I AE S In t er na t io na l J o urna l o f   Art if icia l In t ellig ence   ( I J - AI )   Vo l.   15 ,   No .   1 Feb r u ar y   2 0 2 6 ,   p p .   972 ~ 986   I SS N:  2 2 5 2 - 8 9 3 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijai.v 15 .i 1 . p p 9 7 2 - 9 8 6          972     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij a i . ia esco r e. co m   Unma nned  a eria v ehicle sy stems:  k ey  ma na g ement and  intrusio n respo ns e t ech niques       Reshm a   C.   So na wa ne 1 ,   A.   M uthuk rish na n 2   1 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   V e l   T e c h   R a n g a r a j a n   D r .   S a g u n t h a l a   R &D   I n st i t u t e   o f   S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   C h e n n a i ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   C o m mu n i c a t i o n   En g i n e e r i n g ,   V e l   Te c h   R a n g a r a j a n   D r .   S a g u n t h a l a   R &D   I n st i t u t e   o f   S c i e n c e   a n d   Te c h n o l o g y ,   C h e n n a i ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u l   27 2 0 2 4   R ev is ed   No v   14 2 0 2 5   Acc ep ted   Dec   15 2 0 2 5       P ro tec ti n g   i n fo rm a ti o n   is  c ru c i a fo u n m a n n e d   a e rial  v e h icl e   ( UAV )   n e two rk   c o m m u n ica ti o n s,   p a rti c u larly   d u ri n g   d e li c a te  tas k s   su c h   a s   su rv e il lan c e   a n d   re c o n n a issa n c e .   Wh il e   e n c r y p ti o n   sa fe g u a rd d a t a   p riv a c y ,   m a n a g in g   a n d   d istri b u ti n g   k e y i n   UA se tt in g s p o se sig n ifi c a n c h a ll e n g e s   d u e   to   th e   v e h icle s'   m o b il it y   a n d   li m it e d   p ro c e ss in g   p o we r.   Th i re se a rc h   p ro p o se a n   e fficie n k e y   m a n a g e m e n sc h e m e   u ti li z i n g   e ll ip ti c   c u rv e   c ry p to g ra p h y   (ECC)   a n d   b il i n e a p a iri n g s,  c o m p lem e n ted   b y   a   li g h twe ig h t   in tru si o n   d e tec ti o n   s y ste m   (IDS) .   Th e   m e th o d   e m p lo y b e h a v io r - b a se d   a n o m a ly   d e tec ti o n ,   u sin g   c lu ste r - b a se d   wa tch d o g s   a n d   tru st   a ss e ss m e n to   id e n ti f y   a n d   iso late   h a rm fu n o d e s.  Ad d it i o n a ll y ,   a p p ly i n g   c o m p re ss io n   tec h n iq u e b e f o re   e n c r y p ti o n   h e l p t o   re d u c e   tra n sm issio n   lo a d .   S imu latio n   in   NS 2   d e m o n stra tes   p e rfo rm a n c e   imp ro v e m e n ts  o 6 - 1 0 %   i n   t h ro u g h p u t,     4 - 6 %   in   p a c k e d e li v e r y   ra ti o   ( P DR) ,   a n d   a   1 3 - 1 7 %   re d u c ti o n   in   d e lay   c o m p a re d   to   e ll i p ti c   c u r v e   c ry p to g ra p h y   Diffie He ll m a n   ( EC CDH )   a n d   p a irwise   e n c ry p ti o n   m e th o d s.   K ey w o r d s :   E llip tic  cu r v en c r y p tio n   E n er g y   co n s u m p tio n   I n tr u s io n   d etec tio n   s y s tem   Ma licio u s   n o d es   Pair wis k ey   g en er atio n   Secu r co m m u n icatio n   Un m an n ed   ae r ial  v eh icles   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   R esh m C .   So n awa n e   Dep ar tm en t o f   C o m p u ter   Scie n ce   an d   E n g in ee r in g   Vel  T ec h   R an g ar ajan   Dr .   Sag u n th ala  R & I n s titu te  o f   Scie n ce   an d   T ec h n o l o g y   C h en n ai,   I n d ia   E m ail:  r esh m ag o ld @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O   Un m an n ed   ae r ial  v e h icles,  also   k n o wn   as  UAVs,  ar cr u cial  f o r   m o d e r n   ap p licatio n s   s u ch   as   en v ir o n m en tal  m o n ito r in g ,   d is aster   r esp o n s e,   an d   m ilit ar y   ac tiv ities   [ 1 ] ,   [ 2 ] .   No n eth eless ,   th eir   f lex ib ilit y   an d   r elian ce   o n   wir eless   co m m u n icatio n   ex p o s th em   to   v u l n e r ab ilit ies  s u ch   as  d ata   b r ea c h es,  jam m in g ,   an d   node - lev el   attac k s   [ 3 ] ,   [ 4 ] .   A s   r esu lt,  en s u r in g   s ec u r e,   ef f icien t,  an d   s ca lab le  co m m u n icatio n   p r o t o co ls   is   cr itical  to   th d ep e n d ab ilit y   a n d   r esil ien ce   o f   UAV  n etwo r k s   [ 5 ] ,   [ 6 ] .   C o n v en tio n al   cr y p t o g r ap h y   alg o r ith m s ,   wh ile  ef f icien t,  a r r eso u r c e - in ten s iv an d   u n s u itab le  f o r   UAVs  with   lim ited   p r o ce s s o r   an d   e n er g y   ca p ab ilit ies  [ 7 ] ,   [ 8 ] .   L ig h tweig h en c r y p tio n   a p p r o ac h es,  s u ch   as  ellip tic  c u r v e   cr y p to g r a p h y   ( E C C ) ,   s tr ik a   b alan ce   b etwe en   ef f icien cy   a n d   s ec u r ity   [ 9 ] ,   [ 1 0 ] .   No n et h eless ,   m er g in g   k e y   m an a g e m en an d   i n tr u s io n   d etec tio n   in to   u n if ied   f r am e wo r k   r em ain s   s u b s tan tial  d if f icu lty ,   wh ich   th is   s tu d y   ad d r ess es  b y   u tili zin g   d u al - lay er e d   s ec u r ity   a p p r o a ch .   An o th e r   ch allen g with   UAV  n etwo r k s   is   d etec tin g   h ar m f u ac tio n s .   I n tr u s io n   d etec tio n   s y s tem s   ( I DS) ,   s p ec if ically   W atch d o g   m eth o d s ,   h av e   b ee n   u s ed   to   id en tify   o d d   b e h av io r   in   UAV   s y s tem s .   No n eth eless ,   th ese  s y s tem s   u s u ally   en co u n ter   d if f icu lties   wh e n   co n f r o n ted   with   s o p h is ticated   o r   co o r d in ated   attac k s ,   p ar ticu lar ly   in   h ig h - m o b ilit y   s ce n ar io s   wh er U AVs  r eg u lar ly   s h if p o s itio n s   [ 1 1 ] ,   [ 1 2 ] .   T h m o s r ec en r esear ch   h as  f o cu s ed   o n   I DS  co n ce p ts   b ased   o n   c lu s ter in g ,   in   wh ich   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Un ma n n ed   a eria l v eh icle  s ystems :   ke ma n a g eme n a n d     ( R esh ma   C .   S o n a w a n e)   973   c lu s ter   h ea d s   co llect  an d   an aly ze   d ata  to   im p r o v d etec tio n   ac cu r ac y   an d   r esp o n s tim es   [ 1 3 ] ,   [ 1 4 ] .   Ho wev er ,   th is   s tr ateg y   in tr o d u ce s   p o ten tial  wea k n ess r ely in g   en tire l y   o n   s in g le  clu s ter   h ea d   m a y   r esu lt  in   s in g le   f ailu r p o i n t,  r ed u cin g   th e   n et wo r k ' s   r esil ien ce   [ 1 5 ] ,   [ 1 6 ] .   T o   ad d r ess   th ese  s h o r tco m in g s ,   th I - W atch d o g   s y s tem   was  d esig n ed ,   wh ich   im p r o v es  d etec tio n   p r ec is io n   b y   c o m b in in g   clu s te r - b ased   I DS  with   ex tr a   m o n ito r in g   ca p ab ilit ies.  T h is   in teg r at ed   s tr ateg y   r ed u ce s   m is tak r ates  an d   im p r o v es  t h ef f icac y   o f   in tr u s io n   d etec tio n   [ 1 7 ] ,   [ 1 8 ] .   No n eth eless ,   m o r c o m p r e h en s iv e   s y s tem   is   r eq u ir ed   to   in te g r at k ey   m an ag e m en a n d   b r ea c h   d etec tio n   in to   u n if ied   f r a m ewo r k ,   wh ich   h as  b ee n   m is s ed   in   p r ev io u s   r esear ch .   T h cu r r en s tu d y   f o c u s es  o n   eith er   p r im ar y   m a n ag em en o r   i n d ep e n d en t   v io latio n   d etec tio n ,   r esu ltin g   in   tr a d e - o f f s   b etwe en   s ec u r ity   an d   o p e r atio n al  e f f icien c y   [ 1 9 ] ,   [ 2 0 ] .   