Mạng truyền thông fanet thách thức và hướng giải quyết

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN VIỄN THÔNG BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN KỸ THUẬT HỆ THỐNG VIỄN THÔNG MẠNG TRUYỀN THÔNG FANET (UAV COMMUNICATION): THÁCH THỨC VÀ HƯỚNG GIẢI QUYẾT Người hướng dẫn: ThS ĐẶNG NGỌC HẠNH Người thực hiện: Tống Trần Thái Anh - 1912618 Nguyễn Thị Linh Giang - 2011125 Võ Quốc Hưng - 1913656 Nguyễn Xuân Lộc 1910325 Nguyễn Ngọc Độ - 1913131 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2021 PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN STT Họ tên thành viên Nhiệm vụ thực Kết (%) Tống Trần Thái Anh Nguyễn Thị Linh Giang Võ Quốc Hưng Nguyễn Xuân Lộc Nguyễn Ngọc Độ Chương 1, chương Chương 1, chương Chương 1, chương Chương 1, chương Chương 1, chương 100 100 100 100 100 ĐÁNH GIÁ CHÉO Tổng iểm ánh giá 100% Người ánh giá TV1 TV2 TV3 TV4 TV5 TV1 TV2 TV3 TV4 TV5 20 22 22 23 21 23 20 24 23 20 20 20 18 18 20 18 18 18 18 19 19 20 18 18 20 MỤC LỤC I DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ V DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VI CHƯƠNG TÌM HIỂU TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG FANET 1.1.1 Ưu iểm 1.1.2 Nhược iểm 1.1.3 Đặc iểm mạng FANET 1.2 KIẾN TRÚC KỸ THUẬT 1.3 ỨNG DỤNG 1.1.4 Nông nghiệp 1.1.5 Công nghiệp 1.1.6 Quân 10 1.1.7 Y tế 11 1.1.8 Trong ời sống ngày gia ình 11 CHƯƠNG MÔ HÌNH/KỸ THUẬT 12 2.1 MƠ HÌNH /K Ỹ THUẬT CỦA MẠNG TRUYỀN THÔNG FANET (UAV COMMUNICATION) TRONG QUAN SÁT VÀ DO THÁM QUÂN SỰ 12 2.2 CÁC PHẦN MỀM XỬ LÝ ẢNH DRONE: 16 2.3 MƠ HÌNH KỸ THUẬT PHẦN CỨNG CỦA UAV: 18 CHƯƠNG PHÂN TÍCH LÝ THUYẾT 19 3.1 G IAO THỨC ĐỊNH TUYẾN 19 3.2 CÁC VẤN ĐỀ VỀ BẢO MẬT 19 3.2.1 Thách thức 24 3.2.2 Các biện pháp ối phó cho mạng Ad-hoc bị cơng bảo mật 27 3.3 SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH TUYẾN DỰA TRÊN CÂY XÁC SUẤT VÀ XÁC SUẤT CHO MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY PDTR: 30 CHƯƠNG KẾT LUẬN 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO 32 I DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ HÌNH 1-1: HÌNH ẢNH MINH HỌA CÁC UAV HÌNH 1-2: HÌNH ẢNH SO SÁNH GIỮA MANET, VANET VÀ FANET HÌNH 1-3: ỨNG DỤNG MẠNG FANET TRONG NƠNG NGHIỆP HÌNH 1-4: ỨNG DỤNG MẠNG FANET TRONG CƠNG NGHIỆP 10 HÌNH 2-1: MƠ HÌNH MÁY BAY CÁNH QUAY (BÊN TRÁI) VÀ CÁNH CỐ ĐỊNH (BÊN PHẢI) 12 HÌNH 2-2: MƠ HÌNH MẠNG FANET TRONG QN SỰ (HÌNH ẢNH MÀU) 13 HÌNH 2-3: HÌNH MINH HỌA CHO QUAN SÁT VÀ DO THÁM BẰNG UAV (MẠNG FANET) 14 HÌNH 2-4: HÌNH ẢNH CHỤP ĐƯỢC TỪ MÁY BAY Ở TRÊN CAO 14 HÌNH 2-5: HÌNH ẢNH NHIỆT CƠ THỂ NGƯỜI 15 HÌNH 2-6: PIX4DMAPPER PRO 16 HÌNH 2-7: AGISOFT PHOTOSCAN PROFESSIONAL EDITION 16 HÌNH 2-8: BENTLEY CONTEXTCAPTURE 17 HÌNH 2-9: 3DF ZEPHYR 17 HÌNH 2-10: HÌNH CÁC THÀNH PHẦN BÊN TRONG CỦA UAV 18 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT UAV: Unmanned Aerial Vehicle FANET: Flying Ad-Hoc Network UAVS: Unmanned Aerial Vehicles NASA: National Aeronautics and Space Administration LIDAR: Light Detection And Ranging MANET (Mobile Ad-Hoc Network) VANET (Vehicle Ad- Hoc Network) HAP: High altitude platform HAPS: High-altitude platform station LAP: Low altiude platform GPS: Global Positioning System PDA: Personal Digital Assistant FHSS: Frequency-hopping spread spectrum DSSS: Direct-sequence spread spectrum DOS: Denial of Service AODV: Ad hoc On-Demand Distance Vector SEAD: Suppression of Enemy Air Defenses TCP: Transmission Control Protocol LOS: LINE OF SIGHT MỞ ĐẦU Lý chọn ề tài Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ khoa học công nghệ, nhiều thiết bị iện tử thông minh ã ời nhằm phục vụ cho ời sống người cách tốt Song bên cạnh ó, thiết bị