通过融合跨层指纹实现无人机通信的安全
密码学与安全
2025-11-11 v1
摘要
无线通信的开放性质使得无人机（UAV）通信易受伪装攻击，届时恶意无人机可使用被盗取的数字证书冒充受授权的无人机。传统的基于指纹的无人机身份验证方法仅依赖单一感知数据，该数据来自网络模型的单一层，导致在无人机移动且处于开放世界环境时，身份验证体验不可靠。为超越这些限制，本文提出了 SecureLink——一种首批采用跨层信息来提高无人机身份验证效率和可靠性的 UAV 身份验证系统。SecureLink 通过多模态融合将物理层无线电频率（RF）指纹和应用层微机电系统（MEMS）指纹融合为可靠的无人机标识符。SecureLink 首先对来自信道状态信息（CSI）测量和遥测数据（如 onboard 加速度计、陀螺仪和气压计的反馈读数）进行对齐。随后，设计了一个基于注意力机制的神经网络进行深入特征融合。下一步，融合特征通过多相似度损失进行训练，并输入到一种用于开放世界身份验证的单类支持向量机中。我们使用三种不同类型的无人机广泛实现 SecureLink，并在不同环境中对其进行评估。仅通过六个额外的数据帧，SecureLink 在封闭世界中的准确率为 98.61%，在开放世界中的准确率为 97.54%（有两个冒充无人机），在身份验证鲁棒性和通信开销方面均优于现有方法。最后，我们收集的这些实验数据集已在 GitHub 上提供：https://github.com/PhyGroup/SecureLink_data。
引用
@article{arxiv.2511.05796,
title = {Securing UAV Communications by Fusing Cross-Layer Fingerprints},
author = {Yong Huang and Ruihao Li and Mingyang Chen and Feiyang Zhao and Dalong Zhang and Wanqing Tu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.05796},
year = {2025}
}
备注
To appear in the IEEE Internet of Things Journal