T h is   r esear ch   ad d r ess es  an   ex is tin g   g a p   b y   in tr o d u ci n g   a   d u al - lay er ed   s ec u r ity   f r am ew o r k   th at   co m b in es  lig h tweig h k ey   m a n ag em en with   in tr u s io n   d etec tio n .   W h il m an y   ea r lier   s tu d ies  h av t ac k led   th ese  is s u es   s ep ar ately ,   r esu ltin g   in   p ar ti al  s o lu tio n s ,   th is   n ew  m o d el  in teg r ates  b o th   asp ec ts   u s i n g   b ilin ea r   p air in g   cr y p to g r ap h y   u s in g   ellip tic  cu r v es,  d esig n ed   f o r   lo w - p o w er   UAV  s et tin g s   an d   b eh av i o r - b ased   d etec tio n   with in   clu s ter ed   UAV  s ce n ar i o s .   T h is   u n i f ied   a p p r o ac h   is   c r u cial  f o r   ap p licatio n s   th at  ar r eso u r ce - lim ited ,   m o b ile,   an d   s en s itiv to   d ela y s   [ 2 1 ] ,   [ 2 2 ] .   A d d itio n ally ,   th is   s tu d y   b u ild s   o n   p r e v io u s   d ev elo p m en ts   in   k e y   s etu p   s y s tem s ,   wh ich   u s m u lti - s tep   ap p r o ac h   f o r   s af eg u a r d in g   UAV  co m m u n icatio n s .   E ac h   UAV  n o d is   ass ig n ed   an   i d en tific atio n   n u m b er   an d   p r e - d is tr ib u ted   d ig itally   s ig n ed   k e y s ,   allo win g   f o r   m u tu al  au th o r izatio n   th r o u g h   s af p r iv ate  k ey   a g r ee m en ts .   R eg u lar   k e y   r e f r esh es  im p r o v s ec u r ity   o v er   tim b y   ad d r ess in g   p o ten tial  wea k n ess es   [ 2 3 ] ,   [ 2 4 ] .   Ho wev er ,   t h tech n iq u c o n f r o n ts   d if f icu lties   s u ch   as  th d if f icu lty   o f   ea r ly   d is tr ib u tio n   o f   k ey s   an d   s ig n if ican co m p u tin g   co s ts ,   esp ec ially   in   f lex ib le  o r   ad   h o c   UAV  s y s tem s .   L ik ewise,   s to ch asti k ey   p r e - d is tr ib u tio n   s tr ateg ies  im p r o v e   s ca lab ilit y   an d   r o b u s tn ess   f o r   n o d ca p tu r e;  n e v er th eless ,   th ey   b r in g   d if f icu lties   lik k ey   m is m atch   an d   co m m u n i ca tio n   co s d u r in g   th c r u ci al  d is co v er y   p h ase     [ 2 5 ] ,   [ 2 6 ] .   Alth o u g h   s ev er al  wr iter s   o f f er ed   in teg r ated   s y s tem s ,   th er is   s till   d em an d   f o r   m o r c o m p lete   ap p r o ac h   [ 2 7 ] ,   [ 2 8 ] T h ese  is s u es  ar a d d r ess ed   b y   a   n o v el  k ey   ad m i n is tr atio n   s tr ateg y   f o r   UAVs,  wh ich   m ay   in cr ea s co m p u tin g   co m p lex ity .   I n   o r d er   to   im p r o v th d ep en d a b ilit y   an d   f lex ib ili ty   o f   UAV  ae r ial  co m m u n icatio n   n etwo r k s ,   r ec en r esear ch   h as  id en tifie d   s af an d   p o r ta b le  k ey   m an a g em en tech n iq u es  th at  f r eq u e n tly   m ak e   u s o f   b l o ck ch ain - s u p p o r ted   s y s tem s   [ 2 9 ] .   Fu r th e r m o r e ,   ad v an c em en ts   in   ar tific ial   in tellig en ce - p o wer e d   k ey   m an ag em en t a lg o r ith m s   s u g g est th at  p r o ce s s in g   co s ts   co u ld   b d ec r ea s ed   wh ile  s til l   m ee tin g   s tr in g en t saf ety   s tan d ar d s   f o r   UAV  co m m u n icatio n   n etwo r k s   [ 3 0 ] ,   [ 3 1 ] .   T h is   s tu d y   b r in g s   th r ee   im p o r tan co n tr ib u tio n s i )   a   m o r e   ef f ec tiv e   p air wis k e y   a d m i n is tr atio n   p r o to co l   f o r   UAV   n etwo r k s ,   ii )   m o d if ied   I - W atch d o g   d etec tio n   an d   p r ev en tio n   m o d el  b ased   o n   UAV   co llectio n s ,   an d   iii )   v er if ied   i m p r o v e m en ts   in   p er f o r m an ce   v ia  NS - all - in - o n 2 . 3 5   ( NS2 )   m o d elin g ,   s h o win g   d im in is h ed   d ela y ,   u p g r ad ed   d eliv er y   o f   p ac k ets  r atio s ,   a n d   less er   u s ag o f   e n er g y   in   U AV  in ter ac tio n   f o r   ch an g in g   s ec u r ity - cr itical  u s ag es.  T h f o llo win g   p o r tio n s   o f   th is   wo r k   ar g r o u p ed   as  f o llo ws:   s ec tio n   2   d is cu s s es  th p r o p o s ed   s y s te m ,   in clu d in g   t h in ter ac tio n   an d   attac k in g   m o d els,  as  wel as  th alg o r ith m ic   s k etch .   T h e   s ec tio n   3   p r o v id e s   co m p a r ativ ev al u atio n   o f   p r o jecte d   r esear ch   a n d   r ec en d ev elo p m e n ts .   T h e   s ec tio n   4   co m p r is es th wo r k ' s   r esu lts   an d   d is cu s s io n ,   f o llo w ed   b y   a   co n s tr u ctiv c o n clu s io n   in   th s ec tio n   5 .       2.   M E T H O D   T h is   r esear ch   aim s   to   en h an c th s ec u r ity   an d   en e r g y   ef f i cien cy   o f   ad   h o UAV  n etwo r k s ,   wh ich   ty p ically   em p lo y   I E E E   8 0 2 . 1 1   an d   8 0 2 . 1 5 . 4   s tan d ar d s .   T r a n s p o r lay er   s ec u r ity   ( TLS )   a n d   in ter n et  p r o to co l   s ec u r ity   ( I Ps ec )   ar s o p h is ticated   p r o to co ls ,   b u th ey   ar e   to o   d em an d i n g   f o r   r eso u r ce - co n s tr ain ed   UAV  s y s tem s .   T h u s ,   th is   p ar t p r o v id es th f r am ewo r k   o f   th s y s tem ' s   ar ch itectu r ( p r o p o s ed   s y s tem   an d   co n ce p t u al   p er s p ec tiv e) ,   i n clu d in g   m o d el   d etails  f o r   en cr y p tio n   an d   att ac k   d etec tio n .   Ou r   s tr ateg y   c o m b in es  a   d y n am ic  k ey   m a n ag em en t   p r o to co b ased   o n   ellip tic  cu r v p ai r in g   w ith   s m ar watc h d o g   s y s tem   to   d etec m alicio u s   UAV  n o d es  v ia  tr u s s co r in g   an d   p ac k et  f o r war d in g   an aly s is   u s in g   th I - W atch d o g   m ec h an is m .   T h s y s tem   h as  th r ee   s tag es:  in itia en cr y p tio n   at  th s o u r ce ,   in tr u s io n   d e tectio n   u s in g   th watc h d o g ,   a n d   en er g y - ef f icie n co m m u n icatio n .   E ac h   lev el  is   d esig n ed   to   im p r o v e   s ec u r ity   an d   n etwo r k   p e r f o r m a n ce   wh ile  k ee p i n g   co m p u tatio n al   n ee d s   m in im al.   T o   aid   in   e x ec u tio n ,   th ese  co m p o n en ts   ar e   ex p lain ed   u s in g   s tr atif ied   alg o r ith m s   an d   v is u al  r ep r esen tatio n   v ia  ar ch itectu r al  m o d els .     2 . 1 .     P r o po s ed  s y s t em   Her e,   we  in tr o d u ce   an   en cr y p tio n   m eth o d   th at  u tili ze s   d u al  k ey   cr ea tio n   s y s tem   to   p r o tect  UAV   co m m u n icatio n s .   E v er y   n etwo r k   n o d r ec eiv es  d is tin ct  id en tific atio n   co d ( I D) ,   in c o r p o r atin g   b o th   MA C   an d   I a d d r ess es,  wh ich   s er v e   as  cr u cial  elem en ts   in   th e n c r y p tio n   p r o ce d u r e.   T h s u g g es ted   m eth o d   cr ea tes   p air ed   k ey s ,   en a b lin g   t h s o u r ce   n o d e   to   c h o o s t h f o llo win g   h o p   n o d an d   estab lis h   s ec u r co m m u n icatio n .   T h is   f r am ewo r k   im p lem en ts   co m b in e d   en cr y p tio n   ap p r o ac h   wh er E C C   m an ag es  s ec u r k ey   n eg o tiatio n ,   wh ile  s y m m etr ic  en cr y p tio n s u ch   as  ad v an ce d   en c r y p ti o n   s tan d ar d   ( AE S) p r o ce s s es  th p r im ar y   d ata   en cr y p tio n .   T h is   b len d   s u cc es s f u lly   m ain tain s   eq u ilib r iu m   b etwe en   th p r o ce s s in g   ef f icien cy   o f   s y m m etr ic   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,   Vo l.  15 ,   No .   