DOI: https://doi.org/10.32515/2414-3820.2021.51.216-226

Метод шифрування трафіку квадрокоптерів через аналоговий тракт впродовж моніторингу сільськогосподарських наземних об’єктів

Є.В. Мелешко, О.О. Майданик, О.Г. Собінов, Р.М. Минайленко

Об авторах

Є.В. Мелешко, професор, доктор технічних наук, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, e-mail: elismeleshko@gmail.com, ORCID ID: 0000-0001-8791-0063

О.О. Майданик, магістрант, Центральноукраїнський національний технічний університет, Кропивницький, Україна, e-mail: maidanyksmail@gmail.com

О.Г. Собінов, викладач, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, e-mail: sagcob14@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-9465-4990

Р.М. Минайленко, доцент, кандидат технічних наук, Центральноукраїнський національний технічний університет, Кропивницький, Україна, e-mail: aron70@ukr.net, ORCID ID: 0000-0002-3783-0476

Анотація

Метою даної роботи є розробка методу шифрування трафіку квадрокоптерів через аналоговий тракт під час моніторингу стану сільськогосподарських наземних об’єктів. Використання безпілотних літальних пристроїв квадрокоптерного типу для моніторингу наземних об’єктів у сільському господарстві стає все більш поширеною практикою та дозволяє ефективно вирішувати велике коло задач, зокрема, використовуючи аерофотозйомку відеозйомку, тепловізійну зйомку, лазерне сканування тощо. В той же час квадрокоптери дуже вразливі до різних кібератак, що зумовлює необхідність розробки дієвих методів їх інформаційного захисту. У цій роботі для захисту даних, якими дрон обмінюється з іншими пристроями, запропоновано використовувати шифр Вернама та генерацію ключів шифрування на основі математичного більярду Сіная. Було розроблено відповідні алгоритми та програмне забезпечення для шифрування даних, а також створені робочі макети пристроїв для проведення експериментів. Для створення макету обрано модуль на основі мікроконтролера STM32F103C8T6, дані між пристроями передавалися через радіомодуль.

Ключові слова

шифрування, генерація ключів, трафік, квадрокоптер, аналоговий тракт, моніторинг, сільськогосподарські наземні об’єкти

Повний текст:

PDF

References

1. Agarwal A., Shukla V., Singh R., Gehlot A., Garg V. (2018). “Design and Development of Air and Water Pollution Quality Monitoring Using IoT and Quadcopter”, In: Singh R., Choudhury S., Gehlot A. (eds) Intelligent Communication, Control and Devices, Advances in Intelligent Systems and Computing, Vol. 624, Springer, Singapore, DOI: https://doi.org/10.1007/978-981-10-5903-2_49 [in English].

2. “Unmanned aerial vehicles in agriculture” (2019), Website of the Company "GEOMIR", Modern technologies for agribusiness. www.geomir.ru. Retrieved from https://www.geomir.ru/publikatsii/bespilotniki-v-selskom-khozyaystve/ [in Russian]

3. Duggal V., Sukhwani M., Bipin K., Reddy G.S., Krishna K.M. (2016). “Plantation monitoring and yield estimation using autonomous quadcopter for precision agriculture”, IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), pp. 5121-5127, doi: 10.1109/ICRA.2016.7487716. ieeexplore.ieee.org. Retrieved from https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7487716 [in English].

4. Zubarev Ju.N., Fomin D.S., Chashhin A.N., Zabolotnova M.V. (2019). “The use of unmanned aerial vehicles in agriculture”, Bulletin of the Perm Federal Research Center, №2. cyberleninka.ru. Retrieved from https://cyberleninka.ru/article/n/ispolzovanie-bespilotnyh-letatelnyh-apparatov-v-selskom-hozyai-stve [in Russian].

5. Glavnoe o bezopasnosti dronov. Veb-sajt firmy «Laboratorija Kasperskogo» [The main thing about the safety of drones. Website of Kaspersky Lab]. www.kaspersky.ru. Retrieved from https://www.kaspersky.ru/resource-center/threats/can-drones-be-hacked

6. Eastlake, D.E., Schiller, J.I., & Crocker, S. (2005). Randomness Requirements for Security. RFC, 4086, 1-48 [in English].

7. Barker, E. and Kelsey, J. (2015). Recommendation for Random Number Generation Using Deterministic Random Bit Generators, Special Publication (NIST SP), National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, [online], https://doi.org/10.6028/NIST.SP.800-90Ar1 (Accessed November 29, 2021) [in English].

8. Sinai, Y.G. (1970). Dynamical systems with elastic reflections . Russian Mathematical Surveys, Vol. 25, 2, 137-189. [in English].

9. Ganapol'skij, E.M. (2012). O prirode kvantovogo haosa v rasseivajushhej bil'jardnoj K-sisteme [On the nature of quantum chaos in a scattering billiard K-system]. Dopovidi Nacіonal'noї akademії nauk Ukraїni – Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine.]. 2012. № 3. S. 85-91.

