Lennujuhid, mida lennukid kasutavad ohutuks maandumiseks, ei ole ohutud ja on häkitavad.

Signaal, mille järgi lennukid leiavad maandumisrada, saab raadio abil valehäbi alla $600.

Lennuk demonstreerib rünnakut raadio vastu vale signaalide tõttu. ILS maaleb paremal maandumisrajast.

Peaaegu kõik õhusõidukid, mis on viimase 50 aasta jooksul õhku tõusnud – olgu need siis ühesilindrilised "Cessna" lennukid või 600 istekoha suurused reisilennukid – on kasutanud raadiotelefone, et ohutult maanduda lennujaamades. Need madalate lähenemiste süsteemid, ILS (inglise keeles instrument landing system), on täpsete lähendumiste süsteemid, kuna erinevalt GPS-st ja teistest navigatsioonisüsteemidest pakuvad nad elutähtsat teavet reaalajas lennuki horisontaalse orientatsiooni ning vertikaalse langemisnurga kohta. Paljude tingimuste korral - eriti lumes või vihmas öösel maandumiste ajal - jääb see raadinavigatsioon peamiseks viisiks, et tagada lennuki maandumine raja alguses ja täpselt keskel.

Nagu paljude teiste mineviku tehnoloogiate puhul, ei olnud ILS-i kavandades ette nähtud kaitset haakatud. Raadisignaalid ei ole krüpteeritud ning nende autentsust ei kinnitata. Piloodid eeldavad lihtsalt, et nende süsteemide poolt vastuvõetud helisignaalid lennujaama sagedusel on õiged signaalid, mida edastab lennujaama operaator. Aastaid ei häirinud see turvalisuse puudus praktiliselt kedagi, peamiselt seetõttu, et signaalide valehäbi hind ja keerukus muutsid rünnakud mõttetuks.

Kuid nüüd on teadlased välja töötanud odava viisi ründamiseks, mis tõstatab küsimusi ILS-i turvalisuse kohta, mida kasutatakse praktiliselt igas tsiviillennujaamas tööstuslikus maailmas. Kasutades $600 korralikku raadiot, programmeeritud juhtimisekssaavad teadlased valehäbi lennujaama signaale, nii et piloodi navigatsiooniseadmed näitavad, et lennuk on kurssidelt väljunud. Vastavalt koolitusele peab piloot korrigeerima langemiskiirus või laeva orientatsiooni, tekitades seeläbi õnnetuseohu.

Üks rünnaks kasutatav tehnoloogia seisneb selles, et vale signaalid näitavad, et laskumiskalle on väiksem, kui see tegelikult on. Vale sõnum sisaldab nn "allapoole aktsepteerimise" signaali, mis teavitab pilooti vajadusest suurendada laskumiskallet, mis võib viia olukorrani, kus lennuk puudutab maapinda enne maandumisrada.

Videos on näidatud teistsugust vale signaali, mis võib ohustada lennukit, mis läheneb maandumisele. Ründaja võib saata signaali, teatades piloodile, et tema lennuk asub maandumisrada vasakul küljel, kuigi tegelikult on lennuk täpselt keskjoonel. Piloot reageerib, viies lennuki paremale, mis lõpuks põhjustab kõrvalekalde.

Bostoni Kirdeülikooli uurijad konsulteerisid piloodi ja turvaeksperdiga ning märkisid ettevaatlikult, et selline vale signaalide edastamine toob äärmiselt harva kaasa õnnetusi. GPS-i tõrked on tuntud lennuturvalisuse oht ja kogenud piloodid saavad põhjaliku koolituse selle kohta, kuidas nendel reageerida. Selge ilma korral märkab piloot kergesti, et lennuk ei ole maandumisrada keskjoonel ja saab vajadusel teha ringi.

Veel üks põhjendus mõistlikule skeptitsismile on rünnaku keerukus. Lisaks programmeeritavale raadiojaamale on vajalikud suunatud antennid ja võimendi. Kõik need seadmed on üsna keeruline salaja lennukisse tuua, kui häkker soovib rünnaku läbi viia lennukist. Kui ta otsustab rünnata maalt, on vajalik palju tööd, et seadmed maandumisrajaga joondada, ilma tähelepanu tõmbamata. Peale selle jälgivad lennujaamad tavaliselt oluliste sageduste vahelise sekkumise olemasolu, mistõttu võib rünnak peatuda peagi pärast algust.