1 Feb r u ar y   20 26 972 - 9 8 6   974   alg o r ith m s   an d   th e   s tr o n g   k ey   ex ch a n g ca p ab ilit ies  o f   asy m m etr ic  tech n iq u es.  W h en   n etwo r k   ca p ac ity   ex p an d s ,   o b s tacle s   lik k ey   s y n ch r o n izatio n ,   co m p lex ity   co n tr o l,  an d   d ela y s   ca u s ed   b y   p ac k et  lo s s   m ay   af f ec s ec u r d ata  tr an s m is s io n .   T o   ad d r ess   th ese  is s u es,  r ed u n d an cy   v e r if icatio n   is   im p lem en ted   to   m ain tain   s y n ch r o n izatio n .   E n h an ce d   e n cr y p tio n   m eth o d s   ar also   u s e d   to   m in im ize   p r o ce s s in g   tim es  an d   p e r f o r m an ce   r estrictio n s .   T h en cr y p tio n - d r iv en   co m m u n icatio n   f r am ew o r k   is   d ep icted   in   Fig u r 1 .   I n   th is   p ar ad ig m ,   th s o u r ce   n o d S N   ch o o s es th d esti n atio n   n o d e .   T h e n cr y p tio n   p r o ce s s   is   s p ec if ied   b y   ( 1 ) .        ( ,    ( ) ) ,   ( 1 )     E n s u r in g   th at  o n ly   t h d esti n at io n   n o d with   th c o r r ec t I c an   d ec r y p t th m ess ag u s in g   ( 2 ) .         ( ,    (  ) )   ( 2 )     T h is   tech n iq u e   p r o h ib its   u n ap p r o v ed   n o d es  f r o m   o b tai n in g   d ata,   h e n ce   m ain tain i n g   s ec r ec y .   Ma in tain in g   s tab le  n o d I Ds  an d   u p g r ad in g   th k e y   en cr y p tio n   in   v ar iab le  UAV  s ce n ar io s   with   ch an g in g   o r   m o m en tar ily   u n a v ailab le  n o d e s   was  s ig n if ican p r o b lem .   T o   s o lv t h is ,   we  d e v elo p ed   an   af f o r d a b le  id e n tity   v er if icatio n   tech n iq u e   th at  s u c ce s s f u lly   p r o tects  n o d r e p u tat io n   in teg r ity   an d   im p r o v es  s y s tem   s ec u r ity   u n d er   d y n am ic  s ettin g s .   Fig u r 1   d e m o n s tr ates  h o co m p r ess io n   i s   p er f o r m e d   b e f o r e n cr y p tio n   to   r ed u ce   p ay l o ad   s ize  an d   cu t d o wn   o n   tr an s m is s io n   d elay s   b y   g en e r atin g   u n iq u p air wis k ey s   f o r   co m m u n i ca tio n   b etwe en   th e   s o u r ce   an d   d esti n atio n   UAV  n o d es,  u tili zin g   n o d I Ds to   e n s u r th s af ety   o f   th e x ch an g e s .       2 . 2 .     At t a c k   identif ica t io n mo del   T h attac k   d etec tio n   m o d el  id en tifie s   r o g u s ites   in   n etwo r k   v ia  watc h d o g   s y s tem   eq u i p p ed   with   UAV  b r o ad ca s ca p ab ilit ies.  Fig u r 2   illu s tr ates  th en h a n ce d   I - W atch d o g   m o d el.   I n   th is   s etu p ,   clu s ter   lead er s   o v er s ee   d ata  tr an s m is s io n s   an d   d etec h ar m f u n o d es  b y   id e n tify in g   b eh a v io r al   an o m alies  th r o u g h   r ep o r ts   f r o m   UAV  co lleag u es.               Fig u r 1 .   Secu r e   d ata  tr an s m is s io n   m o d el  b etwe en   s o u r ce   an d   d esti n atio n   UAV  n o d es   Fig u r 2 .   Pro p o s ed   s y s tem   m o d el  f o r   d etec tin g   m alicio u s   n o d es in   UAV       2 . 3 .     Secure   hy brid encr y ptio n a nd   intr us io n det ec t io n a l g o rit hm   f o UAV  co mm un ica t io ns   2 . 3 . 1 .   Co ncept ua f ra m ewo r k   As  p er   th p r o p o s ed   f r am ewo r k ,   ad ap tiv m o n ito r in g   p atter n s   an d   f lex ib le  p ac k et  r o u tin g   m ec h an is m s   ar u s ed   in   UAV  n etwo r k s   r eg ar d in g   p r ec is io n ,   s ec u r ity ,   an d   a d ap tab ilit y .   T h is   ap p r o ac h   r ed u ce s   f alse  aler ts   an d   wr o n g   n o d cl ass if icatio n   s ig n if ican tly .   B asi ca lly ,   th I - W atch d o g   s y s tem   u s es  clu s ter   h ea d s   as  th m ain   m o n ito r in g   p o in t s   th at  d etec p r o b lem s   an d   is o late  b ad   n o d es.  I t' s   th s am as  h av in g   s m ar g u ar d s   th at  watc h   f o r   s u s p i cio u s   ac tiv ity   an d   b lo ck   h ar m f u elem en ts .   UAV  n etwo r k s   h av ch an g i n g   s tr u ctu r es  wh er n o d es  k ee p   j o in in g   an d   leav in g   cl u s ter s ,   wh ich   s u r ely   m ak es  it  d if f icu lt  to   m ain tain   s tab le  clu s ter   lead er s h ip .   Mo r eo v er ,   th is   d y n am ic  n atu r cr ea tes  m ajo r   ch allen g es  in   en s u r in g   r eliab le  n etwo r k   m an ag em en t.  T o   s o lv th is   p r o b lem ,   f le x ib le  r e - clu s ter in g   m eth o d s   ar u s ed   to   ch an g lead er s h ip   r o les  au to m atica lly ,   wh ich ,   to   g r e ater   ex ten t,  p r o v i d es  th n etwo r k   its elf   r em ain s   s tab le  with   less   m an u al  wo r k .   T h is   f lex ib ilit y   ac t u ally   s u p p o r ts   s af co m m u n icatio n   a n d   tr u s t - b ased   d ea ls   ac r o s s   all  UAV  n o d es.  T h e   f r am ewo r k   d ef i n itely   u s es  t wo - lev el  s y s tem   th at  c o m b in e s   s ec u r d ata  s en d in g ,   r ea l - tim th r ea f i n d in g ,   an d   en er g y   s av i n g   to   m ak UAV  n etwo r k s   s tr o n g er .     2 . 3 . 2 .   Alg o rit hm   T h i s   s e c t i o n   o u t li n e s   t h e   t e c h n iq u e s   u s e d   i n   t h e   p r o p o s e d   s a f e   h y b r i d   e n c r y p t i o n   a n d   I D S .   A lg o r i t h m   1   f o cu s es  o n   h y b r i d   en cr y p tio n   an d   e n er g y - ef f icie n co m m u n icatio n ,   ass ig n in g   ea ch   UAV  n o d u n iq u e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Un ma n n ed   a eria l v eh icle  s ystems :   ke ma n a g eme n a n d     ( R esh ma   C .   S o n a w a n e)   975   id en tific atio n   an d   g e n er atin g   lig h tweig h k ey   p air s   with   E C C   to   en ab le  s af d ata  t r an s f er .   T h e   em b e d d ed   watc h d o g   m ec h an is m   m o n ito r s   all  n o d es  f o r   h ar m f u ac tiv ities .   Alg o r ith m   2   b u ild s   o n   th is   f o u n d atio n   b y   in teg r atin g   k ey   m an a g em en t   an d   im p r o v ed   watc h d o g   d etec tio n .   I t   ass ess es  in ter m ed iate  n o d es  in   clu s ter ed   UAV  n etwo r k s   u s in g   tr u s t - b ased   tech n iq u e,   allo win g   f o r   d ep en d ab le  n etwo r k   o p er atio n s .   C lu s ter   ch ief s   ar e   co n s tan tly   u p d atin g   tr u s s co r es  to   en s u r s af co m m u n ica tio n   an d   b alan ce   en e r g y   u s ag e.   T o g eth er ,   th ese   alg o r ith m s   cr ea te  lig h tweig h s ec u r ity   ar ch itectu r e   th at  i m p r o v es  d ata  i n teg r ity ,   d ep en d ab ilit y ,   an d   en er g y   ec o n o m y .   E llip tic  cu r v c r y p to g r ap h y   Dif f ie Hellm an   ( E C C D H)   is   u s ed   f o r   s af p air wis k ey   cr ea tio n ,   wh er ea s   b ilin ea r   p air in g s   p r o v id g r o u p   k e y s   f o r   tr u s two r th y   n o d es  in   ea ch   clu s ter ,   allo win g   f o r   s ca lab le  an d   s ec u r o p er atio n s .   T h e   A l g o r i t h m   1   s ec u r ely   tr an s f er s   m es s ag es  ac r o s s   UAV  n o d es  wh ile  u s in g   v er y   litt le   en er g y .   T h n ex t a lg o r ith m   co m b in es E C C - b ased   k ey   g e n er atio n   an d   tr u s t - b ased   an o m aly   d etec tio n .     Alg o r ith m   1 .   