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dc.contributor.advisor 박경준 -
dc.contributor.author Hyojun Lee -
dc.date.accessioned 2022-07-07T02:29:24Z -
dc.date.available 2022-07-07T02:29:24Z -
dc.date.issued 2021 -
dc.identifier.uri http://dgist.dcollection.net/common/orgView/200000366933 en_US
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/20.500.11750/16730 -
dc.description.abstract To perform advanced operations with unmanned aerial vehicles (UAVs), it is crucial that components other than the existing ones such as flight controller, network devices, and GCS are used. The feature of obstacle avoidance is added to the pre-existing simple waypoint missions to ensure the commercialization of UAVs. However, this feature requires additional hardware and software to recognize obstacles based on radar or lidar. The inevitable addition of components to accomplish this functionality may lead to security vulnerabilities through various vectors. Hence, we propose a security framework in this study to improve the security of UAS. The proposed framework operates in the ROS (robot operating system) and is designed to focus on several perspectives such as overhead arising from additional security elements and security issues essential for flight missions. The UAS is operated in a non-native and native ROS environment. The performance of the proposed framework in both environments is verified through experiments. -
dc.description.statementofresponsibility Y -
dc.description.tableofcontents Ⅰ. INTRODUCTION 1
Ⅱ. BACKGROUND 3
2.1 Unmanned Aerial System (UAS) 3
2.2 Robot Operating System (ROS) 5
2.3 Rosbridge 6
2.4 Safety tool of ROS 6
Ⅲ. VULNEARABILITY DEFINITION OF ROBOT OPERATING SYSTEM 9
3.1 Vulnerability in CPS 9
3.2 UAS data transmission layer model in CPS perspective 10
3.3 Model of ROS-based UAS 11
3.4 Vulnerability of ROS-based UAS 13
Ⅳ. RELATED WORK 15
Ⅴ. PROPOSED METHOD 17
5.1 Registration of a new node 18
5.2 Signature with HMAC 19
5.3 Performance and Conceptual Comparison 21
Ⅵ. TEST 23
6.1 Experiment environment of UAS 23
6.2 Experiment on native ROS attack 25
6.3 Experiment on non-native ROS attack 28
Ⅶ. CONCLUSION 32
REFERENCES 33
SUMMARY (Korean) 35
-
dc.format.extent 35 -
dc.language eng -
dc.publisher DGIST -
dc.subject Unmanned Aerial Vehicle, Network Attack, Cyber-Physical System, Security -
dc.title A Robot Operating System Framework for Secure UAV Communications -
dc.title.alternative 보안된 UAV 통신을 위한 로봇 운영 체제 프레임워크 -
dc.type Thesis -
dc.identifier.doi 10.22677/thesis.200000366933 -
dc.description.alternativeAbstract 본 논문은 ROS가 적용된 UAS에서의 취약점을 분석하고, 이를 방어할 수 있는 보안 프레임 워크를 제시한다. 최근 여러 상업매체 또는 군에서 동작하는 UAV 는 개별적으로 동작하는 전통적인 임베디드와 달리 컴퓨팅 시스템과 물리시스템이 밀접한 상호작용을 하며 동작한다. 이러한 특성을 갖는 UAV를 운용하는 시스템인 UAS 는 CPS 의 한 범주에 속한다. CPS 는 계산, 네트워킹, 물리적 프로세스가 하나의 피드백 루프로 통합된 시스템을 의미한다. 이 중 네트워킹을 담당하는 데이터 전송 계층은 장소, 상황, 하드웨어, 소프트웨어 등 다양한 통신 네트워크의 접근성을 갖는 CPS 의 특성으로 인해 취약한 계층이다. 이러한 사실은 CPS 의 일부인 UAS 도 같은 취약점을 갖고 있음을 의미한다. 최근 UAV 의 사용은 단순한 비행 미션 수행뿐만 아니라 군집비행, 자율비행 등의 특수한 미션을 수행한다. 해당 미션을 위해서는 컴퓨팅 능력이 있는 하드웨어 및 소프트웨어가 UAS 에 추가 되어야한다. 그 소프트웨어 중 하나로 ROS가 사용되며, 이는 보안적 요소의 부재로 공격자가 로봇 시스템을 망가뜨리는 것을 허용한다. 우리는 ROS 의 보안을 위해 기존에 연구된 내용을 조사하였으며, 해당 방법이 UAS 에 적용 가능한지 여부를 분석하였다. 우리는 시간에 민감한 UAS 에 적용할 수 있는 가벼운 오버헤드를 갖는 보안 프레임워크를 제안한다. 또한 ROS 를 활용할 수 있는 두 가지 접근법인 native ROS 와 non-native ROS 환경에서 실제 실험을 통해 보안 프레임워크의 성능을 검증한다 -
dc.description.degree Master -
dc.contributor.department Information and Communication Engineering -
dc.contributor.coadvisor Kyoung-Dae Kim -
dc.date.awarded 2021/02 -
dc.publisher.location Daegu -
dc.description.database dCollection -
dc.citation XT.IM 이95 202102 -
dc.contributor.alternativeDepartment 정보통신융합전공 -
dc.contributor.affiliatedAuthor Hyojun Lee -
dc.contributor.affiliatedAuthor Kyung-Joon Park -
dc.contributor.affiliatedAuthor Kyoung-Dae Kim -
dc.contributor.alternativeName 이효준 -
dc.contributor.alternativeName Kyung-Joon Park -
dc.contributor.alternativeName 김경대 -
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Department of Electrical Engineering and Computer Science Theses Master

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