2012. aastal tõi uurija Brad Haynes, tuntud kutsungiga Renderman, esile haavatavused AZN-V (automaatne sõltuv jälgimine - edastamine) süsteemis, mida lennukid kasutavad oma asukoha kindlakstegemiseks ja andmete edastamiseks teistele lennukitele. Ta võttis kokku tõelise KGS-signaalide vale edastamise raskused järgmiselt:

Kui kõik klapib – asukoht, varjatud seadmed, halb ilm, sobiv sihtmärk, hästi motiveeritud, nutikas ja rahaliselt võimekas ründaja – mis siis juhtub? Halvimal juhul maandub lennuk rohul, võivad juhtuda vigastused või surmad, kuid lennukite ohutu konstrueerimine ja kiirreageerimismeeskonnad tagavad, et tohutu tulekahju, mille tõttu kogu lennuk kaob, on väga väike tõenäosus. Sellisel juhul peatatakse maandumine ning ründaja ei saa enam seda katset korrata. Parimal juhul märkab piloot ebatäpsust, määrib püksid ära, tõstab kõrgust, teeb teise ringi ja teatab, et KGS-is on midagi valesti – lennujaam alustab uurimist, mis tähendab, et ründaja ei soovi enam läheduses püsida.

Seega, kui kõik klapib, on tulemus minimaalne. Võrdle seda tulemuste ja investeeringute suhega ning majanduslikku mõju olukorraga, kus üks kitse rünnakus drone'iga, mille hind on 1000 dollarit, lendas kahe päeva jooksul Heathrow lennujaama ümber. Kindlasti oli droon efektiivsem ja tõhusam variant kui selline rünnak.

Siiski, teadlased ütlevad, et riskid eksisteerivad. Lennukid, mis ei satu maandumisel glissadi – kujuteldav joon, mida lennuk järgib ideaalsel maandumisel – on isegi heade ilmastikutingimuste korral palju raskemini tuvastatavad. Veelgi enam, mõned hõivatud lennujaamad suunavad lennukeid mitte kiirustama teise ringi, et vältida viivitusi, isegi halbades nähtavustingimustes. Juhised maandumiseks, mille on välja andnud Ameerika Ühendriikide Föderaalse Lennujaama Ühing, mida järgivad paljud USA lennujaamad, näitavad, et selline otsus tuleks teha vaid 15 meetri kõrgusel. Sarnased juhised kehtivad ka Euroopas. Need jätavad piloodile väga vähe aega, et ohutult katkestada maandumine, kui ümbritsevad tingimused ei vasta KGS-i andmetele.

"Mõne instrumendi tõrke tuvastamine ja taastamine kriitiliselt oluliste maandumisprotseduuride ajal on üks tänapäeva lennunduse kõige keerulisemaid ülesandeid," kirjutasid teadlased oma töös pealkirjaga „Juhtmevabad rünnakud õhusõidukite kurss-glissadi süsteemidele“, mis võeti vastu 28. USENIX-i turvateemalisel sümpoosionil.. "Arvestades, kui palju piloodid sõltuvad ILS-st ja üleüldiselt instrumentidest, võivad rikke ja pahatahtlik sekkumine põhjustada katastroofilisi tagajärgi, eriti autonoomsete lähtekohtade ja lendude käigus."

Mis juhtub ILS-i rikete korral

Mitmed maandumised, mis oleksid peaaegu lõppenud katastroofiga, demonstreerivad ILS-i rikete ohtu. 2011. aastal kaldus Singapore Airlines'i lend SQ327, millel oli 143 reisijat ja 15 meeskonnaliiget, Müncheni lennujaamas Saksamaal ootamatult vasakule, olles 10 meetri kõrgusel maandumisrajalt. Pärast maandumist kaldus Boeing 777-300 vasakule, seejärel pöördus paremale, ületas keskjoone ja peatus, kui tema laskumise all asuvad rattad olid rohus paremal pool maandumisrajalt.