yêu cầu òi hỏi cao tốc ộ khả kết nối với Mạng di ộng ặc biệt – MANET công nghệ vượt trội áp ứng ược nhu cầu kết nối ó nhờ khả hoạt ộng khơng phụ thuộc vào sở hạ tầng mạng cố inh với chi phí hoạt ộng thấp, ược triển khanh nhanh chóng có tính di ộng cao Tuy nhiên mạng MANET số hạn chế ịnh chưa ược ứng dụng rộng rãi ang ược nghiên cứu nhằm cải tiến giao thức ịnh tuyến ể mạng di ộng ạt hiệu tốt Ngoài ra, nhu cầu truy cập Internet ngày tăng từ nhiều thiết bị khác năm gần ây ã ặt thách thức cho việc nghiên cứu tìm phát triển giải pháp ể áp ứng ược tốc ộ cao mạng Lúc mô hình mạng FANET ược ưa với tập hợp nhiều UAV kết nối lại với Hiện nghiên cứu UAV ang lên với vấn ề an ninh, bảo mật qn Chính lí trên, nhóm chúng em ã chọn “Mạng truyền thông FANET (UAV communication)” làm ề tài nghiên cứu mơn học Mục ích nghiên cứu: Tìm hiểu ể có kiến thức mạng truyền thơng FANET từ ó ưa ược cách thức giải khó khăn vận hành mạng FANET ưa ược mơ hình cụ thể áp dụng thực tiễn Phạm vi nghiên cứu : Tìm hiểu khái quát, ưa mơ hình thực tế, thách thức hướng giải cho mạng truyền thông FANET Bố cục tiểu luận Chương 1: Giới thiệu tổng quan mạng FANET Chương 2: Mơ hình mạng FANET Chương 3: Phân tích lý thuyết CHƯƠNG TÌM HIỂU TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung mạng FANET Cơng nghệ máy tính truyền thơng khơng dây ã có tiến ngày nhanh thời gian gần ây, cho phép ứng dụng góp phần vào chất lượng sống Cùng với ngành công nghệ khác, mobile ad hoc networks ã óng vai trò quan trọng việc cung cấp loại ứng dụng khác nhau, chẳng hạn ứng dụng mạng cảm biến không dây hệ thống giao thông thông minh Gần ây, thuật ngữ khác ã xuất ược gọi Flying Ad hoc Network (FANET) kết hợp phương tiện bay không người lái sở hạ tầng cố ịnh trạm giao tiếp Nhiều ứng dụng khác ã xuất với ời FANET, bao gồm vận chuyển hàng hóa, logistic, giám sát mùa màng, giám sát nơng nghiệp hoạt ộng cứu hộ,các ứng dụng quân sự,… Các khái niệm liên quan ến mạng FANET Adhoc networks: tập hợp gồm nhiều thiết bị/nút mạng với khả nối mạng giao tiếp không dây với mà không cần hỗ trợ quản trị trung tâm Mỗi nút mạng tùy biến không dây hoạt ộng vừa máy chủ vừa thiết bị ịnh tuyến UAV (Unmanned Aerial Vehicle): máy bay không người lái có nhiều loại kích thước hình dạng dùng cho nhiều mục ích khác Những UAV tầm gần ược iều khiển thơng qua sóng radio, tương tự máy bay mơ hình Lúc iều khiển UAV truyền trực tiếp với Cịn với UAV tầ m xa lí mơi trường làm sóng radio khơng thể truyền trực tiếp từ trạm mà phải qua vệ tinh trung gian nhầm ảm bảo sóng ủ mạnh làm cho UAV bay xa nằm tầm iều khiển Hình 1-1: Hình ảnh minh họa UAV FANET ( Flying Ad-Hoc Network): UAV ã cho thấy hiệu nhiệm vụ phức tạp ược tổ chức thành nhóm Ad hoc kết nối với nhau, ó tạo tạo thành mạng FANET FANET cấu trúc mạng Ad-Hoc ược hình thành tập hợp UAV số chúng phải ược kết nối với GCS vệ tinh.Mặc dù có ặc iểm giống với MANET mạng WANET, nhiên có số ặc iểm khác như: FANET khác với mạng Ad-Hoc có MANET (Mobile Ad-Hoc Network) VANET (Vehicle Ad- Hoc Network) mặt quan niệm thiết kế (kết nối, chất lượng dịch vụ, loại cảm biến, tính di chuyển nút, cung cấp liệu, khám phá dịch vụ, v.v.) Hình 1-2: Hình ảnh so sánh MANET, VANET FANET 1.1.1 Ưu iểm FANET hệ thống a UAV có nhiều ưu iểm so với hệ thống UAV ơn lẻ Hệ thống a UAV có nhiều UAV, ó nhiều UAV hoạt ộng multihop scenario ( tạm hiểu là: thực nhiều bước) không cần tất UAV phải kết nối trực tiếp với trạm mặt ất trạm vệ tinh Chúng có ưu iểm so với hệ thống ơn UAV như: - Chi phí bảo trì sửa chữa thấp - Phạm vi phủ sóng hệ thống ơn UAV nhỏ so với a UAV (UAVs),, ngồi a UAV cịn có khả thích ứng với tình khác cách dễ dàng - So với ơn UAV