Hy b r id   en cr y p tio n   with   E C C   an d   en er g y - ef f icie n t c o m m u n icatio n   I n p u t: So u r ce   n o d ( S),   Destin atio n   n o d ( D) ,   Me s s ag ( m s g )   Ou tp u t: E n cr y p ted   m ess ag ( M) ,   Dec r y p ted   m ess ag ( m s g )   Ph ase  1 : Setu p   1 .   Giv ev er y   UAV  n o d d is tin ct  id en tifie r   ( I D) ,   lik an   I P o r   MA C   ad d r ess .   2 .   C h o o s s o u r ce   n o d e   S a n d   d esti n atio n   n o d e   D.   Ph ase  2 : M ess ag en cr y p tio n   at  s o u r ce   3 .   C r ea te  p air wis k ey   u tili zin g   th d esti n atio n   n o d e' s   id en tity   ( I D_ D) .   4 .   E n co d th m ess ag m s g   wi th   th cr ea ted   k ey   K:  ←  E n cr y p t ( m s g ,   K) .   5 .   Sen d   th en co d ed   m ess ag f r o m   S to   D.   Ph ase  3 : M ess ag d ec r y p tio n   at  d esti n atio n   6 .   Destin atio n   n o d o b tain s   th en co d e d   m ess ag M.   7 .   Dec o d with   k ey   K:  m s g   ←  Dec r y p t( M,   K) .   8 .   E x tr ac t th e   o r ig in al   m ess ag m s g .   Ph ase  4 : T h r ea d etec tio n   ( I - W atch d o g )   9 .   No d tr a n s m its   d ata  to   n o d C   th r o u g h   n o d B .   1 0 .   No d e   o b s er v es wh et h er   B   r elay s   th p ac k et  to   C .   1 1 .   I f   B   r elay s   p r o p er ly   →  lab el  as tr u s two r th y .   1 2 .   Oth er wis →  lab el  as m alicio u s   an d   aler t c lu s ter   h ea d .   1 3 .   C lu s ter   h ea d   r em o v es f la g g ed   n o d es f r o m   th n etwo r k .   Ph ase  5 : E n er g y   m an ag e m en t   1 4 .   C o m m u n icatio n   g ets r e d ir ec ted   th r o u g h   lo w - en er g y - co s t   r o u tes id en tifie d   u s in g   r em ai n in g   en er g y   tab les.   1 5 .   R ep ea t step s   3 1 4   r eg u lar l y   to   p r eser v s ec u r ity   an d   en e r g y   b alan ce     Alg o r ith m   2 .   T r u s t - b ased   watc h d o g   d etec tio n   with   e n h an ce d   k ey   m an a g em en t   I n p u t: So u r ce   n o d ( S),   Destin atio n   n o d ( D) ,   Me s s ag ( m s g ) ,   C lu s ter   h ea d   ( C H)   Ou tp u t: Pr o tecte d   co m m u n icat io n ,   m alicio u s   n o d r e m o v al     E n cr y p tio n   an d   t r an s m is s io n   1 6 .   Set u p   S a n d   with   d is tin ct  I Ds.   1 7 .   C r ea te  p air wis k ey   u t ilizin g   I D_ D.   1 8 .   E n c o d d ata:  ←  E n cr y p t( m s g ,   K) .   1 9 .   T r a n s f er   f r o m   S →  D.   Dec r y p tio n   2 0 .   Destin atio n   n o d o b tain s   M.   2 1 .   Dec o d e:   m s g   ←  Dec r y p t( M,   K) .   2 2 .   Deliv er   th e   d ec o d ed   m ess ag e.   E n h an ce d   watc h d o g   d etec tio n   2 3 .   No d e   tr an s m its   d ata  to   n o d B   m ea n t f o r   n o d C .   2 4 .   No d e   m o n ito r s   B 's r elay in g   b eh a v io r .   2 5 .   I f   B   r elay s   →  lab el  B   as r eliab le.   2 6 .   Oth er wis →  lab el  B   as q u esti o n ab le.   2 7 .   C lu s ter   h ea d   ass ess es o v er all  tr u s t r atin g s .   2 8 .   I f   tr u s t r atin g   <   lim it →  r em o v th n o d e .   2 9 .   Sh ar t h u p d ated   clu s ter   t ab le  to   p r eser v e   r o u tin g   r eliab i lity     2 . 4 .     Sim ula t i o a nd   ex periment a l set up   T h s im u latio n s   u s in g   a   n et wo r k   s im u lato r   2   ( NS2 ,   v er   2 . 3 5 )   o n   a   L in u x   p latf o r m   s h o wed   t h ef f icac y   o f   th e   p r o p o s ed   s af h y b r id   e n cr y p tio n   as  well  as  in tr u s io n   d etec tio n   s o lu tio n .   T h e   s im u latio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,   Vo l.  15 ,   No .   1 Feb r u ar y   20 26 972 - 9 8 6   976   in ten d ed   to   r ep licate  a   clu s ter ed   UAV  ad   h o n etwo r k   with   v ar y i n g   n o d m o b ilit y .   T h t r an s m is s io n   r an g es   wer v ar ied   to   ev alu ate  th p r o p o s ed   m eth o d   in   ac tu al  o p e r a tio n al  co n d itio n s .     2 . 4 . 1 .   Sim ula t io t o po l o g y   p r elim in ar y   s etu p   o f   3 0   UA n o d es  was  b u ilt,  with   p lan s   to   ex ten d   to   s ca lab le  ar r a n g em en u p   to   5 0 0   n o d es.  T h n o d es  wer r an d o m l y   ar r a n g ed   th r o u g h o u 1 0 0 0 × 1 5 0 0   m   a r ea .   E a ch   UAV  f ea tu r ed   a   wir eless   in ter f ac th at  f o llo w ed   th I E E E   8 0 2 . 1 1   MA C   p r o to co an d   u s ed   th two - r ay   g r o u n d   p r o p ag atio n   m o d el  to   r e p licate  r ea lis tic  s ig n al  b eh av io r Ad h o o n - d em an d   d is tan ce   v ec to r   ( AODV ) ,   alo n g   with   d esti n atio n - s eq u en ce d   d is tan c v ec to r   ( DSDV )   alg o r ith m s   f o r   r o u tin g ,   wer e   u s ed   f o r   th d is co v er y   o f   r o u tes   an d   m ain ten a n ce   d u r in g   c o m m u n icatio n .     2 . 4 . 2 .   T ra f f ic  co nfig ura t io n   T h UAV  n etwo r k   was  s im u lated   u s in g   c o n s tan b it  r at ( C B R )   an d   Po is s o n   b it  r a te  ( PB R )     tr af f ic  m o d els  to   r ef lect  d if f e r en co m m u n icatio n   d em an d s .   T h p ac k et  s ize  was  s et  to   1 0 0 0   b y tes .   E v e r y   s im u lated   s ce n ar io   was  r u n   f o r   2 5   s ec o n d s   to   en s u r c o n s tan tr ac k in g   o f   s y s tem   p er f o r m an ce   ac r o s s   v ar ied   tr af f ic  p atter n s .       2 . 4 . 3 .   P er f o r m a nce  m et rics   T h s u g g ested   f r am ew o r k ' s   u s ef u ln ess   was  ev alu ated   u s in g   f o u r   k ey   p er f o r m a n ce   m etr i cs:  en d - to - en d   d elay ,   p ac k et  d eliv er y   r a tio   ( PDR ) ,   th r o u g h p u t,  an d   e n er g y   c o n s u m p tio n .   T h ese  p a r am eter s   ass es s   th e   r eliab ilit y ,   r esp o n s iv en ess ,   an d   en er g y   ef f icien cy   o f   UAV  co m m u n icatio n   u s in g   s ec u r h y b r id   en cr y p tio n .   T h p r o p o s ed   s o lu tio n   was  co m p ar ed   to   ex is tin g   ap p r o a ch es,  s u ch   as  r an d o m   k e y ,   p air wis k ey ,   an d   E C C DH,   to   d em o n s tr ate  im p r o v em en ts   in   v a r io u s   ass ess m e n t m ea s u r es.   i)   E n d - to - e n d   d elay   ( m s ) en d - to - en d   d elay   is   th av e r ag ti m it  tak es  f o r   a   d ata  p ac k et   to   g o   f r o m   its   o r ig in   UAV  n o d e   to   its   d esti n atio n   o v e r   th e   n etwo r k .   I ac c o u n ts   f o r   all  p o ten tial  d ela y s ,   in clu d in g   th e   tr an s f er ,   p r o p a g atio n ,   p r o ce s s in g ,   p lu s   q u eu in g   at  t h in ter m ed iate  n o d es.  I n   UAV  c o m m u n icatio n s ,   a   s h o r ter   en d - to - e n d   late n cy   s u g g ests   m o r e   ag ile  s y s tem ,   wh ich   is   cr itical  f o r   r ea l - tim e   o p er atio n s   lik e   s u r v eillan ce   an d   r ec o n n aiss an ce .   T h e   p r o p o s ed   h y b r id   en c r y p tio n   an d   I DS   r ed u ce s   late n cy   b y   u s in g   lig h tweig h en cr y p tio n ,   im p r o v ed   r o u tin g ,   an d   f ewe r   r etr a n s m is s io n s .   I n   s ec u r UAV  ad   h o n etwo r k s ,   th o p tim al  en d - to - en d   d elay   f o r   ea ch   h o p   is   less   th an   1   m illi s ec o n d ,   with   to tal  n etwo r k   d elay   o f     10 - 2 0 % less   th an   tr ad itio n al  E C C - b ased   s y s tem s .   