10. Sobinov, O.H. (2014). Prostyj henerator psevdovypadkovoi poslidovnosti [A simple pseudo-random sequence generator]. Information technology and computer engineering: naukovo-praktychna konferensia. (4 hrud. 2014 r.) – Scintific and Practical Conference. (pp. 184). Kirovohrad: KNTU [in Ukrainian].

11. STM32CubeIDE . www.st.com. Retrieved from https://www.st.com/en/development-tools/stm32cubeide.html. [in English].

12. STM32F103C8 . www.st.com. Retrieved from https://www.st.com/en/microcontrollers-microprocessors /stm32f103c8.html [in English].

13. JDY-40 2.4G wireless serial port transmission transceiver and remote communication module . sunhokey.cn. Retrieved from https://sunhokey.cn/collections/wifi-module/products/jdy-40-2-4g-wireless-serial-port-transmission-transceiver-and-remote-communication-module [in English].

14. GPIO internal peripheral . wiki.st.com. Retrieved from https://wiki.st.com/stm32mpu/wiki /GPIO_internal_peripheral [in English].

15. AN2582 Application note . read.pudn.com. Retrieved from http://read.pudn.com/downloads106/sourcecode /embed/437624/stm32/STM32F Documents/Application Note/STM32F10xxx USART application examples.pdf [in English].

16. Nested Vectored Interrupt Controller (NVIC) . infocenter.arm.com. Retrieved from http://infocenter.arm.com/help /index.jsp?topic=/com.arm.doc.dai0179b/ar01s01s01.html [in English].

Пристатейна бібліографія

  1. Agarwal A., Shukla V., Singh R., Gehlot A., Garg V. (2018), “Design and Development of Air and Water Pollution Quality Monitoring Using IoT and Quadcopter”, In: Singh R., Choudhury S., Gehlot A. (eds) Intelligent Communication, Control and Devices, Advances in Intelligent Systems and Computing, Vol. 624, Springer, Singapore, DOI: https://doi.org/10.1007/978-981-10-5903-2_49
  2. “Unmanned aerial vehicles in agriculture” (2019), Website of the Company "GEOMIR", Modern technologies for agribusiness, URL: https://www.geomir.ru/publikatsii/bespilotniki-v-selskom-khozyaystve/ (in Russian)
  3. Duggal V., Sukhwani M., Bipin K., Reddy G.S., Krishna K.M. (2016) “Plantation monitoring and yield estimation using autonomous quadcopter for precision agriculture”, IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), pp. 5121-5127, doi: 10.1109/ICRA.2016.7487716, URL:https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7487716
  4. Zubarev Ju.N., Fomin D.S., Chashhin A.N., Zabolotnova M.V. (2019), “The use of unmanned aerial vehicles in agriculture”, Bulletin of the Perm Federal Research Center, №2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ispolzovanie-bespilotnyh-letatelnyh-apparatov-v-selskom-hozyai-stve (in Russian)
  5. Главное о безопасности дронов. Веб-сайт фирмы «Лаборатория Касперского». URL: https://www.kaspersky.ru/resource-center/threats/can-drones-be-hacked (дата обращения: 27.10.2021)
  6. Eastlake, D.E., Schiller, J.I., & Crocker, S. (2005). Randomness Requirements for Security. RFC, 4086, 1-48.
  7. Barker, E. and Kelsey, J. (2015), Recommendation for Random Number Generation Using Deterministic Random Bit Generators, Special Publication (NIST SP), National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, [online], https://doi.org/10.6028/NIST.SP.800-90Ar1 (Accessed November 29, 2021)
  8. Sinai Y.G. Dynamical systems with elastic reflections . Russian Mathematical Surveys.1970. Vol. 25, no. 2. Pp. 137-189.
  9. Ганапольский Е.М. О природе квантового хаоса в рассеивающей бильярдной К-системе . Доповiдi Національної академії наук України. 2012. № 3. С. 85-91.
  10. Собінов О.Г. Простий генератор псевдовипадкової послідовності . Інформаційні технології та комп’ютерна інженерія: зб. тез доп. наук.-практ. конф., м. Кіровоград, 4 груд. 2014 р. Кіровоград: КНТУ, 2014. С. 184.
  11. STM32CubeIDE. URL: https://www.st.com/en/development-tools/stm32cubeide.html.
  12. STM32F103C8 . URL: https://www.st.com/en/microcontrollers-microprocessors/stm32f103c8.html.
  13. JDY-40 2.4G wireless serial port transmission transceiver and remote communication module . URL: https://sunhokey.cn/collections/wifi-module/products/jdy-40-2-4g-wireless-serial-port-transmission-transceiver-and-remote-communication-module.
  14. GPIO internal peripheral . URL: https://wiki.st.com/stm32mpu/wiki/GPIO_internal_peripheral.
  15. AN2582 Application note. URL: http://read.pudn.com/downloads106/sourcecode/embed/ 437624/stm32/STM32F Documents/Application Note/STM32F10xxx USART application examples.pdf.
  16. Nested Vectored Interrupt Controller (NVIC) . URL: http://infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic= /com.arm.doc.dai0179b/ar01s01s01.html
Copyright (c) 2021 Є.В. Мелешко, О.О. Майданик, О.Г. Собінов, Р.М. Минайленко