UAV khơng hồn thành nhiệm vụ khơng ược hoàn thành cho ến UAV khác ược gửi ến Thì a UAV, UAV liên kết giao tiếp với mà không cần sở hạ tầng cố ịnh Nếu UAV không thành công nhiệm vụ ược thực với UAV khác thông qua tuyến ường khác Khi UAV gặp phải rủi ro (kẻ thù tiêu diệt, gặp bão,…) lúc liệu chúng ược tải xuống không dây cho UAV lân cận khác - Nhiều thiết bị UAV tạo vùng radar dò tìm xác - Hệ thống a UAV bền vững hơn, hoạt ộng nhanh vận hành tốt 1.1.2 Nhược iểm Hạn chế lượng: Nguồn lượng bổ sung liên quan ến UAV pin tích hợp bảng iều khiển lượng mặt trời chúng kích thước p in khơng ủ Phạm vi công suất bị hạn chế, ặc biệt giám sát nhiệm vụ tiêu thụ khối lượng lớn lượng lưu trữ, bao gồm việc truyền tải ến nút khác Chất lượng dịch vụ (Quality of Service QoS): FANET ược sử dụng ể vận chuyển nhiều loại hàng hóa khác ến nơi khách hàng, chẳng hạn máy bay không người lái giao hàng từ Amazons Chúng kết hợp GPS, phát trực tuyến video thoại, hình ảnh, tin nhắn tức ơn giản, v.v cung cấp chất lượng ịnh ối với tham số dịch vụ ộ trễ, băng thông packet loss cần thiết cho ứng dụng FANET Và phối hợp UAV máy bay có người lái: Một thực tế tránh khỏi rằng, sau với số lượng UAV ngày tăng, chuyến bay UAV phải có phối hợp máy bay có người lái Mạng FANET vốn khơng an tồn cần có chương trình bảo mật hiệu có xem xét ến ặc tính ặc biệt FANET, tính cụ thể nguyên nhân dẫn ến lỗ hổng ối với công Việc sử dụng liên kết không dây phát nhận nguồn gốc dẫn ến công liên kết can thiệp chủ ộng, nghe trộm thụ ộng, giả mạo liệu, rị rỉ thơng tin bí mật, phát lại tin nhắn, lạm dụng tin nhắn, từ chối dịch vụ mạo danh Trong mạng adhoc gói tin muốn ược truyền ến ược ích phải qua nhiều trạm nút mạng o ó ể gói tin ến ược ích cần phải sử dụng phương pháp ịnh tuyến ặc iểm cụ thể nút FANET tốc ộ, thiếu lượng thay ổi nhanh chóng liên kết chúng, việc ịnh tuyến vấn ề thách thức thay ổi ộng cấu trúc liên kết mạng thiếu xác thơng tin có sẵn, hầu hết giao thức ược sử dụng trực tiếp ịnh tuyến nguồn ộng (dynamic source routing), ịnh tuyến ược tính tốn trước (pre -computed routing), ịnh tuyến theo yêu cầu,… cần sửa ổi giao thức ể áp ứng yêu cầu FANET Ngoài yếu tố môi trường, yêu cầu iện năng, Frequent link breakages ( ứt liên kết mức ộ dao ộng mạng cao), tính phức tạp,… mặt hạn chế FANET 1.1.3 Đặc iểm mạng FANET FANET cấu trúc mạng Ad-Hoc ược hình thành tập hợp UAV số chúng phải ược kết nối với GCS vệ tinh FANET khác với Hình 2-10: Hình thành phần bên UAV Trên ây mơ hình tổng quan ưa nhìn chung cách thức thực vận hành nhóm UAV( mạng FANET) quân Để rõ giao thức ịnh tuyến bảo mật thông tin cần tìm hiểu kĩ cách thức ịnh tuyến nút mạng FANET( UAV) thay ổi vị trí liên tục ể thơng tin ược an tồn thiết bị UAV bị bắn hạ, thông tin ược truyền i mà không bị phát chương CHƯƠNG PHÂN TÍCH LÝ THUYẾT Qua chương chương ã giúp hiểu khái quát mạng FANET hay mạng giao tiếp UAV Chúng ta ã tìm hiểu qua thách thức sử dụng mạng truyền thông FANET Và qua mơ hình ta hình dung ược rõ cách vận hành, qua ó nhóm rút hai thách thức cần phải giải ể thực hóa mơ hình mạng truyền thơng FANET vào thám quân 3.1 Giao thức ịnh tuyến Giao thức ịnh tuyến ngôn ngữ giao tiếp router Một giao thức ịnh tuyến cho phép router chia sẻ thông tin network, router sử dụng thông tin ể xây dựng trì bảng ịnh tuyến Với ứng dụng rộng rãi mạng AD HOC, mạng FANET ngày nhận ược nhiều quan tâm ngành công nghiệp Công nghệ ịnh tuyến công nghệ then chốt mạng ặc biệt Hành vi ộng tính di ộng nhanh chóng thay ổi cấu trúc liên kết mạng UAV làm cho việc thiết kế giao thức ịnh tuyến trở nên khó khăn Tính di ộng tốc ộ cao nút ặt thách thức lớn ối với công nghệ ịnh tuyến FANET Trước ây, mạng