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논문 상세정보

무인기 군집 비행 보안위협 및 보안요구사항 연구

A study on the security threat and security requirements for multi unmanned aerial vehicles

초록

Unmanned Aerial Vehicle (UAV)는 군사적 목적으로 주로 이용되었지만 ICT의 발전과 저렴해진 제작비용으로 인해 다양한 민간 서비스에서도 점차 이용되고 있다. UAV는 앞으로 스스로 임무를 수행하는 자율비행을 할 것이라 기대되고 있는데, 복잡한 임무를 수행하기 위해서는 군집 비행이 필수적이다. UAV 군집 비행은 기존 UAV 시스템과 네트워크 및 인프라 구조가 달라 국내외에서 많은 연구가 이루어지고 있지만, 아직 안전한 UAV 군집 비행을 위한 보안위협 및 보안요구사항에 대한 연구가 이루어지지 않고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 UAV 자율비행기술을 미 공군 연구소와 미국 육군 공병대를 기반으로 정의하고 UAV 군집비행기술 및 보안위협을 분류하였다. 그리고 각 UAV 군집비행기술의 보안위협에 따른 보안요구사항을 정의하여 비교 분석함으로써 향후 안전한 UAC 자율비행 기술 발전에 기여할 수 있도록 하였다.

Abstract

Unmanned Aerial Vehicles (UAV) have mostly been used for military purposes but with the progress in ICT and reduced manufacturing costs, they are increasingly used for various private services. UAVs are expected to carry out autonomous flying in the future. In order to carry out complex tasks, swarm flights are essential. Although the swarm flights has been researched a lot due to its different network and infrastructure from the existing UAV system, There are still not enough study on security threats and requirements for the secure swarm flights. In this paper, to solve these problems, UAV autonomous flight technology is defined based on US Army Corps of Engineers (USACE) and Air Force Research Laboratory (AFRL), and swarm flights and security threat about it are classified. And then we defined and compared security requirements according to security threats of each swarm flights so as to contribute to the development of secure UAC swarm flights in the future.

질의응답 

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
UAV 자율비행기술
UAV 자율비행기술이란 무엇인가?
UAV 자율비행기술은 인간의 개입 없이 UAV가 임무를 수행하기 위해 자율적으로 비행하는 기술이며, UAV 자율성에 따라 여러 등급으로 나눌 수 있다.

UAV 자율비행기술은 인간의 개입 없이 UAV가 임무를 수행하기 위해 자율적으로 비행하는 기술이며, UAV 자율성에 따라 여러 등급으로 나눌 수 있다. 미 공군 연구소 (AFRL, Air Force Research Laboratory)는 자율성 (Autonomy)을 외부의 명령 없이 스스로 목표를 설정하는 능력과 자유 의지라 정의하였다[6].

UAV 군집
UAV 군집의 특징은 무엇인가?
GCS와 직접 커뮤니케이션 하지 않고, 네트워크 및 시야가 닿는 ACC와 커뮤니케이션 한다.

UAV 군집은 GCS와 직접 커뮤니케이션 하지 않고, 네트워크 및 시야가 닿는 ACC와 커뮤니케이션 한다. ACC는 공중에서 GCS로부터 받은 제어 신호나 임무를 UAV에게 전달하며, UAV 군집으로부터 받은 데이터를 GCS에게 전달한다[13].

UAV
UAV가 자원의 여분을 항시 남겨놔야 하는 이유는 무엇인가?
악의적인 공격자가 가용성 공격을 시도하거나 자연재해로 인하여 컴퓨팅 자원이 고갈 될 수 있기 때문에, 자원이 고갈되었을 때 대처할 수 있는 여분을 항시 남겨 놔야 한다.

UAV 군집에서 각 UAV는 하나의 GCS와 통신을 하기 때문에 UAV나 GCS에게 많은 자원이 필요하지 않다. 그러나 악의적인 공격자가 가용성 공격을 시도하거나 자연재해로 인하여 컴퓨팅 자원이 고갈 될 수 있기 때문에, 자원이 고갈되었을 때 대처할 수 있는 여분을 항시 남겨 놔야 한다.

