Розробка моделі стеганографічного вбудування ідентифікатора безпілотного літального апарата в дані формату ADS-B

Автор(и)

  • Serhii Semenov Institute of Computer Science University of the National Education Commission, Польща https://orcid.org/0000-0003-4472-9234
  • Minjian Zhang Zhejiang Nova Intelligent Technology Co., Ltd, Китай https://orcid.org/0000-0001-5651-8149
  • Олександр Олександрович Можаєв Харківський національний університет внутрішніх справ, Україна https://orcid.org/0000-0002-1412-2696
  • Ніна Георгіївна Кучук Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна https://orcid.org/0000-0002-0784-1465
  • Сергій Анатолійович Тюлєнєв Національний науковий центр «Інститут судових експертиз ім. Засл. проф. М.С. Бокаріуса», Україна https://orcid.org/0000-0001-9685-1536
  • Юрій Валерійович Гнусов Харківський національний університет внутрішніх справ, Україна https://orcid.org/0000-0002-9017-9635
  • Михайло Олександрович Можаєв Науково-дослідний центр судової експертизи у сфері інформаційних технологій та інтелектуальної власності Міністерства юстиції України, Україна https://orcid.org/0000-0003-1566-9260
  • Володимир Михайлович Струков Харківський національний університет внутрішніх справ, Україна https://orcid.org/0000-0003-4722-3159
  • Юрій Миколайович Онищенко Харківський національний університет внутрішніх справ, Україна https://orcid.org/0000-0002-7755-3071
  • Георгій Анатолійович Кучук Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна https://orcid.org/0000-0002-2862-438X

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.288178

Ключові слова:

безпілотні літальні апарати, система ADS-B, інформаційна безпека, стеганографічний захист даних, GERT-мережа

Анотація

Захищений обмін даними в системі управління безпілотними літальними апаратами (БПЛА) є важливим аспектом для запобігання несанкціонованому доступу та безпеки повітряних апаратів. Через проблеми захисту даних автоматичного залежного спостереження – радіомовного (ADS-B, Automatic dependent surveillance-broadcast) рівень безпеки виконання польотного завдання БПЛА та повітряного руху загалом суттєво знижений. Тому захист даних ADS-B є актуальним завданням. Об'єктом дослідження є процес стеганографічного захисту даних формату ADS-B. Вирішується актуальна проблема оцінки ймовірно-часових характеристик процесу стеганографічного захисту з урахуванням особливостей вбудовування даних у контейнер формату ADS-B. Для її вирішення здійснена математична формалізація методів знаходження імовірнісно-часових характеристик стеганографічних систем. Розроблено модель операцій стеганографічного перетворення даних на основі китайської теореми про остачі. Основною відмінністю моделі є врахування особливостей даних формату ADS-B. Це дозволило формалізувати та оцінити функції часу стеганографічного кодування та декодування ідентифікаторів БПЛА із вбудованою системою ADS-B. Розроблено модель операцій стеганографічного перетворення даних на основі теореми про кінцеве цілісне кільце. Сформовано перелік операцій, що виконуються у розробленому алгоритмі. Це дозволило провести математичну формалізацію операцій для комплексного використання в моделі стеганографічного захисту ідентифікаторів БПЛА із вбудованою системою ADS-B. Досліджено математичну модель та виконано оцінку випадкової величини часу стеганографічного перетворення даних, а також довірчого інтервалу. За допомогою представленого комплексу моделей можна оцінити ймовірність попадання часу виконання алгоритму до заданого інтервалу. Результати обчислення імовірнісно-часових характеристик можна використовувати у моделях вищого рівня ієрархії

Біографії авторів

Serhii Semenov, Institute of Computer Science University of the National Education Commission

Doctor of Technical Sciences, Professor

Institute of Computer Science

Minjian Zhang, Zhejiang Nova Intelligent Technology Co., Ltd

Postgraduate Student

Олександр Олександрович Можаєв, Харківський національний університет внутрішніх справ

Доктор технічних наук, професор

Кафедра кібербезпеки та DATA-технологій

Ніна Георгіївна Кучук, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

Доктор технічних наук, професор

Кафедра «Комп’ютерна інженерія та програмування»

Сергій Анатолійович Тюлєнєв, Національний науковий центр «Інститут судових експертиз ім. Засл. проф. М.С. Бокаріуса»

Кандидат економічних наук

Директор

Юрій Валерійович Гнусов, Харківський національний університет внутрішніх справ

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра кібербезпеки та DATA-технологій

Михайло Олександрович Можаєв, Науково-дослідний центр судової експертизи у сфері інформаційних технологій та інтелектуальної власності Міністерства юстиції України