MANET ã ược ứng dụng ngày nhiều ã mở rộng ngồi khơng trung ể tạo thành mạng FANET Là mạng ặc biệt di ộng ược cải tiến, FANET sử dụng máy bay nút ể truyền, nhận chuyển tiếp thông tin liên lạc khơng dây Nó thiết lập mạng lưới lúc nơi mà không cần sở cố ịnh thực hóa hệ thống nhiều máy bay Lớp mạng giao tiếp hiệu Các FANET có ặc iểm chung MANET truyền thống, chẳng hạn khơng có trung tâm, nhiều bước, tự tổ chức tự phục hồi, có mục tiêu thiết kế cụ thể ặc iểm mạng Đặc iểm nút máy bay nhanh, ộng phức tạp môi trường bay mức ộ ối ầu cao Nó dẫn ến băng thông ường truyền liên kết truyền thông bị hạn chế, thay ổi chuyển mạch thường xuyên tỷ lệ lỗi cao Cấu trúc liên kết mạng có tính ộng thay ổi theo thời gian kể, ó việc thiết kế ịnh tuyến FANET khó khăn ồng thời thách thức Các giao thức ịnh tuyến công nghệ cốt lõi loại mạng có dây mạng khơng dây ồng thời iểm nóng nghiên cứu Đối với FANET ộng cao, tính di ộng mạnh nút dễ dàng dẫn ến ứt tuyến, iều kích hoạt cập nhật ịnh tuyến thường xuyên, tạo lượng lớn chi phí kiểm sốt mạng, gây khó khăn cho hội tụ tuyến, tăng ộ trễ chuyển tiếp liệu tăng gói tỷ lệ mát, chí giao thức ịnh tuyến không hợp lệ Để thực kết nối mạng tin cậy hiệu nút ộng cao, giao thức ịnh tuyến vấn ề quan trọng cần ược giải FANET Giống ịnh tuyến MANET, giao thức ịnh tuyến FANET phải có khả tự tổ chức tự phục hồi Đồng thời, giao thức ịnh tuyến FANET cần phải thích ứng với thay ổi thường xuyên cấu trúc liên kết mạng di chuyển tốc ộ cao nút So với MANET, nút FANET có tốc ộ di chuyển cao việc ịnh tuyến chúng có nhiều khả bị hỏng q trình truyền thơng Mặc dù ý nghĩa truyền thống ịnh tuyến MANET xem xét tốc ộ di chuyển nút, khơng thể ược cấy trực tiếp vào FANET có tốc ộ di chuyển cao Trong ó, cần ảm bảo cải tiến thiết kế lại tương ứng phù hợp với tình hình thực tế FANET Hiện tại, ngành cơng nghiệp chưa có giao thức ịnh tuyến ộc quyền cho FANET giao thức inh tuyến sử dụng giao thức ịnh tuyến MANET Các giao thức ịnh tuyến MANET ược chia thành nhiều loại khác theo tiêu chí phân loại khác Theo chiến lược khám phá tuyến ường, ược chia thành ịnh tuyến phản ứng, ịnh tuyến chủ ộng ịnh tuyến kết hợp - Reactive routing Loại giao thức ịnh tuyến tạo tuyến nút nguồn cần giao tiếp không cần trì thơng tin ịnh tuyến tất nút thời gian thực giao thức ịnh tuyến hướng bảng Do ó, tuyến ược gọi giao thức ịnh tuyến theo yêu cầu Loại giao thức ịnh tuyến có ộ ổn ịnh mạng ộ ng cao an toàn hơn, ví dụ: Định tuyến nguồn ộng (DSR) vectơ khoảng cách theo yêu cầu ặc biệt (AODV) - Proactive routing Theo ặc iểm MANET, dựa giao thức ịnh tuyến mạng có dây, tất nút ều trì bảng ịnh tuyến chứa thơng tin ịnh tuyến từ nút ến nút khác Khi cấu trúc liên kết mạng thay ổi, nút trì cập nhật bảng ịnh tuyến cách trao ổi thông tin ịnh tuyến, ó bảng ịnh tuyến phản ánh xác thơng tin cấu trúc liên kết mạng Do FANET, di chuyển tốc ộ cao nút khiến cấu trúc liên kết mạng thay ổi thường xuyên, tuyến không phù hợp ể sử dụng FANET, ví dụ: Giao thức ịnh tuyến trạng thái liên kết ược tối ưu hóa (OLSRvà Đích theo trình tự Véc tơ khoảng cách (DSDV) - Hybrid routing - Topology Aware Routing Protocols Thách thức: Sự di chuyển nhanh chóng nút FANET dẫn ến thay ổi mạnh mẽ cấu trúc liên kết mạng Các thay ổi ộng ặc iểm không ối xứng cấu trúc dễ dàng gây gián oạn mạng Do ó, nhiều giao thức ịnh tuyến dựa nhận thức cấu trúc liên kết ã ược ề xuất ể giải vấn ề Tuy nhiên, nhiều giao thức ịnh tuyến nhằm thay ổi cấu trúc liên kết ược ề xuất dựa MANET truyền thống, chẳng hạn cần thêm khả ịnh vị GPS, sau ó áp dụng trực tiếp cho kịch FANET Rõ ràng thiếu nhiều yếu tố cần ược xem xét Ở ây, ã liệt kê số giao thức ịnh tuyến giải vấn ề cấu trúc liên