Spoofing forhindrer fly i at lande i israelsk lufthavn med GPS
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Spoofing forhindrer fly i at lande i israelsk lufthavn med GPS

Illustration: Israel Airports Authority

Noget er ikke helt, som det plejer i den østlige del af Mellemøsten, i hvert fald ikke når det handler om at finde vej i luften. Fly, som lander i den internationale lufthavn Ben Gurion mellem Tel Aviv og Jerusalem, kan nemlig ikke stole på signalet fra det amerikanske satellitnavigations-system GPS.

De israelske lufthavnsmyndigheder siger ifølge avisen Times of Israel, at det upålidelige GPS-signal endnu ikke har været skyld i uheld eller sikkerhedsalarmer, og myndighederne benytter i stedet et alternativt navigationssystem. Hvilket system er dog uklart.

Israel anklager Rusland for at stå bag forstyrrelsen, som påvirker flyene, mens de befinder sig i luften over Ben Gurion-lufthavnen.

GPS-forstyrrelserne er kendt som GPS-spoofing og fungerer ved, at en landbaseret radio-sender udsender falske GPS-signaler, der overdøver de rigtige radiosignaler fra GPS-satellitter i kredsløb om Jorden.

Todd Humphreys, professor ved University of Texas, har i årevis undersøgt, hvordan man kan forstyrre og snyde GPS-signaler. Han vurderer, at GPS-forstyrrelserne ikke nødvendigvis er målrettet mod Ben Gurion-lufthavnen, men snarere et utilsigtet resultat af Ruslands forsøg på at sløre sine aktiviteter i Syrien, og et forsøg på at undgå drone-angreb på den russisk-kontrollerede Khmeimim-luftbase i det vestlige Syrien.

De forkerte og vildledende signaler, der forstyrrer lufttrafikken over Ben Gurion-lufthavnen, kommer ifølge Todd Humphreys undersøgelser fra netop Khmeimim-luftbasen i Syrien.

Læs også: Israel anklager Rusland for at forstyrre GPS-signal

Falske signaler kan ses fra rummet

Todd Humphrey og hans kolleger har udviklet et sensor-system, der overvåger afvigelser i GPS-signaler. Sensorsystemet er monteret på Den Internationale Rumstation, der er i kredsløb om Jorden.

»Ved at udnytte en software-defineret GNSS-modtager (Global Navigation Satellite System), som vi har i drift på Den Internationale Rumstation, er vi i stand til at udpege en kraftig kilde til forstyrrelser, som vi kan se kommer fra den nordvestlige kvadrant på en russisk-betjente luftbase i Syrien. Det forklarer de mange rapporter om forstyrrelser i den østlige middelhavsregion det seneste år,« har Todd Humphreys udtalt, i forbindelse med at den amerikanske tænketank C4ADS udgav en rapport i april om russiske GPS-forstyrrelser.

Et sensorsystem monteret på Den Internationale Rumstation overvåger falske GPS-signaler udsendt fra Syrien. Illustration: University of Texas

GPS-forstyrrelserne over Ben Gurion-lufthavnen begyndte i starten af juni og skyldes formentlig, at Rusland har ændret i opsætningen af deres radio-udstyr.

Rusland har afvist alle anklager om GPS-forstyrrelser som fake news. Rusland er i øvrigt ikke selv afhængig af GPS-signalerne, fordi de bruger det russiskudviklede Glonass-positionssystem.

Den forklaring køber Todd Humphreys dog ikke.

»Signalet er så stærkt, at jeg kan se det fra rummet,« har Todd Humphreys udtalt.

Problemet med usikre GPS-signaler skulle kun være aktuelt i luftrummet over Israel, ikke på landjord. Den spoofing-teknologi, som Rusland bruger, fungerer kun, når der er visuel kontakt mellem radiosender og -modtager. Jordens krumning gør, at sendere ikke kan nå landjorden i Israel med de falske signaler.

Ifølge den israelske pilotforening er den russiske spoofing svær at opdage, fordi modtagerne af GPS-signalerne løbende modtager lokationsdata, som dog er forkerte, så flyet bliver placeret et helt andet sted, end hvor det faktisk befinder sig.

Fordi GPS-modtagerne løbende får nye lokationsdata, er det ikke umiddelbart tydeligt, om der er tale om snyd.

