本文针对一项影响紧迫的问题展开研究:在缺乏基础设施的关键任务环境中,无人驾驶航空系统(UAV)集群的兴起,迫切需要安全、可扩展且去中心化的身份认证机制。现有协议过度依赖中心化信任模型或静态凭证,难以适配高机动性、点对点的无人机网络。为此,本文提出AeroProof——一种基于移动感知临时密钥的轻量级去中心化双向认证协议。每架无人机依据其短时位置、速度及运动航向(单次飞行有效)自主生成安全的椭圆曲线凭证,形成唯一的“运动票据”。该凭证随后被用于应用层的双向认证,在无需长期身份标识或证书颁发机构的前提下,提供前向安全性、会话不可关联性、抗冒充、抗重放及抗虫洞攻击等强安全属性。实验表明,与近期基于椭圆曲线密码学(ECC)及区块链的解决方案相比,AeroProof的认证速度提升高达64%,通信开销降低35%,内存消耗减少逾50%。本研究证实了AeroProof作为一种可靠框架的实用价值,能够为安全高效的去中心化集群作战提供坚实的身份认证支撑。
关键词:无人机认证,临时密钥,集群通信,移动感知密码学,椭圆曲线密码学(ECC)。