kết ặc biệt kịch FANET Các nút thu thập thông tin thay ổi cấu trúc liên kết xung quanh thời gian nhiều giao thức ịnh tuyến ược kết hợp theo yêu cầu nhiệm vụ ể thích ứng với tình phức tạp Hướng giải quyết: Giao thức ịnh tuyến dựa ưu tiên phân tán (DPTR) Trong tác giả xem xét vấn ề phân oạn mạng mạng ad hoc aeroground, cấu trúc rb ược sửa ổi giao thức ịnh tuyến (DPTR) phù hợp ể truyền hệ thống phối hợp ược ề xuất theo quy tắc ịnh Giao thức khơng giải vấn ề hình thành cấu trúc liên kết mà giải vấn ề ịnh tuyến hai nút tự tổ chức chạy ồng thời Giao thức ược chia thành ba phần: nhận dạng nút mặt ất, nhận dạng nút khơng khí giao diện sử dụng kiến trúc mạng thần kinh Tác giả sử dụng khả hoạt ộng khung mạng nơ-ron [37] ể nhận thức hình thành cây, tạo thành bảng ịnh tuyến bao gồm nút không nút mặt ất Ưu iểm: Dễ dàng ể xác ịnh nút thích hợp ưu tiên chúng dựa tham số khác hoạt ộng ánh giá giao thức ịnh Phân tích thực nghiệm cho thấy DPTR hỗ trợ hình thành mạng kết hợp ộng cao hồn tồn áp dụng cho FANET Nhược iểm: Khi nhiều nút tiếp tục tham gia rời khỏi mạng, cần phải trì nhiều ghi ể hỗ trợ nhiều nút di chuyển hơn, ó, cần nhiều nhớ tính tốn cho hoạt ộng xử lý Việc hình thành ịnh tuyến bị ảnh hưởng số lượng nút vượt ngưỡng thiết lập Position Aware Routing Protocols: Định vị giao thức ịnh tuyến nhận thức Loại giao thức ịnh tuyến dựa thông tin vị trí ịa lý nút sử dụng GPS ể xác ịnh vị trí ịa lý truyền thơng tin vị trí tốc ộ mà chúng di chuyển ến nước láng giềng Các nút ưa ịnh cục mà không cần phải khám phá trạng thái tồn mạng, phù hợp với mạng di ộng tốc ộ cao phạm vi rộng Ưu iểm giải vấn ề kết nối thường xuyên nút mạng chuyển ộng khơng thể ốn trước nút Cluster-Based Routing Protocols: Giao thức ịnh tuyến dựa cụm Lý thuyết phân cụm phương pháp xếp nút có ặc iểm vùng lân cận ịa lý thành nhiều nhóm khác nhau, chủ yếu giải vấn ề khan tài nguyên FANET Nó giúp tăng khả mở rộng mạng, giảm chi phí ịnh tuyến tối a hóa thơng lượng, tiết kiệm lượng UAV Beaconless Opportunistic Routing Protocol The opportunity network loại mạng ặc biệt khơng cần ường dẫn hồn chỉnh nút nguồn nút ích thực giao tiếp mạng hội gặp gỡ chuyển ộng nút mang lại Các mạng không dây a bước truyền thống, chẳng hạn MANET, mạng cảm biến không dây mạng lưới không dây, tất ều thiếu giải pháp cụ thể ể ối phó với gián oạn kết nối mạng môi trường khó khăn Do ó, kết nối bị gián oạn, hiệu suất mạng giảm sút kể, chí khiến mạng ang chạy bị lỗi Tuy nhiên, ứng dụng thực tế, cấu trúc topo thay ổi lúc kết nối thường khơng ược ảm bảo Vì vậy, cần nghiên cứu giao thức ịnh tuyến ể tìm ường truyền liệu ảm bảo hiệu hoàn thành nhiệm vụ Lợi Beaconless Opportunistic Routing Protocol không báo hiệu hỗ trợ trì kết nối mạng với ộ trễ cao liên kết không liên tục 3.2 Các vấn ề bảo mật 3.2.1 Thách thức Các công vào mạng Ad-Hoc Tương tự tất mạng không dây, bảo mật FANET nhiệm vụ quan trọng Có thể nói mạng Ad-Hoc có an tồn hay khơng dựa tiêu chí bảo mật chính: tính khả dụng, tính tồn vẹn, tính bảo mật, tính xác thực, tính khơng từ chối, ủy quyền tính ẩn danh Do tính chất ặc thù mạng FANET: ặc tính cộng tác, liên kết không dây, thiếu sở hạ tầng cố ịnh mơi trường khơng thể kiểm sốt ược, việc bảo mật mạng cơng việc khó khăn ầy thử thách Vào năm 2016, Nils Rodday ã thực vụ hack trực tiếp cách khai thác lỗ hổng máy bay không người lái chuyên nghiệp ể xâm nhập hệ thống chiếm quyền kiểm soát hệ thống UAV Các mạng FANET vốn ã khơng an tồn cần có chương trình bảo mật hiệu có xem xét ến ặc tính ặc biệt FANET, tính cụ thể nguyên nhân dẫn ến lỗ hổng bị cơng Việc sử dụng liên kết khơng dây iểm phát iểm nhận nguồn gốc ể liên kết công can thiệp chủ ộng, nghe