Læs også: Storbritannien ude af Galileo: Står uden navigationsatellitter om få måneder

Svage satellit-signaler kan nemt snydes

Forstyrrelser af GPS-signaler er langt fra et nyt fænomen. Der findes grundlæggende to måder at forstyrre GPS-signaler på – jamming og spoofing. Jamming er den mest simple og fungerer ved helt at spærre for GPS-signalernes vej fra modtager til satellit og retur.

Som navnet jamming antydet, blokeres signalet, og den type forstyrrelser er kendt fra blandt andet militære anlæg, hvor man ikke vil give fjenden mulighed for at spore bevægelser med GPS-signaler. Det er muligt, fordi GNSS-signaler fra satellitter er forholdsvis svage.

Spoofing er en mere avanceret forstyrrelse, hvor en radiosender udsender falske GNSS-signaler, som lader modtageren tro, at der er tale om rigtige satellitsignalet. Det er en markant mere kompleks måde at forstyrre på, da man skal være i stand til at reproducere flere GNSS-signaler parallelt, for at modtageren ikke opdager, at der er tale om falske signaler.

»GPS-signaler er faktisk ret svage, da de udsendes fra satellitter i baner 20.000 kilometer oppe. Derfor er de nemme at jamme og spoofe med radiosignaler fra landjorden tæt på,« skriver Henning Heiselberg, centerleder ved DTU Security i en mail til Ingeniøren

Illustration: University of Texas

Flere læsere har på ing.dk diskuteret, om det overhovedet teknisk er muligt at forstyrre GPS-signaler fra Khmeimim-luftbasen i Syrien, som ligger over 350 kilometer fra Ben Gurion-lufthavnen.

»Signalerne aftager nok med kvadratet på afstanden, men rækkevidden er flere hundrede kilometer for Krasukha-jammeren, som er monteret på en truck i f.eks. Syrien. Murmansk-jammeren skulle have en rækkevidde på 5.000 kilometer, som bl.a. inkluderer Danmark og Grønland,« skriver Henning Heiselberg.

En læser på ing.dk har påpeget, at det må være svært for Rusland at forstyrre signalet fra en radiosender i Syrien, fordi GPS-signalerne skal sendes i en lige linje, der er synlig, og at de signaler skal bevæge sig på tværs af Golan-højderne, ligesom jordens overflade krummer.

Det er også rigtigt, men flyene over israelsk luftrum kan stadig blive forstyrret, lyder det fra Henning Heiselberg.

»Det er helt rigtigt, at russerne ikke kan ramme Ben Gurion-lufthavnen i Israel fra Syrien, da radiosignaler ved GPS-frekvenser går i lige line (line-of-sight), og Jorden krummer for meget. Men de kan ramme fly højt oppe i luftrummet. Den højde er kvadratet på afstanden (350 kilometer) divideret med Jordens diameter (12.600 kilometer). Dette giver lige netop ni kilometers højde, hvilket er normal cruise altitude for kommercielle airliners. Derfor bliver flyene spoofet i luftrummet og kan ikke finde lufthavnen, fordi deres GPS position er forkert,« skriver Henning Heiselberg.

Læs også: Har GPS-fejl reddet 300 militante pakistanere fra indiske missiler?

Danske skibe sendt på afveje

Siden foråret 2018 har adskillige piloter rapporteret om GPS-forstyrrelser i luftrummet over og omkring Syrien. Ifølge rapporten fra den amerikanske tænketank C4ADS har der været små 10.000 forsøg på at spoofe GPS-signaler i og omkring Rusland og Syrien i løbet af de seneste tre år. Forstyrrelserne begyndte at tikke ind i kølvandet på et stort drone-angreb på russiske styrker i Syrien.

C4ADS-rapporten viser, at ikke færre end 1.311 civile fartøjer er blevet ofre for GPS-manipulation i nærheden af russiske og syriske havne de seneste tre år. Ofrene omfatter også skibe under dansk flag. Tre danske skibe har været udsat for GPS-manipulation nær den russiske by Gelendsjik i Sortehavet og to andre nær Skt. Petersborg i Østersøen. Det oplyser C4ADS til Berlingske.

»Den russiske chikane kan hænge sammen med nedskydning af deres Il-20 militærfly sidste år med 15 dræbte. Det var godt nok Assad-regimets syriske luftværn, der skød den ned, men de giver Israelerne skylden. Angiveligt blev luftværnet forvirret af fire israelske F-16 fly med Il-20 i skudlinien. Kampfly har også jammere.«

»Spoofing af skibe er rapporteret omkring mange russiske havne, blandt andet i forbindelse med Putins besøg på den annekterede Krim-halvø. Her blev 24 skibe spoofet 65 kilometer væk og positioneret i Krims lufthavn,« skriver Henning Heiselberg.