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참고문헌 (20)

  1. 1. Pan-Seop Shin, Sun-Kyung Kim, and Jung-Min Kim. "Intuitive Controller based on G-Sensor for Flying Drone." Journal of Digital Convergence, Vol. 12, No. 1, pp.319-324, 2014. 
  2. 2. Keun-Wang Lee and Joon-kyu Park, "Construction and Analysis of Geospatial Information about Submerged District Using Unmanned Aerial System ", Journal of Digital Convergence, Vol. 14, No. 12, pp.225-230, 2016. 
  3. 3. Jeong-Pil Lee, Jae-Wook Lee, Keun-Ho Lee, "A Scheme of Security Drone Convergence Service using Cam-Shift Algorithm", Journal of the Korea Convergence Society, Vol. 7, No. 5, pp29-34, 2016. 
  4. 4. A. L. Lee, "Drone market and industry trend", Weekly TIP, Vol. 53, Convergence Research Policy Center, 2017. 
  5. 5. Ryan, A., Zennaro, M., Howell, A., Sengupta, R., and Hedrick, J. K., "An overview of emerging results in cooperative UAV control." Decision and Control, 2004. CDC. 43rd IEEE Conference on. Vol. 1. IEEE, 2004. 
  6. 6. Clough, Bruce T. "Metrics, schmetrics! How the heck do you determine a UAV's autonomy anyway", AIR FORCE RESEARCH LABWRIGHT-PATTERSON AFB OH, 2002. 
  7. 7. Huang, H. M., Pavek, K., Albus, J., and Messina, E. "Autonomy levels for unmanned systems (alfus) framework: An update.", Defense and Security. International Society for Optics and Photonics, Vol. 27, pp.439-448, 2005. 
  8. 8. Gaudiano, P., Shargel, B., Bonabeau, E., and Clough, B., "Control of UAV swarms: What the bugs can teach us.", 2nd AIAA Unmanned Unlimited Conf. and Workshop & Exhibit, pp.6624-6624, 2003. 
  9. 9. Alejo, D., Cobano, J. A., Heredia, G., and Ollero, A. "An Efficient Method for Multi-UAV Conflict Detection and Resolution Under Uncertainties.", Robot 2015: Second Iberian Robotics Conference. Springer, Cham, pp.635-647, 2016. 
  10. 10. Cekmez, Ugur, Mustafa Ozsiginan, and Ozgur Koray Sahingoz. "Multi-UAV path planning with parallel genetic algorithms on CUDA architecture." Proceedings of the 2016 on Genetic and Evolutionary Computation Conference Companion. ACM, pp.1079-1086, 2016. 
  11. 11. Cummings, M. L., Bruni, S., Mercier, S., and Mitchell, P. J., "Automation architecture for single operator, multiple UAV command and control.", Massachusetts Inst Of Tech Cambridge, 2007. 
  12. 12. Rabinovich, Sharon, and Gabriel Elkaim. "Leader- Follower UAVs for Formation Testing." 2016. 
  13. 13. Howitt, Sara, and Dale Richards. "The human machine interface for airborne control of UAVs." 2nd AIAA" Unmanned Unlimited" Conf. and Workshop & Exhibit. 2003. 
  14. 14. M.S. Kim, H.J. Kim, and M.S Jun, "Classification and Research of Multi-UAV Control Scheme", KIPS, Conf., Apr. 2017. 
  15. 15. Rodday, N. M., Schmidt, R. D. O., and Pras, A., "Exploring security vulnerabilities of unmanned aerial vehicles." Network Operations and Management Symposium (NOMS), 2016 IEEE/IFIP. IEEE, pp.993-994, 2016. 
  16. 16. Seung-Soo Shin, Gyoo-Soo Chae, Tae-Hyun Lee, "An Investigation Study to Reduce Security Threat in the Internet of Things Environment," Journal of IT Convergence Society for SMB, Vol. 5, No. 4, pp. 31-36, 2015 
  17. 17. Jeongnyeo Kim, "Security Core Technology Implementation for Hardware-based Smart Devices" Journal of Digital Convergence Vol. 14, No. 11, pp.501-505, 2016. 
  18. 18. Jung Hyun Soo, Gyoo-Soo Chae "Detection of Forgery of Mobile App and Study on Countermeasure", Journal of Convergence for Information Technology, Vol. 5, No. 3, pp.27-31, 2015. 
  19. 19. Sunghyuck Hong, "Packet attack detection, route security, Distributed denial of service, DDoS detection algorithm, Network" Journal of Digital Convergence Vol. 12, No. 1, pp.423-249, 2014. 
  20. 20. Sik-Wan Cho, Won-Jun Jang, Hyung-Woo Lee, "mVoIP Vulnerability Analysis And its Countermeasures on Smart Phone", Journal of the Korea Convergence Society, Vol. 3, No. 3, pp.7-12, 2012. 

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