trộm thụ ộng, giả mạo liệu, rị rỉ thơng tin bí mật, phát lại tin nhắn, lạm dụng tin nhắn, từ chối dịch vụ mạo danh Bởi mơi trường khơng ược kiểm sốt mạng Ad-Hoc, cơng xảy từ bên bên ngồi Nghe trộm: Nghe môi trường không dây dễ dàng nhiều so với mơi trường có dây Đối với phương tiện có dây, có nghĩa vụ phải tiếp cận cáp Tuy nhiên, khơng có u cầu ối với mơi trường khơng dây Nó ủ ể bên môi trường nơi giao tiếp ược tiến hành Ngay liệu ược mã hóa giao tiếp khơng dây, ược lắng nghe nút tốt Có khả ốn mã hóa cách thực phân tích thơng qua gói mã hóa thu ược từ giao tiếp phương tiện khơng dây Mục ích kiểu cơng ể nghe khơng có thay ổi ược thực nội dung gói Do ó, khó hiểu cơng ược thực Tấn công cách sử dụng công sửa ổi: Các giao thức chẳng hạn AODV truyền gói từ nút sang nút khác, chúng làm tăng số thứ tự Một nút kẻ cơng thơng báo ã ến ược mục tiêu cách hiển thị số thứ tự thấp Do ó cố gắng tiếp cận mục tiêu tuyến ường ược thiết lập thông qua kẻ công, thay tuyến ường thơng thường Hop Count: Hop Count có nghĩa số lượng nút trung gian Qua ó gói tin ược chuyển nguồn ích Nó tiếp cận thơng tin số lượng nút mà gói ược chuyển tới mục tiêu cách xem số bước nhảy Một nút kẻ cơng thay ổ i thơng tin mục ích giả mạo chí khởi tạo Nếu ường dẫn tối ưu ược tìm thấy thơng qua số bước nhảy, khơng truy cập ược giá trị thay ổi Do ó, kết nối ược thực thơng qua ường dẫn sai Sửa ổi nút nguồn: Định tuyến nhúng tuyến ường mà gói theo dõi trường hợp nút kẻ công thay ổi giá trị Bằng cách thay ổi ngẫu nhiên hướng gói này, tạo thành trở ngại liên quan ến việc gói ạt ược mục tiêu Do khơng thay ổi ường i gói liên tục nên việc phát cơng khó khăn Tấn công giả mạo: Tấn công giả mạo công cách hiển thị ịa IP MAC dạng ịa IP MAC khác Nó khơng thiết phải thơng qua ịa IP MAC mà cịn ược thực cách thay ổi số nhận dạng khác Kết là, trình dựa số nhận dạng ược tiến hành, iểm yếu ược tạo Tấn công cách sử dụng chế tạo: Đây kiểu công ược thực cách gửi thơng iệp ịnh tuyến sai Do ó, cách gửi thơng iệp sai, kẻ cơng tiết lộ tuyến ường hợp lệ thể khơng hợp lệ, ngược lại, tiết lộ tuyến ường khơng hợp lệ thể hợp lệ Wormhole Attacks: Wormhole công chủ yếu cố gắng làm rị rỉ thơng tin cách tạo ường hầm nút bao gồm nút ộc hại Các nút ộc hại chuyển tiếp gói bên ngồi mạng ể phân tích cần thả chúng xuống gây dị thường Các triệu chứng lỗ sâu khơng rõ ràng tính chất di ộng mạng ặc biệt Sự chậm chạp lỗ sâu iều kiện mơi trường xấu Rất khó ể phân biệt chúng Nó cịn ược gọi cơng hầm Tấn công lỗ xám: Nếu nút kẻ công cách ó quản lý ể tham gia vào tuyến ường, làm rơi gói nhận ược Vì trường hợp ược hiểu nút ích khơng thể truy cập ược thời iểm ó, nên khó ể xác ịnh nút kẻ cơng Hơn nữa, nút kẻ cơng thực chuyển tiếp sai ể gây rối loạn ảm bảo liệu khơng ến cách xóa nút khỏi bảng ịnh tuyến 3.2.2 Các biện pháp ối phó cho mạng Ad-hoc bị cơng bảo mật Cơ chế bảo mật ược phân loại phòng ngừa phản ứng Trong phương pháp phịng ngừa nhằm mục ích ngăn chặn vi phạm bảo mật cách sử dụng phương pháp mật mã, phương pháp phản ứng nhằm mục ích xác ịnh vi phạm bảo mật Việc sử dụng hai chế làm cho mạng trở nên an tồn Lớp vật lý: Vì khơng có dây dẫn iện ể cung cấp liệu giao tiếp nút ặc biệt, tín hiệu bị phát cách dễ dàng Phạm vi bị phát bị thu hẹp việc sử dụng ăngten ịnh hướng cách sử dụng kỹ thuật iều chế khác Những kẻ nghe trộm tìm cách phân tích liệu gặp khó khăn Hơn nữa, cơng gây nhiễu ược thực ể làm nhiễu loạn l iên lạc Phổ trải rộng nhảy tần (FHSS) phổ trải rộng trực tiếp (DSSS) ược ề xuất chống lại công Sau ó, Chuyển ổi tần số không phối hợp (UFH) DSSS khơng phối hợp, loại bỏ phụ thuộc khóa ược chia sẻ lại tồn FHSS DSSS Tần số nhảy với công bố hạt giống không