Norske NRK har tidligere dokumenteret, hvordan russiske myndigheder bruger GPS-spoofing til at sløre, præcist hvor præsident Putin befinder sig, når han er på udlandsrejser.

Læs også: Mystiske forstyrrelser i GPS-signaler rammer tre danske fragtskibe

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

myndighederne benytter i stedet et alternativt navigationssystem. Hvilket system er dog uklart

Myndighederne ved vel godt hvor lufthavnen ligger? :)

Det er på flyene problemet opstår, og de bruger vel deres normale inertialnavigation. GPS er kun en støtte, fly har kunnet navigere længe før vi fik satellitnavigation.

  • 8
  • 1

Det bure være muligt da GNSS signaler indeholder information om hvor de enkelte satellitter befinder sig på et givet tidspunkt.
Men det vil kræve at modtageren har et mimo/phased array antenne system, samt en INS platform for at kende egen orientering.
Det burde være muligt at implementere dette i større fly.

Fly har andre måder at navigere på (VOR,DME) der er mindre nøjagtigt, men fuldt tilstrækkeligt til at navigere til at capture ILS.
Et andet problem er fly flyver tættere, og specielt i områder uden radar dækning er man afhængig af at flyene selv ved hvor de er.
Flyvelederne får travlt med at få ’hunden ud af keglerne’ når et fly ikke længere opfylder Required navigation performance under en atlantflyvning, i formation med 100’s af andre fly.
https://en.wikipedia.org/wiki/Required_nav...
https://en.wikipedia.org/wiki/Reduced_vert...

  • 3
  • 0

Jeg kommer til at tænke på at et GPS kompas kan finde True North med en nøjagtighed på 1°, vha. en speciel GPS med to antenner med ca. 300 mm afstand.
Mig bekendt virker den ikke som to separate GPS modtagere, der beregner retningen vha. retningen mellem to (samtidige) fix.
Men derimod som en dobbelt modtager der ser på tidsforskellen på hvert enkelte modtagende ’telegram’ mellem de to kanaler. At gå phased array vejen er nok ikke nødvendig.
Dvs. der findes hardware der burde kunne løse opgaven med at detektere spoofed signaler, uden brug af krypto.
GPS kompas anvendes normalt kun på skibe.
https://www.advancednavigation.com/product...
Men funktionen må kunne bygges ind i en ADIRU
https://en.wikipedia.org/wiki/Air_data_ine...

  • 0
  • 0

Det er jo sådan set phased array - med et meget lille array :)

Ja, men princippet er forskellig.
Phased array bruger fase forskellen mellem de modtagne signaler til at finde vinklen til senderen, og virker også på umodulerede, unkeyed signaler.
Ulempen er kost, samt at det kun virker inden for en begrænset vinkel, feks. -+45°.
Hvis viklen skal kunne bestemmes hele vejen rundt skal der bruges et multi facetet antenne system.
GPS kompas systemet mindre mere om hardwaren i Precision Time Protocol hvor det indkommende signal tidsstemples på bagrund af hvornår data/modulation/keying opfanges.
https://en.wikipedia.org/wiki/Precision_Ti...

  • 1
  • 0

Det er teknisk muligt at detektere spoofing med trippel redundant rimeligt nøjagtig og ekstrement pålidelig inertialnavigation samt multiple GNSS antenner (ej phased array) - meeen uden at kende til den specifikke GNSS hardware/firmware i commercielle fly er det ganske let at forestille sig at det fx grundet omfangsrig certificering m.m. ikke er state-of-the-art funktionalitet der benyttes og det er sikkert fornuftigt nok set fra et sikkerheds/pålidelighedssynspunkt. Der hvor problemet ligger er at det overhovedet volder nogen i den branche problemer når noget så sårbart som GNSS spoofes - burde ikke benyttes til noget som helst vigtigt! Egentligt burde man stress teste aktivt med GNSS jamming og spoofing for at finde svagheder, men det er måske en kende for risikabelt - øvelser med redningsbåde har slået flere mennesker ihjel end det samlede antal personer som redningsbåde har reddet igennem tiderne... GNSS/INS anti-spoofing teknologi er et MEGET aktivt og stort forskningsområde! Israelerne lærer helt sikkert af dette og får derved et "leg-up" i den teknologiske udvikling.

