[论文解读] A systematic literature review on Security of Unmanned Aerial Vehicle Systems

Tirth Patel, Niyatiben Salot+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 9, 2022

UAV Applications and Optimization被引用 7

一句话总结

本篇系统性文献回顾运用STRIDE威胁模型分析了无人机（UAV）系统中的网络安全隐患，识别出欺骗攻击与拒绝服务（DoS）攻击是最为普遍且影响重大的威胁。研究揭示了无人机通信与控制中的关键漏洞，强调需要采用区块链与轻量级入侵检测系统等先进安全机制，以增强民用无人机应用的抗风险能力。

ABSTRACT

Unmanned aerial vehicles (UAVs) are becoming more common, and their operational range is expanding tremendously, making the security aspect of the inquiry essential. This study does a thorough assessment of the literature to determine the most common cyberattacks and the effects they have on UAV assaults on civilian targets. The STRIDE assault paradigm, the challenge they present, and the proper tools for the attack are used to categorize the cyber dangers discussed in this paper. Spoofing and denial of service assaults are the most prevalent types of UAV cyberattacks and have the best results. No attack style demands the employment of a hard-to-reach gadget, indicating that the security environment currently necessitates improvements to UAV use in civilian applications.

研究动机与目标

• 识别并分类针对民用无人机系统的最常见网络攻击。
• 分析无人机通信、数据传输与控制系统中的安全挑战。
• 评估现有缓解策略，并识别当前无人机安全框架中的漏洞。
• 提出未来研究方向，以提升无人机安全，包括模糊测试（fuzzing）与区块链集成。

提出的方法

• 对2010年至2022年期间发表的关于无人机安全的同行评审研究进行了系统性文献回顾（SLR）。
• 应用STRIDE威胁模型（欺骗、篡改、抵赖、信息泄露、拒绝服务、权限提升）对网络攻击进行分类。
• 基于已发表的实证研究与案例分析，分析攻击向量、工具及系统影响。
• 评估现有安全解决方案，如区块链、轻量级入侵检测系统（IDS）以及物理层保护技术。
• 评估基于行为分析与异常检测的入侵检测系统（IDS）的可行性与局限性。
• 探索未来研究方向，包括基于仿真的灰盒模糊测试与通过区块链实现的去中心化账本集成。

实验结果

研究问题

• RQ1 RQ1：在无人机中防止信息丢失的最新进展有哪些？
• RQ2 RQ2：是否存在保障无人机通信与数据完整性的安全方法？
• RQ3 RQ3：针对无人机入侵，最有效的检测机制是什么？
• RQ4 RQ4：像区块链这样的新兴技术如何提升无人机安全性？
• RQ5 RQ5：在无人机网络中实现实时、轻量级入侵检测的关键挑战是什么？

主要发现

• 欺骗攻击与拒绝服务（DoS）攻击是无人机系统中最普遍且最有效的网络攻击，常导致控制权丧失或数据泄露。
• 没有任何攻击需要特殊或难以获取的硬件，表明当前无人机系统易受低门槛网络入侵的影响。
• 现有安全机制如加密与网络协议不足以完全保护无人机的数据与控制通道。
• 基于飞行行为分析的轻量级入侵检测系统（IDS）可检测异常，但无法识别那些维持正常飞行模式的攻击。
• 区块链技术因其去中心化与抗篡改特性，在保障无人机数据完整性和飞行日志方面展现出巨大潜力。
• 未来研究应聚焦于基于仿真的模糊测试与实时、节能的安全解决方案，以填补现有防护空白。