phối hợp (USD-FH), dựa trao ổi khóa Hơn nữa, gây nhiễu vấn ề chống nhiễu nhận thức ược chuyển ộng nút Lớp liên kết: Lớp liên kết chịu trách nhiệm cho việc truy cập phương tiện, lỗi kiểm sốt kiểm sốt dịng chảy Việc sử dụng phương tiện truyền thơng cách ích kỷ gây hại cho mạng nhiều từ chối dịch vụ DOS Một chế phát ngăn chặn ích kỷ ược xuất Cardenas et al “Phát ngăn chặn hành vi sai lớp mac mạng ad hoc” Ren cộng ã ề xuất Giao thức Bảo mật Lớp Liên kết LLSP hiệu lượng, tiến hành xác thực kiểm tra tính tồn vẹn thư “Một giao thức bảo mật lớp liên kết hiệu lượng (llsp) cho mạng cảm biến không dây ” Lớp mạng: Wormhole công: Các số liệu phát công lỗ sâu mạng ặc biệt ược Mahajn et al sau: Điểm mạnh: Cố gắng thu hút lưu lượng mạng Thực tế nút tồn nhiều ường từ ầu ến cuối tăng cường khả xuất lỗ sâu Độ dài ường dẫn: Nếu có khác biệt chiều dài ường dẫn ược quảng cáo ường dẫn hợp lệ, khả có lỗ sâu ược tăng cường Sự thu hút: Nếu có ường i ngắn xuất chiều dài ường dẫn từ ầu ến cuối tại, nguyên nhân iều cơng lỗ sâu Độ bền: Điều có nghĩa lỗ sâu tồn thay ổi cấu trúc xảy mạng Nếu nút tồn bên ường dẫn sau thay ổi cấu trúc liên kết, lý iều lỗ sâu Phịng chống: Khơng cần phần cứng ặc biệt có tên Phịng chống cơng lỗ sâu WAP, Choi et al ã phát triển phương pháp ảm bảo ngăn ngừa xác ịnh lỗ sâu giai oạn phát Ngồi ra, cịn phương pháp tiến hành phát ngăn chặn mà khơng cần vị trí, phần cứng cụ thể ồng hóa ồng hồ Các công lỗ en: Một chế bảo vệ chống lại nhiều nút lỗ en ược ề xuất Sen et al Một giải pháp phát nút ộc hại cho vectơ khoảng cách theo yêu cầu adhoc (AODV), giao thức ịnh tuyến mạng, ược ề xuất Ngoài ra, cách tiếp cận dựa tin cậy nút lân cận ược phát triển Hơn nữa, người ta tuyên bố giao thức ịnh tuyến ặc biệt nhận biết bảo mật (SAR) dựa giao thức nhu cầu ược sử dụng ể ngăn chặn tình trạng en Các cơng sửa ổi: Chúng biện pháp ối phó nhằm mục ích bảo vệ tính tồn vẹn gói chống lại công làm thay ổi nội dung gói, chẳng hạn số thứ tự gói Định tuyến vectơ khoảng cách hiệu an tồn cho giao thức mạng adhoc không dây di ộng (SEAD), cố gắng ngăn chặn sửa ổi cách sử dụng chuỗi băm chiều, ược ưa làm ví dụ Lớp vận chuyển: Các cơng ã biết chống lại lớp vận chuyển SYN lũ lụt công chiếm quyền iều khiển phiên Thực tế Giao thức iều khiển truyền (TCP) ịnh hướng kết nối khiến dễ bị cơng trước cơng tràn ngập (SYN) Vì TCP khơng ược sử dụng trực tiếp mạng ad-hoc, nên giao thức TCP ược phát minh Tuy nhiên, vấn ề bảo mật bị bỏ qua trình thiết kế họ Các thỏa thuận giao thức xem xét nhu cầu yêu cầu bảo mật mạng ặc biệt vấn ề kết thúc mở Lớp ứng dụng: Lớp ứng dụng cung cấp dịch vụ tường lửa kiểm soát truy cập, xác thực người dùng, lọc gói tin ghi nhật ký phương pháp truyền thống Tuy nhiên, thiếu cấu trúc mạng ặc biệt áp dụng tường lửa không hữu ích truyền thống phương pháp 3.3 Sử dụng phương pháp ịnh tuyến dựa xác suất xác suất cho mạng cảm biến không dây PDTR: CHƯƠNG KẾT LUẬN Như vậy, mạng FANET ã lên công nghệ truy cập thay cho khu vực khơng có sở hạ tầng cố ịnh khó tiếp cận Nó nhóm UAV giao tiếp với mà không cần ến iểm truy cập mạng Với ặc iểm trội mạng MANET tính di ộng cao, nghiên cứu phát triển mạng FANET ang lĩnh vực nghiên cứu mở Các tiến chuyên môn phương tiện bay không người lái ý diễn nhanh chóng, hướng tới thiết bị có khả di ộng ặc biệt ược sử dụng nhiều lĩnh vực thương mại, quân sự, dân sự, bán hàng khác nhau, bao gồm mục ích sinh thái Trong viết này, nhóm chúng em ã tìm hiểu tổng quan kiến trúc kĩ thuật, ặc iểm, thu thập mơ hình ứng dụng mạng FANET, ồng thời ưa hai thách thức ối với mạng FANET ó giao thức ịnh tuyến vấn ề bảo mật thơng tin Để từ ó thấy ược rằng, mạng FANET dù ã ược ứng dụng vào nhiều