Analysis of Vulnerabilities, Attacks, and Prevention Measures on Unmanned Aerial Vehicles (UAV)
Creators: name: Κουδούνας, Αργύρης Δημητρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: Mη-επανδρωμένο-αεροσκάφος
Δοκιμές-διείσδυσης
Κυβερνοασφάλεια
Drones
Penetration testing
cybersecurity

description: Drones and Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) technology have evolved significantly from their initial implementation, becoming indispensable assets with diverse applications. Having the ability to be controlled remotely to fulfill specific roles, their concept has related to ease of use and adaptability. Additionally, the existence of onboard sensors and software algorithms offer unique capabilities, like GPS tracking, speed and height monitoring and even object recognition using special cameras. For all the features to work, a collaboration of hardware and software needs to be achieved that often can be susceptible to malicious activities which aim to disrupt it. To ensure proper functionality in those systems, the need for higher security standards has arisen, protecting the core functions of UAVs and drones from such activities and achieving confidentiality, integrity and availability. This report addresses the possible attack surface on commercial drones through experiments conducted on a series of systems to test their resilience but also their vulnerabilities against different mainstream attacks. But it also explores the implementation of countermeasures in future studies. The focus was shifted towards well-known drone brands, as they are more likely to be targeted but also because their platforms are more well-developed. To form an idea of the vulnerabilities on those drones, a specific setup was created to simulate real-world cases in a series of experiments that included network, sensor and cryptography attacks. The results that came out of these experiments helped us create a robust picture of possible strengths and vulnerabilities in the systems we tested. More specifically, strong cryptography was proven to play an important role in more typical attacks but lack of sensor data security and run-time monitoring in all systems proved to cripple our efforts to efficiently know what was going on in the system, hence making it impossible to design possible countermeasures that could be embedded in the system. Through this research we will delve into detail about all this and how they could contribute in future enhancements that could prove vital for these systems.
description: Η τεχνολογία των Μη Επανδρωμένων Οχημάτων Αέρα, ή αλλιώς UAVs και drones, έχει εξελιχθεί ραγδαία από την στιγμή που εμφανίστηκε και έγινε ένα αναπόσπαστο εργαλείο με ένα ευρύ φάσμα χρήσεων. Έχοντας την ικανότητα να ελέγχονται εξ' αποστάσεως για να εκπληρώσουν συγκεκριμένους ρόλους, τα οχήματα αυτά έχουν συνδεθεί με την ευκολία χρήσης και προσαρμογής. Επιπροσθέτως, έχοντας έναν αριθμό από αισθητήρες και προγράμματα αλγορίθμων που τους αξιοποιούν προσφέρουν μοναδικές δυνατότητες, όπως εντοπισμό GPS, καταγραφή ύψους και ταχύτητας αλλά ακόμα και αναγνώριση αντικειμένων. Για να λειτουργήσουν όλα τα χαρακτηριστικά, πρέπει να επιτευχθεί τέλεια συνεργασία υλικού και λογισμικού που είναι στόχος για κακόβουλες ενέργειες που μπορούν πολύ εύκολα να την διαταράξουν. Για αυτό τον σκοπό προέκυψε η ανάγκη για υψηλότερα πρότυπα ασφαλείας που θα προσφέρουν προστασία στις κύριες λειτουργίες των UAVs. Αυτή η εργασία προσπαθεί να κάνει πιο ξεκάθαρη την “επιφάνεια επίθεσης” σε αυτές τις συσκευές μέσω δοκιμών που διεξάχθηκαν σε αυτές, προκειμένου να αξιολογηθεί η ανθεκτικότητα τους αλλά και η ευαισθησία τους σε γνωστές κυβερνοεπιθέσεις. Επίσης, μέσω αυτής της εργασίας γίνεται και η προσπάθεια διερεύνησης και αναγνώρισης μελλοντικών ερευνών με σκοπό την ανάπτυξη αμυντικών συστημάτων σε τέτοια σενάρια. Με σκοπό την δημιουργία μιας σφαιρικής εικόνας σχετικά με τα προαναφερθέντα αλλά και για να δοκιμαστούν πρακτικά σενάρια δράσης, η προσοχή μας επικεντρώθηκε σε γνωστά μοντέλα drone τα οποία δοκιμάστηκαν σε συγκεκριμένα τεστ που δημιουργήσαμε για αυτό τον σκοπό. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν μας βοήθησαν να δημιουργήσουμε μια σφαιρική άποψη για τα δυνατά και αδύναμα σημεία των συστημάτων που δοκιμάστηκαν. Πιο συγκεκριμένα, η χρήση δυνατής κρυπτογράφησης αποδείχτηκε ο σημαντικότερος παράγοντας στις δοκιμές μας ενώ η έλλειψη ασφάλειας σε δεδομένα αισθητήρων και run-time monitoring σε όλα τα συστήματα έκανε τον έργο του σωστού ελέγχου και της ανάπτυξης αποδοτικών μέσων προστασίας που θα μπορούσαν να προσαρμοστούν εντός των οχημάτων αδύνατον. Μέσω αυτής της εργασίας θα διερευνήσουμε τις λεπτομέρειες όλων αυτών που αναφέρθηκαν και θα δούμε πως μπορούν να συνεισφέρουν σε μελλοντικές προσθήκες που θα βελτιώσουν αυτά τα συστήματα.