iBANDA: Un Sistema de Defensa Asistido por Blockchain para la Autenticación en Logística Basada en Drones
Autores: Ajakwe, Simeon Okechukwu; Igboanusi, Ikechi Saviour; Lee, Jae-Min; Kim, Dong-Seong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
iBANDA: Un Sistema de Defensa Asistido por Blockchain para la Autenticación en Logística Basada en Drones
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Propuesto
Blockchain
Autenticación asistida por IA
Escalabilidad
Logística
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Antecedentes: El creciente despliegue de vehículos aéreos no tripulados (VANT) para la logística en ciudades inteligentes presenta desafíos urgentes relacionados con el suplantación de identidad, el transporte no autorizado de cargas y la seguridad del espacio aéreo. Los sistemas de defensa de drones (DDS) existentes tienen dificultades para verificar tanto la identidad del dron como la autenticidad de la carga en tiempo real, mientras que las soluciones asistidas por blockchain a menudo se ven obstaculizadas por una alta latencia y una escalabilidad limitada. Métodos: Para abordar estos desafíos, proponemos iBANDA, un marco de DDS asistido por blockchain y IA. El sistema integra un modelo de detección de objetos ligero You Only Look Once 5 pequeño (YOLOv5s) con un mecanismo de consenso de Prueba de Participación basado en Snowball para permitir la autenticación de doble capa de los drones y sus cargas adjuntas. Los procesos de autenticación se coordinan a través de una aplicación descentralizada (DApp) desplegable en el borde. Resultados: La evaluación experimental demuestra que iBANDA logra una precisión media promedio del 99.5%, un recall del 100% y un F1-score del 99.8% con un tiempo de inferencia de 0.021 s, validando su idoneidad para dispositivos de borde. La integración de blockchain logró una latencia de red promedio de 97.7 ms y una latencia de transacción de extremo a extremo de 1.6 s, superando a Goerli, Sepolia y Polygon Mumbai en escalabilidad y rendimiento. Las pruebas adversariales confirmaron además la resistencia a ataques Sybil y suplantación de GPS, manteniendo una tasa de aceptación falsa por debajo del 2.5% y una continuidad por encima del 96%. Conclusiones: iBANDA demuestra que combinar la detección visual basada en IA con el consenso de blockchain proporciona un mecanismo de autenticación seguro, de baja latencia y escalable para la logística basada en VANT. El trabajo futuro explorará el despliegue a gran escala en redes de VANT heterogéneas y la verificación formal de contratos inteligentes para fortalecer la resiliencia en entornos críticos para la seguridad.
Descripción
Antecedentes: El creciente despliegue de vehículos aéreos no tripulados (VANT) para la logística en ciudades inteligentes presenta desafíos urgentes relacionados con el suplantación de identidad, el transporte no autorizado de cargas y la seguridad del espacio aéreo. Los sistemas de defensa de drones (DDS) existentes tienen dificultades para verificar tanto la identidad del dron como la autenticidad de la carga en tiempo real, mientras que las soluciones asistidas por blockchain a menudo se ven obstaculizadas por una alta latencia y una escalabilidad limitada. Métodos: Para abordar estos desafíos, proponemos iBANDA, un marco de DDS asistido por blockchain y IA. El sistema integra un modelo de detección de objetos ligero You Only Look Once 5 pequeño (YOLOv5s) con un mecanismo de consenso de Prueba de Participación basado en Snowball para permitir la autenticación de doble capa de los drones y sus cargas adjuntas. Los procesos de autenticación se coordinan a través de una aplicación descentralizada (DApp) desplegable en el borde. Resultados: La evaluación experimental demuestra que iBANDA logra una precisión media promedio del 99.5%, un recall del 100% y un F1-score del 99.8% con un tiempo de inferencia de 0.021 s, validando su idoneidad para dispositivos de borde. La integración de blockchain logró una latencia de red promedio de 97.7 ms y una latencia de transacción de extremo a extremo de 1.6 s, superando a Goerli, Sepolia y Polygon Mumbai en escalabilidad y rendimiento. Las pruebas adversariales confirmaron además la resistencia a ataques Sybil y suplantación de GPS, manteniendo una tasa de aceptación falsa por debajo del 2.5% y una continuidad por encima del 96%. Conclusiones: iBANDA demuestra que combinar la detección visual basada en IA con el consenso de blockchain proporciona un mecanismo de autenticación seguro, de baja latencia y escalable para la logística basada en VANT. El trabajo futuro explorará el despliegue a gran escala en redes de VANT heterogéneas y la verificación formal de contratos inteligentes para fortalecer la resiliencia en entornos críticos para la seguridad.