ii)   PDR   ( %):   t h PD R   is   th p r o p o r tio n   o f   d ata  p ac k ets  th at  ar s u cc ess f u lly   r ec eiv ed   at  th d esti n atio n   r elativ to   th to tal  n u m b er   o f   p ac k ets  s en f r o m   th s o u r ce .   I ass es s es  th r eliab ilit y   an d   ef f icac y   o f   th e   ex ch an g o f   in f o r m atio n   p r o to co l.  Ma in tain in g   h ig h   PDR   i n   UAV  n etwo r k s   en s u r es  d ata  in teg r ity   an d   r o b u s co n n ec tio n s ,   ev e n   d u r in g   n o d m o v em en o r   ex t er n al  d is tu r b an ce s .   T h p r o p o s ed   s y s tem   im p r o v es  PDR   b y   co m b in in g   ad ap tiv f o r war d in g   o f   d ata,   t r u s two r th y   in tr u s io n   d etec tio n ,   an d   r eliab le   k ey   m a n ag em e n t,  wh ic h   d ec r ea s es  p ac k et  lo s s es  ca u s ed   b y   h o s tile  ac ts   o r   tr an s m is s io n   p r o b lem s .   A   PDR   g r ea ter   th an   9 5 is   co n s id er ed   r em ar k a b le  f o r   UAV  co m m u n icatio n   s y s tem s ,   in d icatin g   d ep en d a b le  an d   r esil ien t to   lo s s   d ata  tr an s m is s io n .   iii)   T h r o u g h p u ( b p s ) t h r o u g h p u t is  th av er ag s p ee d   at  wh ich   in f o r m atio n   is   s u cc ess f u lly   tr an s f er r ed   v ia  a   co m m u n icatio n   co n n ec tio n ,   m ea s u r ed   in   b its   p er   s ec o n d   ( b p s ) .   I r ep r esen ts   th ef f icac y   o f   b an d wid t h   u s wh en   s ec u r ely   s en d in g   d ata.   I n   t h is   s tu d y ,   th r o u g h p u is   im p ac ted   b y   f ac t o r s   s u ch   as  en cr y p tin g   o v er h ea d ,   r o u te  ef f ec tiv e n ess ,   an d   tr af f ic  ac r o s s   th n etw o r k .   T h r ec o m m en d e d   h y b r id   en cr y p tio n   s o lu tio n   in cr ea s es  s p ee d   b y   c o m p r ess in g   d ata  b ef o r en c r y p t io n   an d   r ed u cin g   n ee d less   co m m u n icatio n s   b etwe en   UAV  clu s ter s .   co n s tan g r o wth   in   p r o d u ctio n   o v er   tim in d icate s   in cr ea s ed   e f f icien cy .   Fo r   s ec u r co m m u n icatio n   with   U AVs,  th th r o u g h p u t   s h o u ld   b m o r e   th a n   0 . 9   b p s   ( th n o r m alize d   v alu e )   o r   d em o n s tr ate  6 - 1 0 % im p r o v em en t o v er   s tan d ar d   E C C DH - b ased   tech n iq u es.   iv )   E n er g y   co n s u m p tio n   ( p J ) en e r g y   co n s u m p tio n   is   th to tal  en er g y   co n s u m e d   b y   th UAV  n o d f o r   tr an s m itti n g   in f o r m atio n ,   r ec e p tio n ,   e n cr y p tio n ,   a n d   d etec tin g   o f   in tr u s io n s ,   m ea s u r ed   in   p ico jo u les  ( p J ) .   I in d icate s   th e   UAV  n etwo r k ' s   s u s tain ab le  o p er atio n   an d   en er g y   e f f icien cy .   UAVs  r e ly   o n   lim ite d     m id - b o a r d   en e r g y ;   th er ef o r e,   l o wer in g   p o wer   c o n s u m p tio n   i m m ed iately   in cr ea s es  f ly in g   e n d u r a n ce   an d   m is s io n s   len g th .   T h p r o p o s ed   s tr ateg y   ac h iev es  s ig n i f ican en er g y   s av in g s   b y   i m p r o v i n g   k e y   m an ag em en t,  u tili zin g   en e r g y - co n s cio u s   r o u ti n g ,   an d   d ec r ea s in g   tr an s m is s io n   v ia  co m p r ess io n .   T o   p r o d u ce   en e r g y - ef f icien UA d ev ices,  o v er all  e n er g y   u s m u s b e   d ec r ea s ed ,   to   s av e   3 5 - 5 5 o v er   tr ad itio n al  en cr y p tio n   m eth o d s   s u ch   as E C C DH  o r   p air s   o f   k ey   ap p r o ac h es.     2 . 4 . 4 .   Sim ula t io env iro nm e nt  pa ra m et er s   T ab le  1   co m p iles   all  o f   th s e ttin g   p ar am eter s   f o r   th m o d e u s ed   in   th is   r esear ch .   Sam p l p ictu r es  ar also   p r o v i d ed   in   Fig u r es  3   to   6   to   d ep ict  th en tire   s im u latio n   en v ir o n m en t,  in cl u d in g   n o d lay o u t ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Un ma n n ed   a eria l v eh icle  s ystems :   ke ma n a g eme n a n d     ( R esh ma   C .   S o n a w a n e)   977   co m m u n icatio n   r elatio n s h ip s ,   an d   clu s ter   lea d er s h ip   i n ter ac tio n s .   T h ese  p ictu r es  s er v to   clar if y   th e   ex p er im en tal  lay o u t a n d   its   o p er atio n al  p r o ce s s .       T ab le  1 .   Par am eter s   an d   v alu e s   P a r a me t e r s   V a l u e s   S i mu l a t i o n   d u r a t i o n   2 5   se c o n d s   Ty p e   o f   c h a n n e l   t y p e   W i r e l e ss    P r o p a g a t i o n   s y st e m   r a y   g r o u n d   S t a n d a r d   M A C / 8 0 2 . 1 1   S i mu l a t i o n   d i me n s i o n   1 , 0 0 0 × 1 , 5 0 0   m 2   M a x i m u m   p a c k e t   si z e   1 , 0 0 0   b y t e s   A d h o c   r o u t i n g   D S D V ,   A O D V ,   d y n a mi c   s o u r c e   r o u t i n g   ( D S R ) s e c u r e   A O D V   ( S A O D V )   Tr a f f i c   P B R ,   C B R           Fig u r 3 .   I n itial st ar t o f   th s i m u latio n   en v ir o n m e n t           Fig u r 4 .   B ef o r e   th clu s ter   g e n er atio n   s ce n ar io   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,   Vo l.  15 ,   No .   1 Feb r u ar y   20 26 972 - 9 8 6   978       Fig u r 5 .   C lu s ter   g en e r atio n   s ce n ar io           Fig u r 6 .   C o m m u n icatio n   b et wee n   n o d es a n d   c lu s ter   h ea d       3.   CO M P ARA T I V E   L I T E RA T UR E   RE V I E W   Sev er al  n o v el  ap p r o ac h es  a r b ein g   e x p lo r e d   to   im p r o v t h e   s ec u r ity   an d   co m m u n icatio n   ef f icac y   o f   UAV  an d   in ter n et  o f   th i n g s   ( I o T )   s y s tem s .   Xu   et  a l.   [ 2 9 ] ,   d ev elo p ed   a   b lo c k ch ain - b ased   in tr u s io n   d etec tio n   s o lu tio n   f o r   d r o n s y s tem s   th at  is   tam p er - r esis tan b u t   r estricte d   b y   c o n s en s u s   d elay s .   Fu r th er   r esear ch er s   s u g g ested   an   ef f icien k ey   e x ch an g m ec h an is m   th at  u s es  E C C   to   im p r o v p er f o r m an ce   o n   r eso u r ce - co n s tr ain ed   d e v ices,  s u ch   as  t h o s p r ev ale n in   UAV  n etwo r k s   [ 3 0 ] .   T h is   th em e   is   m o d if i ed   b y   t h d esig n er   o f   b l o ck ch ain - b ased   r ei n f o r cin g   lear n i n g   f r am ewo r k   to   im p r o v k ey   ad m in is tr atio n   ef f icien cy   i n   I o T   n etwo r k s   wh ile  en s u r in g   r esil ien ce   an d   s ec u r it y   [ 3 1 ] .   T h g lim p s o f   g l o g lo wwo r m   s war m   o p tim izatio n   ap p r o ac h   to   o p tim ize   th e   b lo c k ch ain - b ased   f r a m ewo r k   in   in d u s tr ial  I o T   s itu atio n s   is   p r esen ted   in   [ 3 2 ] .   W h ile   an   ar tific ial  in tellig en ce - b ased   k ey   ad m in is tr atio n   s y s tem   f o r   s ca lab ilit y ,   m u lti - tier   d etec tio n   o f   in tr u s io n   in   UAV  n etwo r k s   is   d ep icted   i n   d etail  b y   [ 3 3 ] .   R esear ch er s   wo r k ed   o n   e n h an ci n g   d ep en d ab ilit y   an d   t o ler an ce   f o r   f a u lts   in   s en s o r   n etwo r k s   th at  ar wir eless   f o r   in d u s tr y   UAV  ap p licatio n s ,   tack lin g   th d if f ic u lties   o f   co n tin u o u s   in ter ac tio n   an d   en er g y   ef f icien cy   [ 3 4 ] .   