  • 1
  • 0

GPS antennen på ruteflyet er ikke retningsbestemt, så man kan ikke afgøre hvorfra signalet kommer der hvor man har brug for at vide det.

Det er korrekt. Og selv om man byggede en retningsbestemt antenne, ville man få problemer. Alle GPS satellitter sender i det samme frekvensspektrum, og på samme tid. Der anvendes spread spektrum og hver satellit har sin egen spread key (P-code). Signalerne fra alle synlige satellitter rammer GPS antennes samtidig fra alle retninger.
GPS spread spektrum P og C/A Codes kan man læse mere om her: https://www.e-education.psu.edu/geog862/no...

P-Koden er 2x10^14 bit lang og rækker til 37 ugers drift. Hver satellit benytter hver sit stykke af P-Koden. Modtageren identificerer alene satellitten ved at benytte denne offentlig (dvs. ikke krypteret P-kode). Kun den rigtige P-kode kan identificere satellitterne rigtigt (eller rettere kan gøre det muligt overhovedet at modtage noget). Dette er en anden måde at sige på: Hører en GPS modtager et signal når der afkodes med en give (del af) P-coden, så antages signalet at komme fra den bestemte satellit. Det "eneste" der skal til for at spoofe en satellit er altså, at der sendes et signal som spredes med den rette P-code. Og gøres dette fra jorden, vil et svagt satellitsignal kunne overdøves fuldstændigt - uanset hvilken i retning antennen peger eller arrayet er indstillet til.

Hvis man øsnker at beskytte sig mod spoofing, er GPS systemet designet til at kunne anvende en krypteret P-code (som kaldes P(Y) ).

Hvis det antages, at P(Y) kan holdes hemmelig, og hvis man forsyner flynavigatorer med denne kode, vil GPS blive spoofing sikret. Men at sende P(Y) ud i alle kommercielle flys GPS anlæg vil formodentlig betyde, at også dem man ikke ønsker skal få fingre i den, vil kunne få den i løbet af kort tid.

Hvorfor kommer al denne ballade om GPS nu? Måske skal man søge svaret i, at amerikanerne nu (endelig og efter mange forsinkelser) er begyndt at sætte GPSIIIA i drift. Det ske samtidig med at man sætter det nye GPS OCX system i drift (ground system). I GPSIIIA ligger der en ny og meget stærkt spoofing sikret M-code. Hvordan det virket kan man læse her: https://en.wikipedia.org/wiki/GPS_Block_IIIA

Måske GPSIIIA er en torn i øjet på russerne, som så vil demonstrer at de kan lave ballade før det er for sent og GPSIIIA er i drift?

  • 5
  • 0

Torben Rune:
Meget interessant. Ved du om GLONASS og GALILEO (og COMPASS) er sikret mod spoofing på samme måde som GPSIIIA?

Jeg kan ikke helt følge logikken i motivationen for at spoofe GPS nu hvor GPSIIIA er på vej (operationelt i 2022 som jeg læser det). Om noget må det give motivation for at opgradere gamle GPS modtagere - som måske alligevel imellemtiden er blevet opgraderet pga. WNRO problematikken.
Måske det er desperat forsøg på at få folk til at bruge GLONASS? men hvorfor skulle man skifte til GLONASS såfremt det alligevel er russisk indblanding der gør GPS upræcist?

  • 0
  • 0

En læser på ing.dk har påpeget, at det må være svært for Rusland at forstyrre signalet fra en radiosender i Syrien, fordi GPS-signalerne skal sendes i en lige linje, der er synlig, og at de signaler skal bevæge sig på tværs af Golan-højderne, ligesom jordens overflade krummer.

Det er også rigtigt, men flyene over israelsk luftrum kan stadig blive forstyrret, lyder det fra Henning Heiselberg.

»Det er helt rigtigt, at russerne ikke kan ramme Ben Gurion-lufthavnen i Israel fra Syrien, da radiosignaler ved GPS-frekvenser går i lige line (line-of-sight), og Jorden krummer for meget. Men de kan ramme fly højt oppe i luftrummet. Den højde er kvadratet på afstanden (350 kilometer) divideret med Jordens diameter (12.600 kilometer). Dette giver lige netop ni kilometers højde, hvilket er normal cruise altitude for kommercielle airliners. Derfor bliver flyene spoofet i luftrummet og kan ikke finde lufthavnen, fordi deres GPS position er forkert,« skriver Henning Heiselberg.

