論文の概要: Blockchain-Enhanced UAV Networks for Post-Disaster Communication: A Decentralized Flocking Approach
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.04796v1
- Date: Tue, 5 Mar 2024 00:59:23 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-17 16:51:18.962541
- Title: Blockchain-Enhanced UAV Networks for Post-Disaster Communication: A Decentralized Flocking Approach
- Title(参考訳): ブロックチェーンによるポストディザスタ通信のためのUAVネットワーク - 分散Flockingアプローチ
- Authors: Sana Hafeez, Runze Cheng, Lina Mohjazi, Yao Sun, Muhammad Ali Imran,
- Abstract要約: 無人航空機(UAV)は、事故後のシナリオにおいて、アジャイルコミュニケーションとリリーフコーディネートに重要な可能性を秘めている。
異なるサービスプロバイダからヘテロジニアスなUAVの群れを効率的に調整し、確保することは、プライバシ、スケーラビリティ、軽量コンセンサスプロトコル、包括的なサイバーセキュリティメカニズムに関連する重要な課題を引き起こす。
この研究では、コンセンサスプロトコル、スマートコントラクト、暗号化技術を組み合わせて、これらの技術的課題に取り組むために設計された、堅牢なブロックチェーン対応フレームワークを紹介します。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 7.249638174814088
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) have significant potential for agile communication and relief coordination in post-disaster scenarios, particularly when ground infrastructure is compromised. However, efficiently coordinating and securing flocks of heterogeneous UAVs from different service providers poses significant challenges related to privacy, scalability, lightweight consensus protocols, and comprehensive cybersecurity mechanisms. This study introduces a robust blockchain-enabled framework designed to tackle these technical challenges through a combination of consensus protocols, smart contracts, and cryptographic techniques. First, we propose a consortium blockchain architecture that ensures secure and private multi-agency coordination by controlling access and safeguarding the privacy of sensitive data. Second, we develop an optimized hybrid consensus protocol that merges Delegated Proof of Stake and Practical Byzantine Fault Tolerance (DPOS-PBFT), aiming to achieve an effective balance between efficiency, security, and resilience against node failures. Finally, we introduce decentralized flocking algorithms that facilitate adaptable and autonomous operations among specialized UAV clusters, ensuring critical disaster relief functions under conditions of uncertain connectivity. Comprehensive simulations demonstrate the system achieved linear scaling of throughput up to 500 UAV nodes, with only a 50ms increase in latency from 10 to 500 nodes. The framework maintained high throughput and low latency despite spoofing, denial-of-service (DoS), and tampering attacks, showing strong cyber resilience. Communication latencies were kept under 10ms for diverse UAV operations through self-optimizing network intelligence, with median values around 2-3ms.
- Abstract(参考訳): Unmanned Aerial Vehicles (UAV) は、特に地上インフラが侵食された場合に、事故後のシナリオにおいて、アジャイルコミュニケーションと救済調整に重要な可能性を秘めている。
しかし、異なるサービスプロバイダからの異種UAVの群れを効率的に調整し、確保することは、プライバシ、スケーラビリティ、軽量コンセンサスプロトコル、包括的なサイバーセキュリティメカニズムに関する重大な課題を引き起こす。
この研究では、コンセンサスプロトコル、スマートコントラクト、暗号化技術を組み合わせて、これらの技術的課題に取り組むために設計された、堅牢なブロックチェーン対応フレームワークを紹介します。
まず、機密データへのアクセスを制御し、機密データのプライバシーを保護することによって、安全かつプライベートなマルチ緊急調整を保証するコンソーシアムブロックチェーンアーキテクチャを提案する。
次に,DPOS-PBFT(Delegated Proof of Stake and Practical Byzantine Fault Tolerance)を統合し,ノード障害に対する効率,セキュリティ,レジリエンスの効果的なバランスを実現するための,最適化されたハイブリッドコンセンサスプロトコルを開発した。
最後に,特定UAVクラスタ間の適応的かつ自律的な操作を容易にする分散型フラッキングアルゴリズムを導入し,不確実な接続条件下での災害救助機能を確保する。
総合シミュレーションでは,最大500UAVノードまでのスループットの線形スケーリングを実現した。
このフレームワークは、スプーフィング、DoS(DoS)、タンパリング攻撃にもかかわらず、高いスループットと低レイテンシを維持し、強力なサイバーレジリエンスを示している。
通信遅延は, 自己最適化ネットワークインテリジェンスによる多様なUAV運用において10ms以下に抑えられ, 中央値は約2~3msであった。
関連論文リスト
- A Blockchain-Enabled Framework of UAV Coordination for Post-Disaster Networks [7.249638174814088]
本稿では、災害対応のためにUAV艦隊を安全に調整する堅牢なブロックチェーン対応フレームワークを提案する。
セキュアでプライベートなマルチ緊急調整のためのコンソーシアムブロックチェーンと、効率性とフォールトトレランスのバランスをとる最適化されたコンセンサスプロトコルです。
