无人机测控的未知协议逆向分析方法研究

发布时间：2018-10-17 15:44

【摘要】：随着各种新型无人机的不断出现和在军事上的广泛应用,对其测控与信息传输系统的安全性要求越来越高。同时,如何保证无人机的可信测控问题也变得尤为重要。无人机测控数据链传输的内容是通信协议数据包,故对非标准未知协议的逆向研究,对加强无人机的安全有着重要作用。针对无人机测控数据通信安全的问题,给出了一种测控协议逆向分析模型,采用数据挖掘的方法对通信报文中的协议格式和语义信息进行分析,结合雷达监测状态参数对协议进一步解析。论文的主要工作如下:1)分析了国内外协议逆向分析的研究进展,比较其优势和不足之处,针对无人机测控通信协议的特点,给出适用于二进制协议的逆向分析模型。2)分析模型中先对获取的通信报文进行模式串匹配,采用改进的BF算法获得字段频繁项以及协议关键字;利用改进的AP算法进行字段之间关联规则提取,结合分析字段频繁项及其关联规则可获得协议格式的基本信息,并将协议字段划分为固定域和可变域;对可变域字段采用改进SW算法进行序列比对,结合雷达监测状态数据对协议格式和语义进一步分析。为了完善协议逆向解析结果,利用无人机状态参数之间的物理关系,以已知字段推测出其余可能存在的字段语义信息。3)为了给协议逆向研究提供样本数据,根据扩展巴克斯范式等协议描述形式,结合实际无人机通信协议设计了新的无人机测控通信协议,并对其加以扩充生成了非标准协议库。利用协议库中的协议以及设计的飞行任务参数,进行无人机通信过程的模拟,以生成样本数据以及雷达监测状态数据。通过仿真实验对5组不同的测控通信协议分别进行飞行任务模拟、通信过程模拟和协议逆向方法的验证。通过对逆向结果进行比对,仿真试验结果可得到96.51%的协议格式识别率和87.39%的语义识别率,结果证明了给出的无人机测控通信协议逆向方法的可行性和有效性。
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【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：V279;V249;TN918

【参考文献】