VizADS-B: 使用可解释卷积 LSTM 编码器-解码器分析 ADS-B 图像序列以检测网络攻击
密码学与安全
2019-06-20 v1 信号处理
摘要
广播式自动相关监视(ADS-B)技术的目的是替代当前基于雷达的空中交通管制系统。尽管在系统设计与开发上投入了大量时间和资源,ADS-B 因其缺乏安全机制而广为人知。先前研究试图通过修改协议当前架构或使用额外硬件组件来解决这些安全漏洞。然而,这些方案被认为不切实际,原因在于:1) 涉及航空电子系统的复杂监管流程,2) 使用硬件组件的高成本,以及 3) ADS-B 系统本身已部署于全球大多数飞机和地面站。本文中,我们提出 VizADS-B,一种用于检测异常 ADS-B 消息的基于软件的替代安全方案,其无需对当前 ADS-B 架构做任何改动或添加传感器。根据所提方法,将特定地理区域内所有飞机获得的信息聚合并表示为图像流。随后,使用卷积 LSTM 编码器-解码器模型分析并检测图像序列中的异常。此外,我们提出一种专为卷积 LSTM 编码器-解码器模型设计的可解释性技术,用于向飞行员提供作为检测异常视觉指示的可操作信息,从而使飞行员能够做出相关决策。我们在五个数据集上通过注入并随后识别五种不同的攻击来评估所提方法。实验表明,大多数攻击可基于时空异常检测方法被检测出来。
引用
@article{arxiv.1906.07921,
title = {VizADS-B: Analyzing Sequences of ADS-B Images Using Explainable Convolutional LSTM Encoder-Decoder to Detect Cyber Attacks},
author = {Sefi Akerman and Edan Habler and Asaf Shabtai},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.07921},
year = {2019}
}