近年来,无人机在民用领域得到大量的应用,特别是消费级无人机大量涌现在市场上,无人机安全事故频发,也引起了研究者们的注意。由于无人机在涉及国家安全、重要财产等场合均有大量使用,无人机的信息安全需要给予高度重视。本文面向攻击与防护对无人机信息安全的关键技术进行研究,以面向组件和量化的方式对单无人机和多无人机的脆弱性进行分析和评估,从无人机安全性薄弱的组件着手,构造对无人机的攻击实例,从而找出潜在的安全威胁,为无人机的安全防护提供参考依据,旨在提高无人机的安全等级。首先,本文从可用性、保密性、完整性、不可否认性和认证性五个安全属性分析了无人机的安全需求。为了明确无人机的防护方向,找出无人机脆弱性较高的部分,本文提出了脆弱性量化评估机制。对无人机的脆弱性进行分应用场景评估,分别以典型的普通民用场景和强调保密性的军用场景为例,对单无人机和多无人机的脆弱性进行建模分析,提出面向组件方式的脆弱性评估机制。结合无人机安全相关研究和市场调研情况,以一个典型例子给出无人机各组件在可用性、保密性、完整性、不可否认性和认证性方面在脆弱性分析中所占的比重。基于无人机各组件脆弱性指标的对比结果,给出了对无人机脆弱性的整体分析。其次,为了找出无人机潜在威胁,根据无人机脆弱性分析结果,以无人机安全性薄弱的组件为例,构造了对无人机的攻击,分别是:1)对无人机WIFI链路进行中断通信和密码破解攻击,验证了传统的攻击方法对无人机WIFI通信链路的威胁性;2)借助对无人机通信链路和卫星导航信号的压制,对无人机进行迫降和劫持攻击;3)在前人工作的基础上,对传统GPS欺骗方案进行改造,突破GPS欺骗预先设置路径的限制,实现GPS实时动态欺骗,并在此基础上,建立实时反馈模型,实现在悬停模式和返航模式下对无人机的俘获攻击。在脆弱性分析和攻击构造的基础上,给出了对无人机的防护方法和建议。最后,由于无人机的定点悬停、巡航和返航等功能依赖于卫星导航,鉴于卫星导航对于无人机的重要性,本文对卫星导航传感器提出防护措施。因为无人机功耗和负载的限制,传统的卫星导航欺骗检测算法大多不适用于无人机。本文以GPS为例,使用无人机自身的传感器,提出了基于单目视觉的GPS欺骗检测方法,并分别使用了基于速度对比和位移对比的两个算法去检测是否存在GPS欺骗攻击。通过实验验证,本方法能在短时间内检测到GPS欺骗攻击。对于欺骗攻击,本文还讨论了无人机如何安全返航以实现自我保护的方法。