Explotando la Firma de Canal en Cascada para la Autenticación en la Capa Física en Sistemas de Comunicación UAV Habilitados por RIS
Autores: Qin, Changjian; Niu, Mu; Zhang, Pinchang; He, Ji
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Explotando la Firma de Canal en Cascada para la Autenticación en la Capa Física en Sistemas de Comunicación UAV Habilitados por RIS
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Superficie inteligente reconfigurable
Comunicaciones de vehículos aéreos no tripulados
Amenazas de seguridad
Esquema de autenticación en la capa física
Redes inalámbricas de UAV habilitadas por RIS
Canales en cascada
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Las comunicaciones de vehículos aéreos no tripulados (UAV) asistidas por superficies inteligentes reconfigurables (RIS) enfrentan una amenaza crítica de seguridad debido a ataques de suplantación, donde los adversarios se hacen pasar por entidades legítimas para infiltrarse en redes y obtener datos privados o acceso no autorizado. Para combatir tales amenazas de seguridad, este documento propone un nuevo esquema de autenticación en la capa física (capa PHY) para validar la identidad de los UAV en redes inalámbricas de UAV habilitadas por RIS. Considerando que la mayoría de los trabajos existentes se centran en sistemas de comunicación tradicionales como IoT y sistemas de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO) de ondas milimétricas, actualmente no existe un esquema de autenticación en la capa PHY maduro para servir a los sistemas de comunicación RIS-UAV. Con este fin, nuestro esquema aprovecha las características únicas de los canales en cascada relacionados con RIS para verificar la legitimidad de las señales de transmisión de los UAV hacia la estación base (BS). Para ser más precisos, primero utilizamos el método de estimación de mínimos cuadrados y coordinamos un algoritmo basado en descenso para extraer la característica del canal en cascada. A continuación, exploramos un cuantificador para cuantificar las fluctuaciones de la ganancia del canal que están relacionadas con la característica del canal extraída. Los hallazgos de salida del cuantificador de 1 bit se utilizan para generar los criterios de decisión de autenticación, que luego se prueban utilizando una hipótesis binaria. La técnica de procesamiento de señales estadísticas se utiliza para obtener las formulaciones analíticas para las probabilidades de detección y de falsas alarmas. También realizamos un análisis de complejidad computacional del esquema propuesto. Finalmente, los resultados numéricos validan la efectividad de los modelos de métricas de rendimiento propuestos y muestran que nuestro rendimiento de detección puede alcanzar más del 90% de precisión en una relación señal-ruido baja (por ejemplo, -8 dB), con una mejora del 10% en la precisión de detección en comparación con los esquemas existentes.
Descripción
Las comunicaciones de vehículos aéreos no tripulados (UAV) asistidas por superficies inteligentes reconfigurables (RIS) enfrentan una amenaza crítica de seguridad debido a ataques de suplantación, donde los adversarios se hacen pasar por entidades legítimas para infiltrarse en redes y obtener datos privados o acceso no autorizado. Para combatir tales amenazas de seguridad, este documento propone un nuevo esquema de autenticación en la capa física (capa PHY) para validar la identidad de los UAV en redes inalámbricas de UAV habilitadas por RIS. Considerando que la mayoría de los trabajos existentes se centran en sistemas de comunicación tradicionales como IoT y sistemas de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO) de ondas milimétricas, actualmente no existe un esquema de autenticación en la capa PHY maduro para servir a los sistemas de comunicación RIS-UAV. Con este fin, nuestro esquema aprovecha las características únicas de los canales en cascada relacionados con RIS para verificar la legitimidad de las señales de transmisión de los UAV hacia la estación base (BS). Para ser más precisos, primero utilizamos el método de estimación de mínimos cuadrados y coordinamos un algoritmo basado en descenso para extraer la característica del canal en cascada. A continuación, exploramos un cuantificador para cuantificar las fluctuaciones de la ganancia del canal que están relacionadas con la característica del canal extraída. Los hallazgos de salida del cuantificador de 1 bit se utilizan para generar los criterios de decisión de autenticación, que luego se prueban utilizando una hipótesis binaria. La técnica de procesamiento de señales estadísticas se utiliza para obtener las formulaciones analíticas para las probabilidades de detección y de falsas alarmas. También realizamos un análisis de complejidad computacional del esquema propuesto. Finalmente, los resultados numéricos validan la efectividad de los modelos de métricas de rendimiento propuestos y muestran que nuestro rendimiento de detección puede alcanzar más del 90% de precisión en una relación señal-ruido baja (por ejemplo, -8 dB), con una mejora del 10% en la precisión de detección en comparación con los esquemas existentes.