論文の概要: Secured Communication Schemes for UAVs in 5G: CRYSTALS-Kyber and IDS

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.19191v1
• Date: Fri, 31 Jan 2025 15:00:27 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-03 14:02:26.956393
• Title: Secured Communication Schemes for UAVs in 5G: CRYSTALS-Kyber and IDS
• Title（参考訳）: 5GにおけるUAVのセキュア通信方式:CRYSTALS-KyberとIDS
• Authors: Taneya Sharma, Seyed Ahmad Soleymani, Mohammad Shojafar, Rahim Tafazolli,
• Abstract要約: 本稿では,無人航空機(UAV)と地上局の5Gネットワークにおけるセキュアな通信アーキテクチャを提案する。 提案手法は、鍵カプセル化のためにAdvanced Encryption Standard(AES)とElliptic Curve Cryptography(ECC)とCRYSTALS-Kyberを統合する。 アーキテクチャはサーバクライアントモデルに基づいており、UAVはクライアントとして機能し、地上局はサーバとして機能する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 16.52849506266782
• License:
• Abstract: This paper introduces a secure communication architecture for Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) and ground stations in 5G networks, addressing critical challenges in network security. The proposed solution integrates the Advanced Encryption Standard (AES) with Elliptic Curve Cryptography (ECC) and CRYSTALS-Kyber for key encapsulation, offering a hybrid cryptographic approach. By incorporating CRYSTALS-Kyber, the framework mitigates vulnerabilities in ECC against quantum attacks, positioning it as a quantum-resistant alternative. The architecture is based on a server-client model, with UAVs functioning as clients and the ground station acting as the server. The system was rigorously evaluated in both VPN and 5G environments. Experimental results confirm that CRYSTALS-Kyber delivers strong protection against quantum threats with minimal performance overhead, making it highly suitable for UAVs with resource constraints. Moreover, the proposed architecture integrates an Artificial Intelligence (AI)-based Intrusion Detection System (IDS) to further enhance security. In performance evaluations, the IDS demonstrated strong results across multiple models with XGBoost, particularly in more demanding scenarios, outperforming other models with an accuracy of 97.33% and an AUC of 0.94. These findings underscore the potential of combining quantum-resistant encryption mechanisms with AI-driven IDS to create a robust, scalable, and secure communication framework for UAV networks, particularly within the high-performance requirements of 5G environments.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,無人航空機(UAV)と地上局の安全通信アーキテクチャを5Gネットワークで導入し,ネットワークセキュリティにおける重要な課題に対処する。 提案手法は、鍵カプセル化のためにAdvanced Encryption Standard(AES)とElliptic Curve Cryptography(ECC)とCRYSTALS-Kyberを統合し、ハイブリッド暗号アプローチを提供する。 CRYSTALS-Kyberを組み込むことで、このフレームワークはECCの脆弱性を量子攻撃から軽減し、量子耐性の代替品として位置づける。 アーキテクチャはサーバクライアントモデルに基づいており、UAVはクライアントとして機能し、地上局はサーバとして機能する。 システムはVPNと5G環境の両方で厳格に評価された。 実験結果から、CRYSTALS-Kyberは、性能オーバーヘッドが最小限である量子脅威に対して強力な保護を提供し、リソース制約のあるUAVに非常に適していることを確認した。 さらに,AIベースの侵入検知システム(IDS)を統合し,セキュリティをさらに強化する。 性能評価では、IDSはXGBoostの複数のモデル、特により要求の高いシナリオにおいて、97.33%の精度と0.94のAUCで他のモデルよりも優れた結果を示した。 これらの知見は、特に5G環境の高性能な要求の中で、量子耐性暗号化機構とAI駆動IDSを組み合わせることで、堅牢でスケーラブルでセキュアなUAVネットワーク通信フレームワークを構築する可能性を強調している。

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