grundlage für das automatisierte Fahren.

Die wichtigsten Technologien für das vernetzte Fahren im Überblick:

Car-to-X-Kommunikation und C-ITS

Wie der Name bereits andeutet, handelt es sich bei der Car-to-X-Kommunikation um eine Technologie, die einen funkbasierten Datenaustausch zwischen Verkehrsteilnehmern untereinander oder mit Infrastrukturkomponenten wie z.B. Ampeln und Schilderbrücken ermöglicht. Für den Datenaustausch stehen verschiedene Kommunikationstechnologien wie WLAN (IEEE 802.11p) oder der neue Mobilfunkstandard 5G zur Verfügung. Erste Serienfahrzeuge am Markt sind mit der Car-to-X-Technologie ausgestattet.

Eng verwandt damit ist der Begriff der Kooperativen Intelligenten Verkehrssysteme (engl. Cooperative Intelligent Transport Systems, C-ITS). Hiermit wird  die Gesamtheit der Vernetzung von Fahrzeugen und Verkehrsinfrastruktur für bestimme Verkehrsdienste bezeichnet. Zentral ist die Bereitstellung von Daten, die in einem kooperativen System allen Verkehrsteilnehmern zur Verfügung gestellt werden, um frühzeitig die Reaktion auf besondere Verkehrssituationen koordinieren zu können. Verschiedene Anwendungen innerhalb von C-ITS werden zur Zeit etwa im Projekt C-ROADS Germany erprobt. Hier werden beispielsweise Dienste wie frühzeitige Warnungen vor Tagesbaustellen, Stauende-Warnungen und die Nutzung von Fahrzeugdaten für die Verkehrslage-Erkennung unter realen Bedingungen getestet.

Public-Key-Infrastrukturen

Eine Public-Key-Infrastruktur (PKI) ist ein Sicherheitssystem, mit dessen Hilfe digitale Signaturen zur Absicherung von Kommunikation erstellt und geprüft werden können. Im vernetzten Straßenverkehr ist der elektronische Nachrichtenaustausch die zentrale Funktion, um sicherheitsrelevante Informationen über aktuelle Verkehrssituationen miteinander zu teilen und anderen Verkehrsteilnehmern oder Infrastrukturen zu übermitteln. Die zu übermittelnden Informationen werden mit Hilfe der PKI mit digitalen Signaturen versehen, um eine eindeutige Verifikation der Nachricht und des Absenders zu gewährleisten und vor Manipulation von außen zu schützen.

Der Verkehr der Zukunft

Frühwarnsysteme, eine gezielte Koordination bei Gefahrensituationen und damit eine Steigerung der Verkehrssicherheit, des Fahrkomforts sowie eine Verbesserung des Verkehrsflusses brauchen vor allem eines: eine Menge Daten, die durch Fahrzeuge und andere Komponenten der Verkehrsinfrastruktur gebündelt, verarbeitet und weitergegeben werden. Der Schutz vor Einsicht und Manipulation dieser großen Datenmengen muss bei aller Euphorie über neue Verkehrskonzepte immer von zentraler Bedeutung sein, denn das Vertrauen von Anwendern bzw. Verbrauchern erreicht man nur über die IT-Sicherheit.

Vom vollkommen autonomen Fahren sind wir laut Expertinnen und Experten aber noch ein paar Schritte weiter entfernt, denn vor der Automatisierung steht die Vernetzung. Zudem müssen autonome Fahrzeuge nicht nur angemessen auf andere Verkehrsteilnehmer reagieren, sondern gerade mit wechselnden und schwierigen Witterungsverhältnissen zurecht kommen – die Komplexität, die sich daraus ergibt, scheint aktuell noch nicht verlässlich beherrschbar.

Auch wenn einzelne Hersteller beispielsweise die Entwicklung autonomer Fahrzeugflotten angekündigt haben, ist der Weg zum vollständigen und flächendeckenden autonomen Fahren vom Start bis zum Ziel der Route eines Fahrzeugs wohl noch Jahrzehnte entfernt.