Secure and resilient localisation in cyber-physical systems
Tid: Ti 2026-01-13 kl 09.00
Plats: F3 (Flodis), Lindstedtsvägen 26 & 28, Stockholm
Språk: Engelska
Ämnesområde: Elektro- och systemteknik
Respondent: Wenjie Liu , Programvaruteknik och datorsystem, SCS
Opponent: Associate Professor Aanjhan Ranganathan, Northeastern University, Boston, MA, USA
Handledare: Professor Panos Papadimitratos, Programvaruteknik och datorsystem, SCS; Professor Ragnar Thobaben, Teknisk informationsvetenskap
QC 20251212
Abstract
Global navigation satellite system (GNSS) och andra infrastrukturer för assisterad positionering tillhandahåller överallt närvarande, precisa positioner för cyber-physical system (CPS) — från autonoma fordon till location-based service (LBS)-applikationer i mobiltelefoner i vardagen. Fusionen av flera satellitkonstellationer, nätverksinfrastrukturer och ombordliggande sensorer gör positionslösningarna mer precisa och robusta än vad varje enskild lokaliseringsmetod kan erbjuda.
Avsaknaden av kryptografiskt skydd för GNSS-signaler, Wi-Fi-beacons och cellulära pilotsignaler gör dem dock sårbara för signalförfalskningsattacker. Även om systemen kan uppgraderas för att stödja autentisering, kan meaconing- och maskhålsattacker vidarebefordra och förfalska trådlösa signaler och därigenom manipulera positionsbestämningen. Ännu värre är att en angripare kan selektivt störa trådlösa signaler från specifika infrastrukturer för att tvinga CPS att falla tillbaka på mindre säkra signaler, vilka därefter kan förfalskas. På liknande sätt kan angriparen samordna attacker för att förfalska samtliga infrastrukturer.
Denna avhandling rör det breda området datatillförlitlighet för CPS, med fokus på säkerhet och motståndskraft vid lokalisering (positionering). Särskild tonvikt läggs på att säkra lokalisering baserad på GNSS, eftersom dessa är relevanta för en mängd moderna system — från smarta/uppkopplade fordon till smartphones och Internet-of-Things (IoT)-plattformar. Betydande insatser ägnas åt att upptäcka attacker mot positionsinformation och att tillhandahålla säker och tillförlitlig platsinformation även i närvaro av angripare och godartade fel (t.ex. i svåra utbredningsmiljöer). I vissa fall sker detta som en best-effort-lösning genom att utnyttja alternativa lokaliseringstekniker.
Dessa insatser omfattar design, analys, implementering och utvärdering av olika protokoll som hanterar GNSS-specifika attacker, andra attacker mot positioneringssignaler samt samtidiga attacker riktade mot GNSS och andra signaler. Metoderna är teoretiskt rigorösa och utvärderas genom detaljerade simuleringar, verkliga experiment och systemimplementation, och föreslår konkreta försvarsmekanismer.