Доктор технічних наук

Директор

Володимир Михайлович Струков, Харківський національний університет внутрішніх справ

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра кібербезпеки та DATA-технологій

Юрій Миколайович Онищенко, Харківський національний університет внутрішніх справ

Кандидат наук з державного управління, доцент

Кафедра кібербезпеки та DATA-технологій

Георгій Анатолійович Кучук, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

Доктор технічних наук, професор

Кафедра «Комп’ютерна інженерія та програмування»

Посилання

  1. Wu, Z., Shang, T., Guo, A. (2020). Security Issues in Automatic Dependent Surveillance - Broadcast (ADS-B): A Survey. IEEE Access, 8, 122147–122167. doi: https://doi.org/10.1109/access.2020.3007182
  2. Perkaus, J. (2020). ADS-B Cyber Security alert. Available at: https://www.perkausandfarley.com/wp-content/uploads/2022/01/ADSBCyberSecurity.pdf
  3. Alghamdi, F., Alshhrani, A., Hamza, N. (2018). Effective Security Techniques for Automatic Dependent Surveillance-Broadcast (ADS-B). International Journal of Computer Applications, 180 (26), 23–28. doi: https://doi.org/10.5120/ijca2018916598
  4. Habibi Markani, J., Amrhar, A., Gagné, J.-M., Landry, R. J. (2023). Security Establishment in ADS-B by Format-Preserving Encryption and Blockchain Schemes. Applied Sciences, 13 (5), 3105. doi: https://doi.org/10.3390/app13053105
  5. Semenov, S., Zhang, M. J. (2022). Comparative studies of methods for improving the cyber security of unmanned aerial vehicles with the built-in ADS-B system. Advanced Information Systems, 6 (4), 69–73. doi: https://doi.org/10.20998/2522-9052.2022.4.10
  6. Desai, L., Mali, S. (2018). Crypto-Stego-Real-Time (CSRT) System for Secure Reversible Data Hiding. VLSI Design, 2018, 1–8. doi: https://doi.org/10.1155/2018/4804729
  7. Shahadi, H. I., Kod, M. S., Qasem, B., Farhan, H. R. (2021). Real-Time Scheme for Covert Communication Based VoIP. Journal of Physics: Conference Series, 1997 (1), 012020. doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1997/1/012020
  8. Kuznetsov, A., Onikiychuk, A., Peshkova, O., Gancarczyk, T., Warwas, K., Ziubina, R. (2022). Direct Spread Spectrum Technology for Data Hiding in Audio. Sensors, 22 (9), 3115. doi: https://doi.org/10.3390/s22093115
  9. Kharchenko, V., Kliushnikov, I., Rucinski, A., Fesenko, H., Illiashenko, O. (2022). UAV Fleet as a Dependable Service for Smart Cities: Model-Based Assessment and Application. Smart Cities, 5 (3), 1151–1178. doi: https://doi.org/10.3390/smartcities5030058
  10. Semenov, S., Zhang, M., Yenhalychev, S., Smidovych, L. (2022). Generalized model of the ADS-B unmanned aerial vehicle data transmission process in a steganographic system. Innovative Technologies and Scientific Solutions for Industries, 4 (22), 14–19. doi: https://doi.org/10.30837/itssi.2022.22.014
  11. Li, J., Chen, J. (2006). The Number Theoretical Method in Response Analysis of Nonlinear Stochastic Structures. Computational Mechanics, 39 (6), 693–708. doi: https://doi.org/10.1007/s00466-006-0054-9
  12. Baake, M., Bustos, Á., Huck, C., Lemańczyk, M., Nickel, A. (2020). Number-theoretic positive entropy shifts with small centralizer and large normalizer. Ergodic Theory and Dynamical Systems, 41 (11), 3201–3226. doi: https://doi.org/10.1017/etds.2020.111
  13. Alhassan, E. A., Tian, K., Abban, O. J., Ohiami, I. E., Michael Adjabui, M., Armah, G., Agyemang, S. (2021). On Some Algebraic Properties of the Chinese Remainder Theorem with Applications to Real Life. Journal of Applied Mathematics and Computation, 5 (3), 219–224. doi: https://doi.org/10.26855/jamc.2021.09.008
  14. Selianinau, M. (2020). An efficient implementation of the Chinese Remainder Theorem in minimally redundant Residue Number System. Computer Science, 21 (2). doi: https://doi.org/10.7494/csci.2020.21.2.3616
  15. Chatterjee, R., Bharti, S. (2018). Finding the ring of integers and its algorithms in algebraic number theory. International Journal of Engineering, Science and Mathematics, 7 (4 (1)), 41–44. Available at: https://www.ijesm.co.in/uploads/68/5367_pdf.pdf