I n   co m p ar is o n ,   o u r   s u g g ested   s tr ateg y   p r io r itizes   s ec u r ity   an d   co n s er v in g   en er g y   b y   c o m b in in g   E C C - b ased   en cr y p tio n   with   b eh av io r - b ased   I - W atch d o g   d etec tio n ,   r esu ltin g   in   th e   h ig h est  th r o u g h p u an d   s av in g s   o n   e n er g y   w ith o u th c o m p u tatio n al  co s o f   b lo c k ch ain .   As  r esu lt,  th is   s tu d y   f ills   n ee d   b y   c o m b in in g   u ltra lig h E C C   en cr y p tio n   with   a   tr u s two r th y   I DS   d ev el o p ed   f o r   ad   h o UAV  n etwo r k s .       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   I n   th is   p ar t,   we  ass ess   b o th   cu r r en t   an d   p lan n e d   s y s tem s   b ased   o n   c o m p lete  e x a m in atio n   o f   n u m er o u s   p er f o r m an ce   p ar a m eter s   s u ch   as  th r o u g h p u t,  PDR ,   en d - to - en d   d elay ,   an d   e n er g y   c o n s u m p ti o n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Un ma n n ed   a eria l v eh icle  s ystems :   ke ma n a g eme n a n d     ( R esh ma   C .   S o n a w a n e)   979   T h ev alu atio n   was c ar r ied   o u t w ith   th NS2   s im u latio n s   to o l ( v er s io n   2 . 3 5 ) ,   wh ich   is   k n o wn   f o r   its   ac cu r ac y .   T h s im u latio n s   u s ed   an   in f r astru ctu r e - b ased   n etwo r k   ar c h itectu r b ased   o n   s o m p ar a m eter s ,   as  s h o wn   i n   T ab le  1 ,   to   p r o v id s tab le  wir eless   n etwo r k ,   wh ile  we  ex ec u ted   th co m p lete  r ec o m m en d ed   p lan   in   to o l   co m m an d   la n g u a g e   ( T C L )   c o d in g   in s id o f   th NS  2   f r a m ewo r k .   T h E v alVid   Fo u n d atio n   was  u s ed   to   ca p tu r c o n n ec tio n   d ata   m ess ag es  u s in g   its   co n n ec tio n   p atter n s   f ile,   u s 1 .   E f f ec tiv en ess   s tatis tics   ar p r o d u ce d   u s in g   th NS2 . tr   tr ac f ile,   allo win g   b o t h   v ec to r   an d   s ca lar   ass es s m en t o f   d ata.   As  in d icate d   in   T a b le  1 ,   we   ca r ef u lly   ch o s o u r   s im u lati o n   s ettin g s   to   a d eq u ately   ev alu ate  th r ec o m m en d ed   s y s tem ' s   p er f o r m an ce .   Nev e r th eless ,   o u r   d ata  g ath er in g   was  lim ited   b y   th UAV' s   p o wer   co n s u m p tio n   an d   in f o r m atio n   co v er ag e.   T o   s o lv e   th ese  is s u es,  we  im p r o v ed   co n n ec tio n   tim es  an d   im p lem en ted   an   em er g en cy   n o d s y s tem ,   r esu ltin g   in   in cr ea s ed   b atter y   life   an d   r elia b le  d ata  co llectio n .     I n   ad d itio n ,   we  p r eser v e d   n e two r k   in teg r ity   b y   co n s tan tly   r ev is in g   f o r   ex ter n al  v ar iab l es  lik as  p h y s ical  im p ed im en ts   an d   in ter f e r en ce   with   s ig n als.  T h eo r etica is s u es  d ev elo p ed   in   r ec o n cilin g   s ec u r ity   n ee d s   with   th e   en er g y   ec o n o m y ,   esp ec ial ly   g iv e n   th e   r estricte d   co m p u tatio n al  ca p ac ity   in   UAV  n et wo r k s .   T o   ad d r ess   th ese  d if f icu lties ,   we  cr ea ted   h y b r id   s ec u r ity   s y s tem   th at  co m b in es  lig h tweig h cr y p to g r ap h y   with   f le x ib le   k ey   m an ag e m en t.  T h is   s tr ateg y   ad d itio n ally   en h an ce d   t h e   c o n f id en tiality   o f   in f o r m atio n ,   b u also   d ec r ea s ed   p r o ce s s in g   tim es.   T h ese  ea r ly   d if f icu lties   an d   an s wer s   s er v as  f o u n d atio n   f o r   o u r   c o n clu s io n s ,   wh ich   ar e   g r ap h ically   illu s tr ated   ag ain s t   k ey   p ar am ete r s   b ased   o n   d a ta  p r o v id e d   b y   u s .   T h f in d in g s   s h o th at  th e   p r o p o s ed   s y s tem   o u t p er f o r m s   ex is tin g   s o lu tio n s   in   ter m s   o f   ef f icien c y   a n d   ef f icac y   in   UAV  n etwo r k   s ce n ar io s .   Ou r   d ata  g ath er in g   was  r estricte d   b y   th UA V ' s   last in g   p o wer   an d   th am o u n o f   d ata  co v er e d .     T o   ad d r ess   th is ,   we  im p r o v e d   co n n ec tio n   tim es  an d   im p lem en ted   a n   alter n ate  n o d e   s y s tem ,   r esu ltin g   in   lo n g er   b atter y   life   an d   r eliab le  d ata  co llectio n .   I n   ad d itio n ,   n etwo r k   in te g r ity   was  p r e s er v ed   b y   p e r io d ic   r ec alib r atio n   f o r   e x ter n al  ele m en ts   s u ch   as  p h y s ical  im p e d im en ts   an d   s ig n al  d is r u p tio n .   T h eo r etica is s u es   h av also   d ev el o p ed ,   p a r ticu lar ly   in   r ec o n cilin g   s ec u r ity   n ee d s   with   e n er g y   ec o n o m y   in   UAV   n etwo r k s   h av in g   lim ited   p r o ce s s in g   c ap ab ilit y .   W cr ea ted   co m b in atio n   s ec u r ity   a r ch itect u r th at  co m b in es  lig h tweig h en cr y p tio n   an d   f l ex ib le  co n t r o o f   k e y s   to   im p r o v e   d ata  s ec u r ity   wh ile  d e cr ea s in g   p r o ce s s in g   tim es.  T h ese  ea r ly   o b s tacle s   an d   s o lu tio n s   p r o v id c o n tex f o r   an aly zin g   o u r   f in d in g s ,   tak i n g   in to   ac c o u n th e   p r ac tical  an d   t h eo r etica lim it s   in h er en in   UAV  n etwo r k   s ettin g s .   W b eg in   b y   ca lcu lati n g   th e   tr an s m is s io n   tim n ec ess ar y   to   tr an s f er   in f o r m atio n   f r o m   th o r ig in atin g   t o   th d esti n atio n .   T ab le  2   s h o ws r ec o r d ed   v alu es.       T ab le  2 .   E n d - to - en d   p ac k et  d e lay   Ti me   ( sec o n d s)     R a n d o ke y   [ 2 4 ]     P a i r w i se   ke y   [ 2 5 ]     EC C D H   [ 2 6 ]     P r o p o se d   m e t h o d     5   1 . 3 5   2 . 1 5   1 . 2 5   1   10   1 . 8   2 . 4   1 . 4 5   0 . 9   15   1 . 9   2 . 2 5   1 . 1 5   0 . 8   20   2   3 . 0 5   1 . 0 5   0 . 9 2       T h is   r esear ch   p r o v id es  s tatis tical  an aly s is   o f   th r o u g h o u t   its   en tire ty   p ac k et  d elay s   f o r   f o u r   k ey   co n tr o m et h o d s   at  p er io d s   o f   5 10 15 ,   as  well  as  20   s ec o n d s .   T h is   r ev iew  s h ed s   lig h t   o n   ea c h   s ch em e' s   ef f ec tiv en ess   u n d er   v ar io u s   n etwo r k   s itu atio n s ,   n o tab ly   in   UAV  s y s tem s ,   in   wh ich   h ig h   d ata  tr a n s m is s io n   r ates  f r eq u en tly   r esu lt  in   o b s ta cles  an d   d elay s .   T o   a d d r ess   th ese  d if f icu lties ,   tim ef f icien c y   an d   s o p h is ticated   en cr y p tio n   tech n iq u es  wer ap p lied ,   r esu ltin g   in   a   1 3 - 1 7 d ec lin in   av er ag laten cy   o v e r   p r e v io u s     k ey - g e n er atio n   p r o ce d u r es,  a s   d ep icted   in   Fig u r 7 .   T h e   d ata  s h o ws  th at  th r an d o m ized   k ey   ap p r o ac h   en co u n ter s   g r o win g   d elay s ,   b e g in n in g   at  1 . 3 5   s ec o n d s   an d   th en   escalatin g   to   d u r atio n   o f   t wo   s ec o n d s   b ef o r e   r ea ch in g   t h 2 0 - s ec o n d   p o i n t,  in d icatin g   a   d ec r ea s in   e f f ec tiv en ess   as  n etwo r k   d em an d   d e v elo p s .   T h p air wis k ey   ap p r o ac h   ex h ib i ts   s ig n if ican tly   g r ea ter   d elay s ,   r an g in g   f r o m   2 . 1 5   t o   3 . 