Electronic Theses and Dissertation

Perkembangan internet of drones (iod) menuntut adanya mekanisme autentikasi yang aman dan beroperasi pada skenario jaringan yang dinamis dan terdistribusi. namun, sistem public key infrastructure (pki) konvensional saat ini yang bergantung pada certificate authority (ca) pusat memiliki sejumlah kelemahan. hal ini semakin dikhawatirkan ketika diimplementasikan pada iod dengan jaringan ieee 802.11ah yang mempunyai bandwidth rendah dan kanal yang fluktuatif. penelitian ini bertujuan untuk merancang dan mengimplementasikan pki terdesentralisasi berbasis blockchain dengan tiga skenario konsensus, yaitu raft, practical byzantine fault tolerance (pbft), dan paxos sebagai mekanisme autentikasi aman pada iod melalui jaringan ieee 802.11ah. penelitian ini mengusulkan pendekatan yang menggantikan fungsi ca tradisional dengan ledger blockchain yang menyimpan pendaftaran, pembaruan, dan revokasi kunci publik secara transparan dan terdistribusi. model autentikasi ini diintegrasikan dalam bentuk simulasi ns-3 dengan ditambahkan modul 802.11ah dan blockchain sederhana untuk proses verifikasi kunci publik. metode penelitian dilakukan dengan merancang model public key infrastructure (pki) terdesentralisasi berbasis blockchain sebagai mekanisme autentikasi aman untuk internet of drones (iod) dengan jaringan ieee 802.11ah secara simulasi. diikuti dengan melakukan analisis hasil simulasi kinerja model. hasil penelitian menunjukkan bahwa algoritma blockchain konsensus raft memiliki latensi autentikasi paling rendah yaitu 0,4760 detik, dibandingkan pbft sebesar 1,17538 detik dan paxos sebesar 1,59656 detik. namun, raft menghasilkan overhead paling tinggi serta menurunkan throughput menjadi 1,16053 kbps dan meningkatkan packet loss hingga 58,3333%. sementara itu, pbft dan paxos memiliki throughput yang sama dengan skenario tanpa blockchain yaitu 1,50187 kbps serta packet loss sebesar 16,6667%. dalam hal overhead jaringan dan komputasi, raft menunjukkan beban paling besar dibandingkan skenario lainnya. sementara pbft dan paxos menunjukkan overhead yang lebih rendah dan lebih mendekati kondisi baseline tanpa blockchain. selain itu, hasil penelitian juga menunjukkan bahwa pemilihan algoritma konsensus pada pki berbasis blockchain memiliki pengaruh signifikan terhadap keseimbangan antara kecepatan autentikasi, kestabilan jaringan, dan keamanan sistem. raft lebih unggul dari sisi latensi autentikasi, tetapi kurang sesuai untuk jaringan iod berbasis ieee 802.11ah karena menghasilkan overhead dan packet loss yang tinggi. sebaliknya, pbft dan paxos lebih stabil dari sisi throughput, packet loss, dan overhead. kata kunci: blockchain, internet of drone, autentikasi, ieee 802.11ah, public key infrastructure

The development of the Internet of Drones (IoD) requires secure authentication mechanisms that can operate in dynamic and distributed network environments. However, current conventional Public Key Infrastructure (PKI) systems relying on a central Certificate Authority (CA) has a number of weaknesses. This is even more concerning when it’s implemented on IoD using IEEE 802.11ah networks, which have low bandwidth and fluctuating channels. This study aims to design and implement a blockchain-based decentralized PKI as a secured authentication mechanism for IoD through IEEE 802.11ah networks. This study proposes an approach that replaces the traditional CA function with a blockchain ledger that stores the registration, updates, and revocation of public keys in a transparent and distributed manner. This authentication model is integrated into an NS-3 simulation by adding an 802.11ah module and basic blockchains for the public key verification process. The research method involved designing decentralized blockchain-based Public Key Infrastructure (PKI) model as secure authentication mechanism for the Internet of Drones (IoD) using an IEEE 802.11ah network, followed by simulations. This was followed by analysis of the model’s performance simulation results. The research results show that the Raft blockchain consensus algorithm has the lowest authentication latency at 0.4760 seconds, compared to 1.17538 seconds for PBFT and 1.59656 seconds for Paxos. However, Raft generates the highest overhead, reduces throughput to 1.16053 kbps, and increases packet loss to 58.3333%. Meanwhile, PBFT and Paxos have the same throughput as the blockchain-free scenario which is 1.50187 kbps and packet loss rate of 16.6667%. In terms of network and computational overhead, Raft exhibits the highest load compared to the other scenarios. Meanwhile, PBFT and Paxos exhibit lower overhead and are closer to the baseline conditions without a blockchain. Furthermore, the research findings also indicate that the choice of consensus algorithm in blockchain-based PKIs can significantly impact the balance between authentication speed, network stability, and system security. Raft outperforms other algorithms in terms of authentication latency, but it is less suitable for IEEE 802.11ah-based IoD networks due to high overhead and packet loss. In contrast, PBFT and Paxos are more stable in terms of throughput, packet loss, and overhead. Key words: Blockchain, Internet of Drone, Authentication, IEEE 802.11ah, Public Key Infrastructure