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Advancing the Security of LDACS

Mäurer, Nils und Gräupl, Thomas und Schmitt, Corinna und Dreo-Rodosek, Gabrijela und Reiser, Helmut (2022) Advancing the Security of LDACS. IEEE Transactions on Network and Service Management. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/TNSM.2022.3189736. ISSN 1932-4537.

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Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9825724

Kurzfassung

The "Single European Sky" air traffic management master plan foresees the introduction of several modern digital data links for aeronautical communications. The candidate for long-range continental communications is the L-band Digital Aeronautical Communications System (LDACS). LDACS is a cellular, ground-based digital communications system for flight guidance and communications related to safety and regularity of flight. Hence, the aeronautical standards, imposed by the International Civil Aviation Organization (ICAO), for cybersecurity of the link and network layer, apply. In previous works, threat-and risk analyses of LDACS were conducted, a draft for an LDACS cybersecurity architecture introduced, algorithms proposed, and the security of a Mutual Authentication and Key Establishment (MAKE) procedure of LDACS formally verified. However, options for cipher-suites and certificate management for LDACS were missing. Also, previous works hardly discussed the topic of post-quantum security for LDACS. This paper proposes a cell-attachment procedure, which establishes a secure LDACS communication channel between an aircraft and corresponding ground-station upon cell-entry of the aircraft. Via the design of a hybrid LDACS Public Key Infrastructure (PKI), the choice of a pre-or post-quantum Security Level (SL) is up to the communications participants. With that, this work introduces a full LDACS cell-attachment protocol based on a PKI, certificates, certificate revocation and cipher-suites including pre-and post-quantum options. Evaluations in the symbolic model show the procedure to fulfill LDACS security requirements and a communications performance evaluation demonstrates feasibility, matching requirements imposed by regulatory documents.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/187783/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Advancing the Security of LDACS
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Mäurer, NilsNils.Maeurer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1324-7574NICHT SPEZIFIZIERT
Gräupl, ThomasThomas.Graeupl (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7864-774XNICHT SPEZIFIZIERT
Schmitt, Corinnacorinna.schmitt (at) unibw.dehttps://orcid.org/0000-0002-4118-1878NICHT SPEZIFIZIERT
Dreo-Rodosek, Gabrijelagabi.dreo (at) unibw.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Reiser, Helmuthelmut.reiser (at) lrz.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:11 Juli 2022
Erschienen in:IEEE Transactions on Network and Service Management
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1109/TNSM.2022.3189736
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
Name der Reihe:Recent Advances in Network Security Management
ISSN:1932-4537
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Cybersecurity, Authentication, Key Establishment, LDACS, Post-Quantum Cryptography, Tamarin, FACTS2, Communications Performance
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Luftverkehr und Auswirkungen
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AI - Luftverkehr und Auswirkungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Cybersicherheitszentrierte Kommunikation, Navigation und Überwachung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Kommunikation und Navigation
Institut für Kommunikation und Navigation > Nachrichtensysteme
Hinterlegt von: Mäurer, Nils
Hinterlegt am:23 Aug 2022 13:34
Letzte Änderung:24 Jan 2023 18:49

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