  16. Kuchuk, N., Mozhaiev, O., Mozhaiev, M., Kuchuk, H. (2017). Method for calculating of R-learning traffic peakedness. 2017 4th International Scientific-Practical Conference Problems of Infocommunications. Science and Technology (PIC S&T). doi: https://doi.org/10.1109/infocommst.2017.8246416
  17. Kovalenko, A., Kuchuk, H., Kuchuk, N., Kostolny, J. (2021). Horizontal scaling method for a hyperconverged network. 2021 International Conference on Information and Digital Technologies (IDT). doi: https://doi.org/10.1109/idt52577.2021.9497534
  18. Semenov, S., Davydov, V., Voloshyn, D. (2019). Obfuscated Code Quality Measurement. 2019 XXIX International Scientific Symposium “Metrology and Metrology Assurance” (MMA). doi: https://doi.org/10.1109/mma.2019.8936022
  19. Mozhaev, O., Kuchuk, H., Kuchuk, N., Mozhaev, M., Lohvynenko, M. (2017). Multiservice network security metric. 2017 2nd International Conference on Advanced Information and Communication Technologies (AICT). doi: https://doi.org/10.1109/aiact.2017.8020083
  20. Semenov, S., Zhang, L., Cao, W., Bulba, S., Babenko, V., Davydov, V. (2021). Development of a fuzzy GERT-model for investigating common software vulnerabilities. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (2 (114)), 6–18. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.243715
  21. Zhang, N., Ou, M., Liu, B., Liu, J. (2023). A GERT Network Model for input-output optimization of general aviation industry chain based on value flow. Computers & Industrial Engineering, 176, 108945. doi: https://doi.org/10.1016/j.cie.2022.108945
  22. Kuchuk, N., Mozhaiev, O., Semenov, S., Haichenko, A., Kuchuk, H., Tiulieniev, S. et al. (2023). Devising a method for balancing the load on a territorially distributed foggy environment. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (4 (121)), 48–55. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.274177
  23. Kuznetsov, A., Smirnov, O., Zhora, V., Onikiychuk, A., Pieshkova, O. (2021). Hiding Messages in Audio Files Using Direct Spread Spectrum. 2021 11th IEEE International Conference on Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Systems: Technology and Applications (IDAACS). doi: https://doi.org/10.1109/idaacs53288.2021.9660879
  24. Mammadov, F. K. (2023). New approach to book cipher: web pages as a cryptographic key. Advanced Information Systems, 7 (1), 59–65. doi: https://doi.org/10.20998/2522-9052.2023.1.10
  25. Aleksandrov, E., Aleksandrova, T., Kostianyk, I., Morgun, Y. (2023). Simulation of random external disturbance acting on the car body in the urgent braking mode. Advanced Information Systems, 7 (1), 14–17. doi: https://doi.org/10.20998/2522-9052.2023.1.02
  26. Chiocchio, S., Persia, A., Santucci, F., Graziosi, F., Pratesi, M., Faccio, M. (2020). Modeling and evaluation of enhanced reception techniques for ADS-B signals in high interference environments. Physical Communication, 42, 101171. doi: https://doi.org/10.1016/j.phycom.2020.101171
  27. Afanasyev, I., Sytnikov, V., Strelsov, O., Stupen, P. (2022). The Applying of Low Order Frequency-Dependent Components in Signal Processing of Autonomous Mobile Robotic Platforms. Intelligent Computing, 882–891. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-031-10464-0_61
Розробка моделі стеганографічного вбудування ідентифікатора безпілотного літального апарата в дані формату ADS-B

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-10-31

Як цитувати

Semenov, S., Zhang, M., Можаєв, О. О., Кучук, Н. Г., Тюлєнєв, С. А., Гнусов, Ю. В., Можаєв, М. О., Струков, В. М., Онищенко, Ю. М., & Кучук, Г. А. (2023). Розробка моделі стеганографічного вбудування ідентифікатора безпілотного літального апарата в дані формату ADS-B. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(4 (125), 6–16. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.288178

Номер

Том 5 № 4 (125) (2023): Математика та кібернетика - прикладні аспекти

Розділ

Математика та кібернетика - прикладні аспекти

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Serhii Semenov, Minjian Zhang, Oleksandr Mozhaiev, Nina Kuchuk, Serhii Tiulieniev, Yurii Gnusov, Mykhailo Mozhaiev, Volodymyr Strukov, Yurii Onishchenko, Heorhii Kuchuk

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.