【摘 要】
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随着人工智能和无人机遥感等前沿技术的快速发展,以及特殊场景下无人机协同作战需求的增加,无人机集群网络的概念应运而生。在传统的无人机通信模式中,各无人机需借助地面控制站进行通信,而集群网络化的通信模式下的各无人机节点可以自主组织和管理,并且能够形成动态的互联网络。因此,无人机集群网络化的通信模式具有自主性、动态性和灵活性的优势。无人机集群网络面临实体身份和信息易伪造、密钥管理和计算效率差等问题。在特
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随着人工智能和无人机遥感等前沿技术的快速发展,以及特殊场景下无人机协同作战需求的增加,无人机集群网络的概念应运而生。在传统的无人机通信模式中,各无人机需借助地面控制站进行通信,而集群网络化的通信模式下的各无人机节点可以自主组织和管理,并且能够形成动态的互联网络。因此,无人机集群网络化的通信模式具有自主性、动态性和灵活性的优势。无人机集群网络面临实体身份和信息易伪造、密钥管理和计算效率差等问题。在特定场景下,控制中心需实时向多个无人机发送请求,编队内的多个无人机也需将实时信息反馈给控制中心。此外,恶意实体能通过伪造请求等攻击方式对机群生存能力产生不可估量的威胁,因此,无人机集群网络需采用严格的实体身份认证机制,同时降低机群间的通讯开销和计算成本。为确保无人机集群网络的安全交互,本文主要工作如下:(1)针对控制中心、侦查无人机和聚合无人机身份的真实性问题,本文提出了一种基于身份的聚合认证方案(Aggregate Authentication Scheme,AAS)。控制中心需与集群中的无人机进行相互认证,控制中心发出的认证请求能够由聚合无人机验证其真实性,之后聚合无人机进一步向同一集群中的侦察无人机广播认证请求。对于侦察无人机的响应信息,能够在发送给控制中心前由聚合无人机进行批量验证并聚合。安全分析表明,该方案可以保证各实体间传输信息的不可伪造性,且满足无人机集群网络的安全需求。性能分析表明,该方案具有较好的实用性。(2)针对无人机集群网络中恶意的密钥生成中心可能会发起假冒攻击的问题,以及密钥管理和资源受限等问题,本文提出了一种基于无证书的聚合认证方案(Certificateless Authentication Scheme,CLAS)。该方案采用了无证书签名技术,实现了控制中心能够与无人机之间执行相互认证流程的功能。安全分析表明,该方案能够保证控制中心的认证请求、聚合无人机的转发请求、侦察无人机的响应以及聚合无人机的聚合响应是不可伪造的,而且能够抵抗恶意的密钥生成中心。性能分析表明,该方案具有很好的实用性。
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