lĩnh vực ời sống số khó khăn ịnh, hy vọng tương lai mạng FANET ược nghiên cứu phát triển ược sử dụng rộng rãi lĩnh vực TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Lương Mạnh Bá, Nguyễn Thanh Thuỷ Nhập môn xử lý ảnh số Nhà xuất Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2003 [2] Nguyễn Quốc Trung Xử lý tín hiệu lọc số Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2004 [3] www.portcoast.com.vn/Download/dtnc/cong_nghe_Drone.pdf [4] www4.hcmut.edu.vn [5] Conference_Paper_Hanoi_July2016 [6] UAV (drone) gì, người ta iều khiển dùng cho mục ích nào? Truy cập từ: https://tinhte.vn/thread/uav-drone-la-gi-nguoi-tadieukhien-no-ra-sao-va-co-the-dung-cho-nhung-muc-dich-nao.2449470/ ) [7] Lee Nguyen 30/01/2020 Ứng dụng máy bay không người lái Drone sản xuất Truy cập từ: https://smartfactoryvn.com/technology/ai-ml/ung-dungcuamay-bay-khong-nguoi-lai-drone-trong-san-xuat/ Tiếng Anh: [8] Thomas Braunl, S Feyer, W Rapt, M Reinhardt Parallel Image Processing Springer, 2000 [9] Pix4Dmapper+-+Getting+Started+-+Master+-+4.0+-+EN [10] AshishSrivastava, Jay Prakash 21-2-2021 Future fanet with application and enabling Truy cập techniques: Anatomization and sustainability từ: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1574013720304597 [11] Amiara Chriki November 2019 FANET: Communication, mobility models and security issues Truy cập từ: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1389128618309034?via%3 Dihub [12] [13] Omar Sami Oubbati Một số hình ảnh minh họa cho mạng FANET Truy cập từ: https://www.researchgate.net/figure/FANETs-subclass_fig5_320979863 [14] Muhammad Asghar Khan Main components of FANET system Truy cập từ: https://www.researchgate.net/figure/Main-Components-ofFANETsystem_fig7_339336824 [15] Mohamed Nadir Boukoberine, Zhibin Zhou, Mohamed Benbouzid A Critical Review on Unmanned Aerial Vehicles Power Supply and Energy Management: Solutions, Strategies, and Prospects Truy cập từ: https://www.researchgate.net/publication/335564429_A_Critical_Review_on_Unm anned_Aerial_Vehicles_Power_Supply_and_Energy_Management_Solutions_Strat egies_and_Prospects [16] Haque Nawaz Lashari, Husnain Mansoor Ali, Asif Ali Laghari UAV Communication Networks Issues: A Review Truy cập từ: https://www.researchgate.net/publication/339868766_UAV_Communication_Netw orks_Issues_A_Review_735_-_IMPACT_FACTOR [17] Ateef Altaf Munshi, Shikha Sharma, Sandeep Singh Kang A Review on Routing Protocols for Flying Ad-Hoc Networks Truy cập từ: https://ieeexplore.ieee.org/document/8597210 [18] Sara Al-Emadi, Aisha Al-Mohannadi Towards Enhancement of Network Communication Architectures and Routing Protocols for FANETs: A Survey Truy cập từ: https://ieeexplore.ieee.org/document/9199627 [19] Tài liệu tổng quát UAV tham khảo thêm vài ý thảo luận Truy cập từ: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1574013720304597 [20] Tài liệu cách thức thực ịnh tuyến dựa xác suất xác suất cho mạng cảm biến không dây PDTR Truy cập từ: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7146286/ ... dụng mạng truyền thông FANET Và qua mô hình ta hình dung ược rõ cách vận hành, qua ó nhóm rút hai thách thức cần phải giải ể thực hóa mơ hình mạng truyền thơng FANET vào thám quân 3.1 Giao thức. .. thập mơ hình ứng dụng mạng FANET, ồng thời ưa hai thách thức ối với mạng FANET ó giao thức ịnh tuyến vấn ề bảo mật thông tin Để từ ó thấy ược rằng, mạng FANET dù ã ược ứng dụng vào nhiều lĩnh vực... thức mạng truyền thơng FANET từ ó ưa ược cách thức giải khó khăn vận hành mạng FANET ưa ược mô hình cụ thể áp dụng thực tiễn Phạm vi nghiên cứu : Tìm hiểu khái qt, ưa mơ hình thực tế, thách thức