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A systematic analysis of security and performance in the internet of drones: re-evaluation and enhancement of the PMAP protocol

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dc.creator CASTRO, Leonardo Pereira de
dc.date.issued 2026-06-02
dc.identifier.citation CASTRO, Leonardo Pereira de. A systematic analysis of security and performance in the internet of drones: re-evaluation and enhancement of the PMAP protocol. 2026. 120 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia da Computação) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2026. pt_BR
dc.identifier.uri https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4462
dc.description.abstract This dissertation investigates authentication protocols applied to the context of the Internet of Drones (IoD), an environment characterized by high mobility, computational constraints, and strict security requirements. The work is divided into two complementary parts. In the rst part, a systematic literature review is conducted, following established methodological guidelines, with the objective of identifying, classifying, and analyzing recent authentication and key agreement protocols for IoD. Aspects such as communication topologies, threat models, employed cryptographic primitives, security properties analyzed both formally and informally, and performance metrics are examined. In the second part, a technical reassessment of the PMAP protocol is carried out, encompassing the Drone-to-ZSP (D2Z) and Drone-to-Drone (D2D) scenarios. The protocol is analyzed from di erent perspectives, including the formal Real-or-Random (RoR) model, automated veri cation using tools such as AVISPA, Scyther, and ProVerif, an informal analysis of resistance to attacks, and an evaluation of communication and computational costs. The results indicate that, under the adopted models, no violations of the speci ed security properties were identi ed in the formal veri cation procedures. However, the analysis also reveals limitations related to the absence of Perfect Forward Secrecy, exposure to privileged insider attacks, the lack of speci c mitigation mechanisms against denial-of-service attacks, and the computational cost of Hénon map based operations on constrained platforms. From a performance perspective, the protocol proved to be executable in an embedded environment, but with signi cant latency, especially in the D2D scenario. Based on the obtained results, it is observed that the advancement of the eld depends not only on the proposal of new cryptographic mechanisms, but also on the adoption of more standardized and robust evaluation methodologies, combining formal models, informal analyses, and compatible metrics that enable comparison across di erent studies. In this way, this dissertation contributes to a more structured understanding of the properties, limitations, and evaluation challenges of authentication protocols applied to the Internet of Drones. pt_BR
dc.language eng pt_BR
dc.publisher Universidade Federal de Itajubá pt_BR
dc.rights Acesso Aberto pt_BR
dc.subject Internet dos drones pt_BR
dc.subject Autenticação pt_BR
dc.subject Segurança pt_BR
dc.subject Protocolos pt_BR
dc.subject IoD pt_BR
dc.title A systematic analysis of security and performance in the internet of drones: re-evaluation and enhancement of the PMAP protocol pt_BR
dc.type Dissertação pt_BR
dc.date.available 2026-07-02
dc.date.available 2026-07-02T19:23:42Z
dc.date.accessioned 2026-07-02T19:23:42Z
dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/2282249017164039 pt_BR
dc.contributor.advisor1 RAMOS, Alexandre Carlos Brandão
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/1897790038591384 pt_BR
dc.contributor.advisor-co1 SOUSA, Marcelo Santiago de
dc.contributor.advisor-co1Lattes http://lattes.cnpq.br/6219738385467153 pt_BR
dc.description.resumo Esta dissertação investiga protocolos de autenticação aplicados ao contexto da Internet dos Drones (IoD), um ambiente caracterizado por alta mobilidade, restrições computacionais e rigorosos requisitos de segurança. O trabalho é dividido em duas frentes complementares. Na primeira parte, é conduzida uma revisão sistemática da literatura, seguindo diretrizes metodológicas consolidadas, com o objetivo de identi car, classi car e analisar protocolos recentes de autenticação e acordo de chaves para IoD. São examinados aspectos como topologias de comunicação, modelos de ameaça, primitivas criptográ cas empregadas, propriedades de segurança analisadas formal e informalmente, além de métricas de desempenho. Na segunda parte, é realizada uma reavaliação técnica do protocolo PMAP, contemplando os cenários Drone-to-ZSP (D2Z) e Drone-to-Drone (D2D). O protocolo é analisado sob diferentes perspectivas, incluindo o modelo formal Real-or-Random (RoR), a veri cação automatizada por ferramentas como AVISPA, Scyther e ProVerif, a análise informal de resistência a ataques e a avaliação dos custos comunicacionais e computacionais. Os resultados indicam que, sob os modelos adotados, não foram identi cadas viola ções das propriedades de segurança especi cadas nas veri cações formais. Entretanto, a análise também evidencia limitações relacionadas à ausência de Perfect Forward Secrecy, à exposição a ataques de insider privilegiado, à ausência de mecanismos especí cos de mitigação contra ataques de negação de serviço e ao custo computacional das operações baseadas no mapa de Hénon em plataformas restritas. Do ponto de vista de desempenho, o protocolo mostrou-se executável em ambiente embarcado, mas com latência signi cativa, especialmente no cenário D2D. A partir dos resultados obtidos, observa-se que o avanço da área não depende apenas da proposição de novos mecanismos criptográ cos, mas tamb ém da adoção de metodologias de avaliação mais padronizadas e robustas, combinando modelos formais, análises informais e métricas compatíveis que permitam a comparação entre diferentes estudos. Dessa forma, esta dissertação contribui para uma compreensão mais estruturada das propriedades, limitações e desa os de avaliação de protocolos de autenticação aplicados à Internet dos Drones. pt_BR
dc.publisher.country Brasil pt_BR
dc.publisher.department IESTI - Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologia da Informação pt_BR
dc.publisher.program Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Ciência e Tecnologia da Computação pt_BR
dc.publisher.initials UNIFEI pt_BR
dc.subject.cnpq CNPQ::CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA::CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO pt_BR


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