面向低空经济网络中动态无人机集群的可靠服务供给
密码学与安全
2025-09-09 v1
摘要
无人机（UAV）集群服务对于通过实现可扩展、灵活和自适应 aerial 网络来促进低空经济至关重要。为满足多样化的服务需求，集群必须动态地纳入新无人机（NUAVs）或现有无人机（EUAV）。然而，由于需要高效的 NUAV 认证、保护 EUAV 的跨集群认证（隐私保护）、以及稳健地保护集群会话密钥（包括前向和后向保密性），实现持续的服务可靠性仍具有挑战性。为应对这些挑战，我们提出了一种面向低空经济网络中动态无人机集群的轻量级与隐私保护集群认证及会话密钥更新（LP2-CASKU）方案。LP2-CASKU 集成了高效的批量认证机制，可同时认证多个 NUAVs 且通信开销极小。它进一步引入了轻量级跨集群认证机制，确保 EUAV 的匿名性和不可链接性。此外，纳入了一个安全的会话密钥更新机制，以随时间维持密钥机密性，从而保持前向和后向保密性。我们提供了全面的安全分析，并通过理论分析和 OMNeT++ 模拟评估了 LP2-CASKU 的性能。实验结果表明，与基线相比，LP2-CASKU 在不同无人机群配置和网络比特率下实现了 82.8%–90.8% 的延迟降低，展示了其对动态通信环境的强大适应性。此外，在不同无人机群配置下，LP2-CASKU 将能耗降低了约 37.6%–72.6%，同时有效支持了高动态无人机集群环境中的隐私保护认证。
引用
@article{arxiv.2509.06112,
title = {Towards Reliable Service Provisioning for Dynamic UAV Clusters in Low-Altitude Economy Networks},
author = {Yanwei Gong and Ruichen Zhang and Xiaoqing Wang and Xiaolin Chang and Bo Ai and Junchao Fan and Bocheng Ju and Dusit Niyato},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.06112},
year = {2025}
}