Методика побудови довірчої маршрутизації в ройових мережах БПЛА на основі аналізу трафіку та виявлення аномалій

Анотація

Предметом дослідження є процеси забезпечення безпечної маршрутизації та обміну даними між безпілотними літальними апаратами в складі ройових мереж в умовах дії кіберзагроз, зокрема атак типу Black Hole. Мета роботи – розроблення та моделювання захищеного механізму передачі інформації в ройових мережах БПЛА, що зважає на рівень довіри до вузлів та можливість виявлення шкідливих учасників мережі на основі аналізу їх поведінки. Дослідження також спрямовано на розроблення методики захищеної та енергоефективної маршрутизації в ройових мережах безпілотних літальних апаратів на основі блокчейн-технологій і моделей оцінювання довіри. Запропонована методика забезпечує стійкість до кіберзагроз, збереження цілісності інформації та мінімізацію витрат ресурсів. Завдання, які передбачено розв’язати в дослідженні: здійснити комплексний аналіз вразливостей традиційних протоколів маршрутизації, що застосовуються в ройових мережах БПЛА (FANET), з метою виявлення потенційних загроз інформаційній безпеці; обґрунтувати доцільність використання механізмів оцінювання довіри (trust-based mechanisms) як засобу підвищення надійності та стійкості маршрутизації до внутрішніх атак; реалізувати модель атаки типу Black Hole в симуляційному середовищі NS-3 для дослідження її впливу на функціювання ройової мережі; розробити механізм обліку кількості переданих пакетів кожним вузлом як базовий інструмент для побудови системи оцінювання довіри між агентами мережі; здійснити візуалізацію результатів моделювання для забезпечення наочності, подальшого аналізу й порівняння ефективності запропонованих рішень. Методи, використані в дослідженні, передбачають моделювання мережі FANET у симуляторі NS-3.36, застосування мобільної моделі RandomWaypoint, протоколу маршрутизації AODV, статистичного аналізу показників передачі пакетів вузлами та побудову графічної інтерпретації довірчих метрик. Розроблений код реалізує атаку Black Hole внаслідок утручання на рівні NetDevice та забезпечує логування всіх переданих пакетів у вигляді CSV-файлу для подальшого аналізу. У дослідженні використано комплекс методів, що поєднують інструменти симуляційного моделювання, аналітичного аналізу та візуалізації. Основу експериментального середовища становить моделювання ройової мережі БПЛА (FANET) у симуляторі NS-3.36 із застосуванням мобільної моделі RandomWaypoint, яка відтворює характерну поведінку вузлів у динамічному середовищі. Для організації маршрутизації використано протокол Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV), що дає змогу дослідити вплив внутрішніх атак на процес побудови маршрутів у мережі. Модель атаки Black Hole реалізовано способом втручання у процес обміну маршрутною інформацією, що допомагає симулювати шкідливу поведінку вузлів. Результати. Дослідження довело ефективність запропонованого підходу до встановлення зловмисників у ройовій мережі. Метрики виявили нетипову активність вузла, який атакує, відсутність передачі пакетів, що відрізняється від поведінки звичайних вузлів. Це сприяє оперативному виявленню загроз і вилученню зловмисника з маршрутизації. Графічна візуалізація чітко демонструє розподіл активності між вузлами, що спрощує інтерпретацію результатів без потреби в глибокому аналізі логів. Висновки. Запропонований trust-механізм у поєднанні з аналізом активності вузлів ефективно захищає FANET-мережі від атак типу Black Hole. Перспективним є розширення моделі внаслідок упровадження більш складних  методів оцінювання довіри, таких як багатофакторний аналіз, блокчейн чи машинне навчання. Також доцільно розробити адаптивні алгоритми маршрутизації з автоматичним вимкненням або ізоляцією підозрілих вузлів.