Det er rigtigt at signalerne kan forstyrre flyene der flyver i 9 km højde over Ben Gurion fra 350 km afstand i Syrien, men under indflyvning for at lande begynder et passagerfly nedstigningen ved 3 miles pr 1.000 fods højde det flyver i plus 10 miles, så for et fly i 9 km højde = 30.000 fod hedder regnestykket (30 x 3)+10 = 100 miles eller 160 km. Det betyder, at når flyet nærmer sig lufthavnen vil det ligge betydligt under line of sight fra Khmeimim-luftbasen 350 km væk. Derimod tror jeg gerne, at forstyrrelserne kan finde sted fra f.eks. Golan, der ligger både højere oppe i landskabet og tættere på.

  • 1
  • 0

Torben Rune:
Meget interessant. Ved du om GLONASS og GALILEO (og COMPASS) er sikret mod spoofing på samme måde som GPSIIIA?

Jeg kan ikke helt følge logikken i motivationen for at spoofe GPS nu hvor GPSIIIA er på vej (operationelt i 2022 som jeg læser det).


Det sidste først: Russernes motiv. Jeg fik skrevet det lidt for forenklte, men min tanke er følgende (helt frit og uden at jeg i øvrigt har det store indblik i international sikkerhedspolitik): Russerne er irriteret over amerikanernes GPSIIIA udbygning - specielt fordi de ikke selv er i stand til at opnå den samme præcision i. Hvorfor forstyrrer russerne så GPS? Fordi det kunne være et signal til amerikanerne om, at de skal vente med at sætte M-coden i gang, indtil russerne selv er klar med en mere præcis udgave af GLONASS. En form for bevarelse af "magtballancen" på navigation. Der har da også været spekuleret i, om de mange forsinkelser på GPSIIIA måske var forårsaget af ikke-tekniske forhold. Anyway: Det er mit beskedne "vilde" gæt.

Er GLONASS, GALILEO og BeiDou-2 (COMPASS) sikret imod spoofing. Jeg kender ikke nok til BeiDou, men for de andre er svaret:
GLONASS: Nej, ikke på samme måde som GPSIIIA. Det militære signal sendes på L2. Præcisionen i GLONASS er 5–10 meter verticalt og 15 metre horisontalt - dvs. nogenlunde som i GPS. Den militære præcision kendes ikke men den menes at være betydelig mindre end i GPSIIIA M-code, bl.a. fordi russerne ikke har bygger ground kompensationen ud i nær samme grad som amerikanerne (med GPS OCX).
GALILEO: Ja, systemet er bagud kompatibelt med GPS, og man har tilføjet PRS (Public Regulated Services) se: https://galileognss.eu/the-galileo-prs-pub.... PRS en en form for EU's svar på M-code.

  • 2
  • 0
  • at kommercielle fly er som de er.
    Spoofing er et kendt koncept, som ikke tidligere har. Æret anvendt i “vrede”og generelt (Putins gemmeleg er et særligt tilfælde).

Flyindustrien må nu forholde sig til en “ny” virkelighed og overveje hvilke tekniske modofrholdsregler som kan anvendes. Derefter er det en lang godkendelsesproces før flyselskaber kan overveje at købe og installere. Det vi sandsynligvis tage tid, og vil desværre forsinke nyskabelser i en industri som primært benytter gammel teknologi.

Det virker indlysende, at næste skridt fra de forskellige nøjagtigheds-forbedringer for GNSS systemerne, må være spoofing- sikkerhed.
I analogi er det jo ikke anderledes end a5 websites benytter kryptering og derfor anses for sikre
Måske r de militære varianter allerede sikrede ?

Iøvrigt har GNSS joutallige andre anvendelser end fly og skibe. Så det er et indlysende funktionskrav: spoofing sikret - lige som kryptering for telefon og internet.

  • 0
  • 0

Torben Rune:
Mange tak for svar og deling af opfattelse. US/USSR (undskyld, Rusland) magtbalancen havde jeg ikke lige tænkt på, det giver et godt perspektiv, men der er nok flere ting der spiller ind.
Nu har jeg læst lidt mere om GLONASS, GALILEO etc og det virker ærlig talt som om GLONASS er en generation bagud på de fleste parametre.

  • 1
  • 0

At det ingen steder hører hjemme at forstyrre den civile lufttrafik eller skibstrafik med jammere, buk-missiler og den slags.
Hvis kilden til problemet er identificeret til en nærmere bestemt nordvestlig kvadrant er løsningen at eliminere denne kilde.

  • 1
  • 1
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten