Comunicación segura entre drones de LoRa para la gestión pública del tráfico de drones basado en blockchain

Área de la Ciencia:

• Ingeniería Aeroespacial
• Ciencias de la computación
• Ciberseguridad

Sus antecedentes:

• Los vehículos aéreos no tripulados (UAV) que operan más allá de la línea de visión (BVLOS) se enfrentan a riesgos significativos de colisión.
• Los sistemas centralizados de gestión de tráfico de UAV (UTM) existentes sufren de vulnerabilidades de seguridad e ineficiencias en el manejo de datos de vuelo distribuidos.
• Los sistemas UTM centralizados carecen de la comunicación de baja latencia crucial para las operaciones de UAV en tiempo real.

Objetivo del estudio:

• Proponer un sistema UTM seguro y descentralizado que integre la comunicación entre aviones no tripulados (D2D).
• Mejorar las capacidades de prevención de colisiones de los VANT mediante la comunicación directa entre aviones no tripulados.
• Mejorar la seguridad y la eficiencia de la gestión de los datos de vuelo de los UAV.

Principales métodos:

• Integración de un protocolo de comunicación D2D que utiliza la función hash SHA256 y las operaciones bitwise XOR en un sistema UTM público basado en blockchain.
• Desarrollo de una prueba de concepto para validar la seguridad y funcionalidad del sistema.
• Análisis de seguridad para evaluar la resistencia contra las amenazas cibernéticas comunes.

Principales resultados:

• El sistema propuesto permite una comunicación D2D segura y directa para evitar colisiones de manera eficiente.
• El sistema UTM basado en blockchain garantiza que solo las entidades autorizadas con claves secretas válidas puedan acceder a datos de vuelo confidenciales.
• El protocolo demostró una sólida seguridad contra la divulgación de claves, el adversario en el medio, la repetición y los ataques de seguimiento.

Conclusiones:

• El protocolo D2D integrado dentro de un marco UTM seguro mejora significativamente la seguridad y la eficiencia operativa de los UAV.
• El sistema ofrece un rendimiento superior con un cálculo mínimo (0,01 ms) y costos de almacenamiento (544-800 bits) en comparación con las soluciones existentes.
• Este enfoque proporciona una solución escalable y segura para la gestión del tráfico complejo de UAV en las operaciones BVLOS.