0 5   s ec o n d s ,   in d icatin g   in cr ea s ed   co m p u tatio n al  ex p en s es  an d   in ef f icien cies.  E C DH  alg o r ith m   o r   E C C DH  wo r k s   b etter ,   with   laten cies  r an g in g   f r o m   1 . 2 5   t o   1 . 5   s ec o n d s ,   alth o u g h   it  f a lls   s h o r o f   t h p r o p o s ed   ap p r o ac h   i n   ter m s   o f   ef f icien cy .   T h s u g g ested   ap p r o ac h   s tan d s   o u f o r   its   co n tin u o u s ly   lo w   laten cy ,   w h ich   b eg in s   at  1   s ec o n d   an d   g r ad u ally   d ec r ea s es  to   a   d u r a tio n   o f   0 . 8   s ec o n d s   b y   f i f teen   s ec o n d s ,   p r o v in g   its   p o ten tia f o r   i n s tan tan eo u s   co m m u n icatio n .   Fig u r 3   is   d i s p lay ed   to   f ac ilit ate  co m p r eh e n s io n   o f   th e   co llected   tab le  in f o r m atio n .   Fig u r 7   d e p icts   th ese  v ar iatio n s   v is u ally ,   with   th p r o v id e d   ap p r o ac h ' s   laten cy   b ar s   co n s tan tly   lo wer   co m p ar ed   t o   th o th er   a p p r o a ch es,  d em o n s tr atin g   its   ef f ica cy   ev en   as  th e   d ata  am o u n r i s es.  I n   co m p ar is o n ,   th p air wis k e y   m eth o d   h as  th g r ea test   d ela y   in   d e v elo p m en t,  s u g g esti n g   in ef f icien cy .   B o th   E C C DH  an d   r an d o m   k ey   tech n i q u es  f u n c tio n   s atis f ac to r ily h o wev er ,   th ey   f all  s h o r o f   th p r o p o s ed   m eth o d ' s   id ea l   p er f o r m an ce .   T h s im u latio n   ev alu ated   th m et h o d s   o f   r an d o m   k ey   [ 2 4 ] ,   p air wis k e y   [ 2 5 ] ,   an d   E C C DH  [ 2 6 ]   as  o p p o s ed   to   th p r o p o s ed   m eth o d .   T h NS2 . 3 5   s im u latio n   was  co n f ig u r ed   with   d if f er en t   r o u tin g   p r o to co ls ,   s u ch   as  DSDV  an d   AODV ,   an d   u tili ze d   r ea lis tic  ter r ain   m e asu r in g   1 , 0 0 0   b y   1 , 5 0 0   s q u ar e   m eter s .   Statis tica l   in v esti g atio n   d em o n s tr ates th at  th o f f er e d   m eth o d   d ec r ea s es p ac k et  d elay   b y   1 3 - 17% .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,   Vo l.  15 ,   No .   1 Feb r u ar y   20 26 972 - 9 8 6   980       Fig u r 7 .   C o m p a r ativ en d - to - en d   p ac k et  d elay   b etwe en   well - k n o wn   k ey   m an ag em e n t m et h o d s       T h is   in cr ea s is   cr itical  f o r   n etwo r k s   th at  n ee d   l o l aten cy ,   in cl u d in g   UAV  in f r astru ctu r e,   ap p licatio n s   f o r   th I o T ,   an d   r ea l - tim in ter ac tio n   p latf o r m s ,   s in ce   it  im m ed iately   im p r o v es  co n n ec tio n   s p ee d   an d   p a ck et  d eliv er y   d ep e n d a b ilit y ,   wh ich   ar s ig n if ica n i n d icatio n s   o f   n etwo r k   e f f icie n cy .   Ultim ately ,   th f in d in g s ,   co n f ir m ed   b y   b o th   T ab le  2   an d   Fig u r 7 ,   s h o th at  th s u g g ested   s tr ateg y   g r ea tly   s u r p ass es  ex i s tin g   s tr ateg ies  in   ter m s   o f   d ela y   r ed u ctio n ,   m ak i n g   it   th e   b est  alter n ativ e   f o r   o u ts tan d in g   p er f o r m a n ce   co m m u n icatio n .   T h co m b in atio n   o f   r o b u s en cr y p tio n   an d   d elay   r ed u ctio n   alg o r ith m s   ass u r es   ef f icien t,  m in im al  laten cy   d ata  tr an s p o r t,  r en d e r in g   th s u g g ested   tech n iq u an   im p o r tan s tep   f o r war d   in   f u tu r e   r esear ch   o n   r eliab le  an d   s u cc e s s f u co m m u n icatio n   n etwo r k s .   Af ter   f in is h in g   th d elay   an aly s is   o p er atio n ,   we  ex am in th d ata  p ac k et  d eliv er y   p er ce n ta g e.   T h p ac k et  d eliv er in g   r atio   is   an   in ter n et  p er f o r m an ce   m etr ic   th at  ass e s s es   th r eliab ilit y   an d   ef f icac y   o f   tr an s m itti n g   in f o r m atio n   o v er   n etwo r k .   I i s   d eter m in ed   as  th f r ac tio n   o f   th en tire   d ata  p ac k ets co n v ey ed   to   th r ec eiv er   d i v id ed   b y   th to tal  q u a n tity   o f   p ac k ets s en t b y   th s en d er .   T ab le  3   d is p lay s   th PDR ,   an   im p o r tan s tatis tic  th at  q u an tifie s   th s h ar o f   t h i n f o r m atio n   p ac k ets  th at  ar s u cc ess f u lly   d eliv er ed   to   th eir   d esti n atio n   o f   ch o ic co m p ar ed   to   th to tal  q u an t ity   o f   d ata  ass ig n ed   b y   th in itial  s o u r ce ,   to   f ee d   f o u r   d if f er en k ey   ad m in is tr ati o n   s tr ateg ies:   r a n d o m   k ey   [ 2 4 ] ,   p ai r wis k ey   [ 2 5 ] E C C DH  [ 2 6 ] ,   an d   th p r o p o s e d   m eth o d .   Fo u r   s ep ar ate  p e r io d s 5 ,   1 0 ,   1 5 ,   an d   2 0   s ec o n d s ar em p lo y ed   to   g ath er   th m et r ics.       T ab le  3 .   Pack et  d eliv er y   r atio   S e r i e s   Ti me   ( sec o n d s)     R a n d o k e y   [ 2 4 ]     P a i r w i se   ke [ 2 5 ]     EC C D H   [ 2 6 ]     P r o p o se d   m e t h o   1   5   8 8 . 5   91   9 2 . 2   9 5 . 5   2   10   89   9 0 . 5   9 2 . 8   9 5 . 8   3   15   8 9 . 7   9 1 . 2   93   9 5 . 3   4   20   90   9 1 . 8   9 3 . 3   9 5 . 7       T h e   r esea r ch   co m p a r es   t h r ati o   o f   PDR   o f   s ev er al   i m p o r ta n t   m a n a g e m e n t   tec h n i q u e s ,   o f f e r i n g   in s i g h ts   i n t o   th ei r   r elia b ilit y   a n d   ef f e cti v e n ess   ac r o s s   w ir el e s s   s y s te m s   s u c h   as   t h e   I o T   a n d   UAV   n etw o r k i n g   [ 3 2 ] [ 3 7 ] .   Ma i n t ai n i n g   a   h i g h   PDR   i n   s u c h   s y s t em s   is   cr iti ca l   f o r   e n s u r in g   ti m el y   a n d   c o r r ec t d at t r a n s m is s i o n   in   t h e   f a ce   o f   o b s ta cles   l ik e   as  i n t e r f er e n ce - i n d u ce d   l o s s   o f   p ac k e ts   an d   i n t eg r i ty   o f   s ig n als ,   p a r ti cu la r l y   i n   ap p li ca ti o n s   in v o l v i n g   UAV s .   T o   a d d r ess   t h ese  c h all en g es,  u n i q u a d a p ti v e   p ac k e t - o r ie n te d   tr an s f e r   tec h n i q u w as  d e v e lo p ed   t h at   ef f e cti v e ly   d ec r e ases   i n te r f e r e n c w h il m ai n tai n i n g   h i g h   p a ck et  d e li v e r y   r at es.   r a n d o m   k e y   a p p r o a ch   h a d   t h e   l o w est   PDR ,   i n d i ca t in g   li m ite d   e f f ec t iv e n ess   a n d   s ta y i n g   b el o w   9 0 %   d esp ite   s lig h t   im p r o v em en ts   o v e r   ti m e .   T h p ai r i n g   k e y   s ch em e   p e r f o r m e d   s i g n i f i ca n tl y   b e tt er ,   b u f el s h o r t   o f   s o p h is tic at ed   t ec h n iq u es  l ik E C C DH.   E C C DH   m ai n t ai n e d   c o n s is t e n P DR   o f   m o r e   t h a n   9 2 %,   b u f e ll  s h o r t   o f   t h s u g g este d   m e th o d ' s   p r o f it a b ili ty .   T h p r o p o s e d   ap p r o ac h   r e g u la r l y   p r o d u c ed   th g r e at est  PDR ,   b e g i n n i n g   a 9 5 . 5 a n d   i n c r e asin g   m ar g i n all y   to   9 5 . 8 %,   r e s u lt in g   i n   a n   es p e cia ll y   d e p en d a b l alte r n a ti v e   f o r   cr i tic al  in te r a cti o n   n e tw o r k s .   W h e n   co m p a r e d   to   t h es alt er n at iv es,   t h e   r a n d o m iz e d   k e y   s y n t h esis   m et h o d o l o g y   h a d   a   s t ar ti n g   PDR   o f   8 8 . 