Collaborative intrusion detection system for unmanned aerial vehicles swarm security

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Silva, Leandro Marcos da
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-17042025-160925/
Resumo: Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), also known as drones, have become increasingly popular in various applications, including military, civil, and commercial. However, these vehicles are vulnerable to cyberattacks that can compromise security and privacy and cause physical harm. These attacks can involve signal interception, unauthorized access, data theft, and even remote control of the UAV, among others. Therefore, UAV manufacturers and users need to be aware of the threats and take appropriate measures to raise levels of security and integrity. One of the preventive measures is the use of Intrusion Detection System (IDS), which monitors system settings, data files, and network transmission to identify any abnormal behavior. Upon detection, the IDS notifies the ground control station so that a decision can be made. UAV IDS generally focus attacks on a specific data source without mentioning applying to a swarm. In this sense, this work presents the REMY collaboRactive intrusion dEtection system for unManned aerial vehicles swarm SecuritY. REMY detects attacks on the UAV network and in-flight anomalies, applying machine learning techniques through supervised and unsupervised learning. The threats identified in the network are blackhole, grayhole, and flooding, and in flight, GPS spoofing and jamming. Federated learning is also present in REMY to ensure data privacy and training collaboration between UAVs. Furthermore, geographic and physical characteristics are considered to make the IDS operation independent of the hardware. Finally, aspects of a lightweight IDS are considered in the development, such as low energy consumption and the use of hardware resources.
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spelling Collaborative intrusion detection system for unmanned aerial vehicles swarm securitySistema de detecção de intrusão colaborativo para segurança de enxame de veículos aéreos não tripuladosAprendizado de máquinaColaborativoCollaborativeCybersecurityDetecção de intrusãoIntrusion detectionMachine learningSegurança cibernéticaUnmanned Aerial vehicleVeículo aéreo não tripuladoUnmanned Aerial Vehicles (UAVs), also known as drones, have become increasingly popular in various applications, including military, civil, and commercial. However, these vehicles are vulnerable to cyberattacks that can compromise security and privacy and cause physical harm. These attacks can involve signal interception, unauthorized access, data theft, and even remote control of the UAV, among others. Therefore, UAV manufacturers and users need to be aware of the threats and take appropriate measures to raise levels of security and integrity. One of the preventive measures is the use of Intrusion Detection System (IDS), which monitors system settings, data files, and network transmission to identify any abnormal behavior. Upon detection, the IDS notifies the ground control station so that a decision can be made. UAV IDS generally focus attacks on a specific data source without mentioning applying to a swarm. In this sense, this work presents the REMY collaboRactive intrusion dEtection system for unManned aerial vehicles swarm SecuritY. REMY detects attacks on the UAV network and in-flight anomalies, applying machine learning techniques through supervised and unsupervised learning. The threats identified in the network are blackhole, grayhole, and flooding, and in flight, GPS spoofing and jamming. Federated learning is also present in REMY to ensure data privacy and training collaboration between UAVs. Furthermore, geographic and physical characteristics are considered to make the IDS operation independent of the hardware. Finally, aspects of a lightweight IDS are considered in the development, such as low energy consumption and the use of hardware resources.Os Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs), também conhecidos como drones, têm se tornado cada vez mais populares em diversas aplicações, incluindo militares, civis e comerciais. No entanto, esses veículos são vulneráveis a ataques cibernéticos que podem comprometer a segurança e a privacidade, bem como, causar danos físicos. Esses ataques podem ser de interceptação de sinais, acesso não autorizado, roubo de dados, e até mesmo o controle remoto do VANT, entre outros. Portanto, é importante que os fabricantes e usuários de VANTs estejam cientes das ameaças e tomem medidas adequadas para elevar os níveis de segurança e integridade. Uma das medidas preventivas é a utilização de Intrusion Detection System (IDS), que monitora as configurações do sistema, arquivos de dados e transmissão de rede para identificar algum comportamento anormal. A partir da detecção, o IDS notifica a estação de controle terrestre para que uma decisão seja realizada. Os IDSs para VANTs geralmente focam os ataques em uma fonte de dados específica, e não mencionam a aplicação para um enxame. Neste sentido, esse trabalho apresenta o REMY collaboRative intrusion dEtection system for unManned aerial vehicles swarm SecuritY. O REMY detecta ataques na rede VANT e anomalias no voo, aplicando técnicas de aprendizado de máquina por meio de aprendizagem supervisionada e não supervisionada. As ameaças identificadas na rede são blackhole, grayhole e flooding, e no voo, são GPS spoofing e jamming. O aprendizado federado também está presente no REMY para garantir privacidade dos dados e colaboração no treinamento entre os VANTs. Ademais, características geográficas e físicas são consideradas para tornar o funcionamento do IDS independente do hardware. Por fim, aspectos de um IDS leve são considerados no desenvolvimento, como o baixo consumo energético e uso de recursos do hardware.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPBranco, Kalinka Regina Lucas Jaquie CasteloSilva, Leandro Marcos da2024-12-20info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-17042025-160925/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesseng2025-04-17T19:17:02Zoai:teses.usp.br:tde-17042025-160925Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-04-17T19:17:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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