用于灾后通信的区块链增强无人机网络：一种去中心化集群方法

无人机（UAV）在灾后场景中具有进行敏捷通信和救援协调的巨大潜力，特别是在地面基础设施受损时。然而，高效协调并保护来自不同服务提供商的异构无人机集群，在隐私、可扩展性、轻量级共识协议和全面的网络安全机制方面带来了重大挑战。本研究引入了一个稳健的区块链赋能框架，旨在通过结合共识协议、智能合约和密码学技术来解决这些技术挑战。首先，我们提出了一种联盟区块链架构，通过控制访问和保护敏感数据的隐私来确保安全且私密的多机构协调。其次，我们开发了一种优化的混合共识协议，该协议融合了权益委托证明和实用拜占庭容错，旨在在效率、安全性和抵御节点故障的韧性之间实现有效平衡。最后，我们引入了去中心化集群算法，促进专业无人机集群之间可适应且自主的操作，确保在不确定连接条件下的关键灾害救援功能。全面的仿真表明，该系统在高达 500 个无人机节点的情况下实现了吞吐量的线性扩展，从 10 到 500 个节点的延迟仅增加 50ms。尽管存在欺骗、拒绝服务和篡改攻击，该框架仍保持了高吞吐量和低延迟，显示出强大的网络韧性。通过自优化网络智能，各种无人机操作的通信延迟保持在 10ms 以下，中位数约为 2-3ms。