5 % ,   s u g g est in g   i n a d e q u a te   t r a n s m is s i o n   ef f i ca cy   d u e   t o   la r g e   p ac k et   l o s s es .   T h e   p ai r i n g   k e y s   g e n er ati o n   a p p r o ac h   i m p r o v e d   m a r g in all y ,   wi t h   a n   in iti al  PDR   o f   a r o u n d   9 1 %,   alt h o u g h   it  s t ill   s h o we d   i n e f f i cie n c ies .   E C C D im p r o v ed   s i g n if i ca n t ly   f r o m   a b o u 9 2 . 2 t o   9 3 . 3 %,   b ea tin g   r a n d o m i ze d   an d   p ai r i n g   k e y   a p p r o a ch es  b u f a lli n g   s h o r o f   t h s u g g este d   m et h o d ' s   d e p en d ab ilit y .   T h s u g g este d   te ch n i q u e   r e g u la r l y   e x c ell ed ,   wit h   a   PDR   r an g i n g   f r o m   9 5 . 3 t o   9 5 . 8 % ,   r e p r es en ti n g   a   4 - 6 %   i n c r e ase   an d   d em o n s t r at in g   its   a p p r o p r i at en ess   f o r   a p p li c ati o n s   th at   ar e   f ast   p r o c ess i n g   wit h   l itt le   d at a   l o s s .   T h e   r ad ar   s p e ct r u m   m a p   g r a p h ica ll y   il l u s tr at es  t h es r esu l ts ,   wit h   th s u g g este d   te ch n i q u s h o wi n g   o n   t h o u t er m o s p o r t io n   to   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Un ma n n ed   a eria l v eh icle  s ystems :   ke ma n a g eme n a n d     ( R esh ma   C .   S o n a w a n e)   981   h i g h li g h t   its   b e tte r   d at a   t r a n s f e r   ca p ac i ty .   E C C DH   f o ll o ws   cl o s e   b e h i n d   b y   2 - 3 % ,   b u t   th e   r a n d o m   a n d   p ai r s   k e y   ap p r o ac h es   s ta y   i n   t h e   d ee p es la y er s ,   r e v e ali n g   th ei r   i n ef f i cie n c y .   Fi g u r 8   ill u s t r a tes   t h PDR   f o r   d i f f er en en cr y p ti o n   s c h em es  o v e r   s i m u la ti o n   ti m e .   T h p r o p o s e d   t ec h n iq u d e m o n s t r a tes  th h i g h est  d eli v e r y   r at e   ac r o s s   a ll  in te r v als ,   r e f l ec t in g   i ts   r esil ie n c an d   r eli a b ili ty .           Fig u r 8 .   PDR   f o r   v ar io u s   k e y   m an ag em e n t te ch n iq u es       E m p ir ical  s tu d y   c o n f ir m s   th p r o p o s ed   m eth o d ' s   b en ef its ,   d em o n s tr atin g   c o n s tan tly   elev ated   PDR ,   wh ich   d ec r ea s es  p ac k et  d eg r ad atio n   an d   r en d er s   it  p er f ec f o r   ex tr em e - r eliab ilit y   ap p li ca tio n s   lik UAV   in ter ac tio n ,   wh en   d ata  lo s s   m ig h ca u s m ajo r   in ter r u p ti o n s .   T h r an d o m   an d   p air in g   k ey   ap p r o ac h es  ar e   m o r s u s ce p tib le   to   p ac k et  l o s s ,   wh ils E C C DH  p r o v id es  m o d er ate   b en ef its   b u f alls   s h y   o f   o u r   p r o p o s al.   T h ese  f in d in g s   h av s ig n if ic an im p licatio n s   f o r   d ev elo p i n g   d ep e n d ab le  s y s tem s   o f   co m m u n icatio n .   T h e   p r o v id e d   m eth o d ' s   b etter   PDR ,   wh en   p air e d   with   a n   ad a p tab le  p ac k et - b ased   r eiss u m ec h an is m ,   r e d u ce s   r etr an s m is s io n s ,   im p r o v es  co m m u n icatio n   e f f icien cy ,   a n d   a s s u r es  ef f ec tiv in f o r m atio n   d eliv er y .   T h is   m ak es   it  id ea f o r   s en s itiv ap p licatio n s   s u ch   as  UAVs  an d   I o T   d ev ices.  Ov er all,   th an aly s is   s h o ws  th at  th s u g g ested   s tr ateg y   im p r o v es  PDR   b y   4 - 6 co m p ar ed   to   o t h er   way s ,   m ak in g   it  th b est  o p tio n   f o r   im p r o v in g   th ef f ec tiv en ess   o f   im m e d iate,   h ig h - r eliab ilit y   n etwo r k   i n ter ac tio n s .   T ab le  4   d is p lay s   th e   m ed ian   th r o u g h p u t   f ig u r es f o r   f o u r   k e y   ad m in is tr a tio n   p lan s : r an d o m   k e y   [ 2 4 ] ,   p air in g   k ey   [ 2 5 ] ,   alo n g   with   E C C DH  [ 2 6 ] ,   as we ll  as  th p r o p o s ed   ap p r o ac h .   T h e   in f o r m atio n   is   tak en   at  f o u r   d if f er en tim in ter v als:   5 ,   1 0 ,   15 an d   2 0   s ec o n d s .   T h r o u g h p u t,  ex p r ess ed   as  bps ,   is   s o m d ata  s u cc ess f u lly   tr an s m itted   f r o m   th e   em itter   to   th r ec ip ien in   p ar ticu lar   len g t h   o f   tim e .         T ab le  4 .   T h r o u g h p u t ( b p s )   ac h iev ed   with   th p r o p o s ed   s y s tem   Ti me   ( sec o n d s)     R a n d o ke y   [ 2 4 ]     P a i r w i se   k e y   [ 2 5 ]     EC C D H   [ 2 6 ]     P r o p o se d   m e t h o d   5   0 . 8   0 . 8 3   0 . 7 5   0 . 8 8   10   0 . 9   0 . 7 4   0 . 7 8   0 . 9 2   15   0 . 8 5   0 . 8   0 . 7 9   0 . 9 3   20   0 . 8 8   0 . 7 9   0 . 8 1   0 . 9 4       T h r o u g h p u is   an   im p o r tan t   s tatis tic  f o r   m ea s u r in g   th e   tr a n s f er   o f   in f o r m atio n   ef f ec tiv en e s s   with in   co m m u n icatio n   s y s tem s ,   esp ec ially   in   ap p licatio n s   th at  n ee d   f ast  s p ee d s   an d   d ep e n d ab le  tr an s f er   o f   in f o r m atio n ,   lik wir eless   n et wo r k s   f o r   UAV  in ter ac tio n s   an d   I o T   s ettin g s .   E n s u r in g   a d eq u ate  th r o u g h p u t   wh ils b alan cin g   en er g y   u s ag e   an d   av o id in g   n etwo r k   co n g es tio n   p r esen ts   s ig n if ican p r o b l em s ,   p ar ticu lar ly   in   ar ea s   with   s ig n if ican t   tr af f ic.   T o   o v er c o m e   th ese  is s u es,  th s u g g ested   tech n iq u e   in clu d es  an   ev o lv i n g   th r o u g h p u m a n ag em e n m e ch an is m .   T h is   m eth o d   o p ti m izes   en er g y   co n s u m p tio n   wh ile  im p r o v in g   th r o u g h p u t,   ass u r in g   th e   r eliab ilit y   o f   th s y s tem   ev e n   d u r i n g   h ig h - v o lu m d ata  tr an s f er .   T h r an d o m   k ey s   p r o d u ctio n   tec h n iq u e   b e g in s   with   an   in itial  th r o u g h p u o f   ar o u n d   0 . 8   bps ,   tem p o r a r ily   ju m p in g   to   0 . 9   f o llo win g   1 0   s ec o n d s   b ef o r e   g r ad u ally   d ec r ea s in g ,   in d icatin g   in ad eq u ate  r eliab ilit y   o v er   ti m e.     I n   co m p a r is o n ,   th p air in g   k e y   ap p r o ac h   f lu ctu ates,  b eg in n i n g   at  0 . 8 3   bps   at  5   s ec o n d s   an d   d r o p p in g   to   0 . 7 4   in   1 0   s ec o n d s ,   i n d icatin g   in ef f icien cies  o v er   lo n g   d u r atio n s .   Me an wh ile,   E C C DH  s h o ws  m o d est  an d   co n s tan im p r o v em e n t,  b eg in n in g   at   0 . 7 5   bps   an d   r ea ch i n g   0 . 8 1   at   2 0   s ec o n d s ,   s h o win g   r ea s o n a b le  b u t   lim ited   d ep e n d ab ilit y .   C o n v er s ely ,   th s u g g ested   tech n iq u e   co n tin u o u s ly   o u tp er f o r m s   c o n v en tio n al  s tr ateg ies,   s tar tin g   with   an   av er ag t h r o u g h p u o f   0 . 8 8   b p s   at  5   s ec o n d s   an d   r ap id ly   i n cr ea s in g   to   0 . 9 4   b y   20   s ec o n d s ,   5 88. 5 91 92. 2 95. 5 10 89 90. 5 92. 8 95. 8 15 89. 7 91. 2 93 95. 3 20 90 91. 8 93. 3 95. 7 0 20 40 60 80 100 T im e   ( s e c onds ) R andom   Key  [ 2 4] P a i r wis e   K e y   [ 25] E C C D [ 26] P r op os ed  M e t ho d S e r ies 1 S e r ies 2 S e r ies 3 S e r ies 4 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.