针对无人机群组在军事对抗复杂环境中,网络拓扑结构动态变化,提出了一种面向无人机群组的轻量动态密钥管理方案,旨在解决无人机加入及退出、批量加入及退出、群组合并及分裂等网络拓扑动态变化导致密钥更新问题,同时在网络拓扑没有变化...针对无人机群组在军事对抗复杂环境中,网络拓扑结构动态变化,提出了一种面向无人机群组的轻量动态密钥管理方案,旨在解决无人机加入及退出、批量加入及退出、群组合并及分裂等网络拓扑动态变化导致密钥更新问题,同时在网络拓扑没有变化的情况下进行本地周期性更新,提高无人机群组密钥更新效率。将参与构造的秘密信息分为用户空间、剩余空间和撤销空间,用户空间可以在接收密钥组管理器(key group manager, KGM)的广播消息后计算恢复出会话组密钥,而剩余空间和撤销空间无法计算恢复出组密钥。密钥更新过程中,KGM利用空闲时间提前在密钥池中选取密钥进行预计算处理,降低KGM因构造广播消息进行复杂计算导致的时延问题。分析和实验仿真表明,该方案具有前向和后向安全性、抗共谋攻击和节点撤销能力,与现有无人机密钥管理方案相比,该方案优化了计算和通信开销,且节点存储开销较小,适用于动态拓扑变化的无人机群组网络。展开更多
无人机群组网络(Unmanned Aerial Vehicle Group Network,UAVGN)具有动态拓扑和高移动性,在开放的空中无线环境容易遭受到安全威胁和攻击,尤其通信传输链路被干扰,通信出现不稳定甚至中断情况,导致密钥管理过程出现丢失密钥数据包,后续...无人机群组网络(Unmanned Aerial Vehicle Group Network,UAVGN)具有动态拓扑和高移动性,在开放的空中无线环境容易遭受到安全威胁和攻击,尤其通信传输链路被干扰,通信出现不稳定甚至中断情况,导致密钥管理过程出现丢失密钥数据包,后续无法建立密钥安全通信。为此,结合无人机资源有限性提出一种基于Hash链和中国剩余定理(Chinese Remainder Theorem,CRT)的愈合组密钥管理方案,具有自愈和互愈2种机制,提高了无人机密钥更新的灵活性和效率。同时,将群组密钥更新分为本地更新密钥和会话更新密钥,本地更新密钥通过提前预置的Hash函数在本地完成更新,进一步降低密钥更新计算开销,提高无人机节点密钥处理能力;会话更新密钥由密钥组管理器(Key Group Man-ager,KGM)根据会话阶段选取密钥更新因子,利用中国剩余定理构造密钥更新广播消息进行密钥分发更新,实现密钥动态灵活更新。通过分析与实验表明,方案具有前后向安全、抗撤销能力、抗共谋攻击、抗重放攻击等安全性能,在相同条件下与现有方案比较,本文方案有效优化了计算和通信开销,提高了密钥更新效率,能够解决无人机群组通信不稳定情况的密钥更新问题,确保无人机群组建立密钥安全通信。展开更多
An unmanned aerial vehicle （UAV） is arranged to explore an unknown environment and to map the features it finds when GPS is denied.It navigates using a statistical estimation technique known as simultaneous localiza...An unmanned aerial vehicle （UAV） is arranged to explore an unknown environment and to map the features it finds when GPS is denied.It navigates using a statistical estimation technique known as simultaneous localization and mapping （SLAM） which allows for the simultaneous estimation of the location of the UAV as well as the location of the features it sees.Obscrvability is a key aspect of the state estimation problem of SLAM.However,the dimension and variables of SLAM system might be changed with new features.To solve this issue,a unified approach of observability analysis for SLAM system is provided,through reorganizing the system model.The dimension and variables of SLAM system keep steady,then the PWCS theory can be used to analyze the local or total observability,and under special maneuver,some system states,such as the yaw angle,become observable.Simulation results validate the proposed method.展开更多
文摘针对无人机群组在军事对抗复杂环境中,网络拓扑结构动态变化,提出了一种面向无人机群组的轻量动态密钥管理方案,旨在解决无人机加入及退出、批量加入及退出、群组合并及分裂等网络拓扑动态变化导致密钥更新问题,同时在网络拓扑没有变化的情况下进行本地周期性更新,提高无人机群组密钥更新效率。将参与构造的秘密信息分为用户空间、剩余空间和撤销空间,用户空间可以在接收密钥组管理器(key group manager, KGM)的广播消息后计算恢复出会话组密钥,而剩余空间和撤销空间无法计算恢复出组密钥。密钥更新过程中,KGM利用空闲时间提前在密钥池中选取密钥进行预计算处理,降低KGM因构造广播消息进行复杂计算导致的时延问题。分析和实验仿真表明,该方案具有前向和后向安全性、抗共谋攻击和节点撤销能力,与现有无人机密钥管理方案相比,该方案优化了计算和通信开销,且节点存储开销较小,适用于动态拓扑变化的无人机群组网络。
文摘无人机群组网络(Unmanned Aerial Vehicle Group Network,UAVGN)具有动态拓扑和高移动性,在开放的空中无线环境容易遭受到安全威胁和攻击,尤其通信传输链路被干扰,通信出现不稳定甚至中断情况,导致密钥管理过程出现丢失密钥数据包,后续无法建立密钥安全通信。为此,结合无人机资源有限性提出一种基于Hash链和中国剩余定理(Chinese Remainder Theorem,CRT)的愈合组密钥管理方案,具有自愈和互愈2种机制,提高了无人机密钥更新的灵活性和效率。同时,将群组密钥更新分为本地更新密钥和会话更新密钥,本地更新密钥通过提前预置的Hash函数在本地完成更新,进一步降低密钥更新计算开销,提高无人机节点密钥处理能力;会话更新密钥由密钥组管理器(Key Group Man-ager,KGM)根据会话阶段选取密钥更新因子,利用中国剩余定理构造密钥更新广播消息进行密钥分发更新,实现密钥动态灵活更新。通过分析与实验表明,方案具有前后向安全、抗撤销能力、抗共谋攻击、抗重放攻击等安全性能,在相同条件下与现有方案比较,本文方案有效优化了计算和通信开销,提高了密钥更新效率,能够解决无人机群组通信不稳定情况的密钥更新问题,确保无人机群组建立密钥安全通信。
基金Project(2020203)supported by the Weapon Research Foundation,China
文摘An unmanned aerial vehicle （UAV） is arranged to explore an unknown environment and to map the features it finds when GPS is denied.It navigates using a statistical estimation technique known as simultaneous localization and mapping （SLAM） which allows for the simultaneous estimation of the location of the UAV as well as the location of the features it sees.Obscrvability is a key aspect of the state estimation problem of SLAM.However,the dimension and variables of SLAM system might be changed with new features.To solve this issue,a unified approach of observability analysis for SLAM system is provided,through reorganizing the system model.The dimension and variables of SLAM system keep steady,then the PWCS theory can be used to analyze the local or total observability,and under special maneuver,some system states,such as the yaw angle,become observable.Simulation results validate the proposed method.