総合的なシミュレーションでは、ポストディザスターネットワークにおけるUAV調整のための透明性、自動化、スケーラビリティ、サイバー攻撃のレジリエンスを高めるフレームワークの能力を示している。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-02-23T14:01:27Z) - Secure, Robust, and Energy-Efficient Authenticated Data Sharing in UAV-Assisted 6G Networks [0.0]
無人航空機(UAV)における安全データ共有のための2つの新しいプロトコルを提案する。
提案プロトコルは,ユーザ取り消し,非監査,相互認証などの機能を備えた軽量で証明書のないソリューションを提供する。
徹底的な評価は、既存のモデルよりもセキュリティと効率の両面で提案されたプロトコルの優位性を示している。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-02-17T21:20:30Z) - A Survey and Comparative Analysis of Security Properties of CAN Authentication Protocols [92.81385447582882]
コントロールエリアネットワーク(CAN)バスは車内通信を本質的に安全でないものにしている。
本稿では,CANバスにおける15の認証プロトコルをレビューし,比較する。
実装の容易性に寄与する本質的な運用基準に基づくプロトコルの評価を行う。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-01-19T14:52:04Z) - Multi-Domain Polarization for Enhancing the Physical Layer Security of MIMO Systems [51.125572358881556]
無線通信システムのセキュリティを高めるために,新しい物理層セキュリティ(PLS)フレームワークが考案されている。
マルチドメイン分極に基づく高度な鍵生成方式と対応する受信機を設計する。
提案手法は,無線通信システムのセキュリティと信頼性を効果的に向上させるものである。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-10-31T05:50:24Z) - Blockchain-Envisioned Disaster Relief Networks: Architecture, Opportunities, and Open Issues [17.239065025226925]
無人航空機(UAV)支援災害救助ネットワーク(UDRN)は、既存の地上救助ネットワークを支援するためにUAVを活用している。
本稿では、有望なブロックチェーン技術を活用し、協調的で信頼性のない、トレーサブルな災害救助サービスに対処する。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-10-08T14:32:25Z) - UAV Swarm-enabled Collaborative Secure Relay Communications with
Time-domain Colluding Eavesdropper [115.56455278813756]
航空中継機としての無人航空機(UAV)は、インターネットモノ(IoT)ネットワークの補助として事実上魅力的である。
本研究では,UAV基地局と端末端末装置間のセキュアな通信を支援するために,UAVを活用することを目的とする。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-10-03T11:47:01Z) - Federated Learning-Empowered AI-Generated Content in Wireless Networks [58.48381827268331]
フェデレートドラーニング(FL)は、学習効率を改善し、AIGCのプライバシー保護を達成するために利用することができる。
我々は,AIGCの強化を目的としたFLベースの技術を提案し,ユーザが多様でパーソナライズされた高品質なコンテンツを作成できるようにすることを目的とする。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-07-14T04:13:11Z) - FeDiSa: A Semi-asynchronous Federated Learning Framework for Power
System Fault and Cyberattack Discrimination [1.0621485365427565]
本稿では,電力系統故障とサイバーアタック識別のための半非同期フェデレーション学習フレームワークFeDiSaを提案する。
産業用制御システムデータセットを用いた提案フレームワークの実験により,データ機密性を維持しつつ,通信遅延やストラグラーの悪影響を最小限に抑えながら,攻撃検出精度が向上した。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-03-28T13:34:38Z) - Artificial Intelligence Empowered Multiple Access for Ultra Reliable and
Low Latency THz Wireless Networks [76.89730672544216]
テラヘルツ(THz)無線ネットワークは、第5世代(B5G)以上の時代を触媒すると予想されている。
いくつかのB5Gアプリケーションの超信頼性と低レイテンシ要求を満たすためには、新しいモビリティ管理アプローチが必要である。
本稿では、インテリジェントなユーザアソシエーションとリソースアロケーションを実現するとともに、フレキシブルで適応的なモビリティ管理を可能にする、全体論的MAC層アプローチを提案する。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-08-17T03:00:24Z) - Smart and Secure CAV Networks Empowered by AI-Enabled Blockchain: Next
Frontier for Intelligent Safe-Driving Assessment [17.926728975133113]
コネクテッド・自動運転車(CAV)の安全運転状況の確保は、引き続き広く懸念されている。
アルゴリズム対応型intElligent Safe-Driven AssessmentmenT(BEST)の新たなフレームワークを提案し、スマートで信頼性の高いアプローチを提供します。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-04-09T19:08:34Z) - A Comprehensive Overview on 5G-and-Beyond Networks with UAVs: From
Communications to Sensing and Intelligence [152.89360859658296]
5Gネットワークは、拡張モバイルブロードバンド(eMBB)、超信頼性低遅延通信(URLLC)、大規模機械型通信(mMTC)の3つの典型的な利用シナリオをサポートする必要がある。
一方、UAVはコスト効率のよい航空プラットフォームとして利用でき、地上の利用者に高い高度と3D空間での操作性を利用して通信サービスを強化することができる。
一方,UAVと地上ユーザの両方に同時に通信サービスを提供することは,ユビキタスな3D信号網と強力な地上ネットワーク干渉の必要性から,新たな課題を提起する。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-10-19T08:56:04Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト(すべての情報・翻訳含む)の品質を保証せず、本サイト(すべての情報・翻訳含む)を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。