Uues aruandes õnnetuse kohta, mille avaldas Saksamaa föderaalne õhusõidukite õnnetuste uurimise komisjon, on märgitud, et lennuk möödus maandumispunktist 500 m kaugusel. Uurijad ütlesid, et üheks õnnetuse põhjustajaks oli lennukist tõusmisel, mis moonutas maandumiskuulutuse radari signaale. Kuigi vigastatutest ei teatatud, rõhutas see juhtum ILS-i süsteemide rikke tõsidust. Muud ILS-i riketega seotud juhtumid, mis oleksid peaaegu lõppenud tragöödiaga, on New Zealandi lend NZ 60 2000. aastal ja Ryanair'i lend FR3531 2013. aastal. Viimasest juhtumist selgitatakse videos, mis läks valesti.

Vaibhav Sharma juhib Silicon Valley ettevõtte tegevust, mis tegeleb turvalisusega üle kogu maailma, ja on väikeste lennukitega lennanud alates 2006. aastast. Tal on ka amatöörraadiote operaatori litsents ja ta osaleb vabatahtlikult kodanikulennupatrullis, kus ta on käinud päästja ja raadiooperaatori koolituses. Ta juhib lennukit X-Plane simulaatoris, demonstreerides signaalide petmise rünnakut, mis paneb lennuki maanduma maandumisrajast paremale.

Sharma rääkis meile:

Selline rünnak KGS-i vastu on realistlik, kuid selle efektiivsus sõltub paljuski mitmest tegurist, sealhulgas ründaja teadlikkusest õhuhalduse süsteemidest ja tingimustest lähenemise ajal. Kui seda õigesti kasutada, suudab ründaja suunata õhusõiduki takistuste suunas, mis ümbritsevad lennujaama, ja kui seda teha halbades nägemistingimustes, on pilootide meeskonnal äärmiselt raske avastada kõrvalekaldeid ja nendega hakkama saada.

Ta ütles, et rünnakutel on potentsiaal ohustada nii väikeseid lennukeid kui ka suuri reaktiivkopterid, kuid erinevatel põhjustel. Väiksemad lennukid liiguvad väiksemate kiirusetega. See annab pilootidele aega reageerimiseks. Suuremate reaktiivlennukite puhul on aga meeskonnas rohkem liikmeid, kes suudavad negatiivsetele olukordadele reageerida, samas kui selliste lennukite piloodid saavad tavaliselt sagedamini ja põhjalikumalt koolitust.

Ta ütles, et suurte ja väikeste lennukite jaoks on kõige olulisem hinnata ümbritsevaid olusid, sealhulgas ilma, maandumise ajal.

„Sarnane rünnak tõenäoliselt toimib efektiivsemalt, kui piloodid peavad suurel määral toetuma instrumentidele, et õnnestuda maandumine,” ütles Sharma. „Need võivad olla öösel toimuva maandumise puhul halva nähtavuse tingimustes või kombinatsioon halbades tingimustes ja tihedas õhuruumis, mis nõuab pilotitelt suuremat koormust, mille tõttu nad sõltuvad automaatikast.”

Aandjan Ranganathan, uurija Northeasterni ülikoolist, kes aitas rünnakut välja arendada, ütles meile, et GPS-ist pole KGS-i rikke korral suurt abi loota. Rünnaku tavalisel efektiivsusel on maapinna suuna kõrvalekalded 10 kuni 15 meetrit, kuna kõik, mis on suurem, suudavad piloodid ja lennujuhtimise töötajad avastada. GPS-i on väga keeruline selliseid kõrvalekaldeid tuvastada. Teine põhjus – GPS-signaalide valeandmine on äärmiselt lihtne.

„Ma saan GPS-i valeandmist teha paralleelselt KGS-i valeandmisega,” ütles Ranganathan. „Küsimus on ründaja motivatsiooni astmes.”

KGS eelkäija

KGS-i katsetused algasid juba 1929. aastal, ja esimene funktsionaalne süsteem paigaldati 1932. aastal Saksamaal Berliini-Tempelhofi lennujaamas.

KGS jääb üheks efektiivsemaks maandamisse süsteemiks. Teised lähenemised, näiteks, suunatud azimutiaalne raadiosaatja, juhtiv raadiosaatja, globaalne positsioneerimissüsteem ja sarnased satelliitnavigeerimissüsteemid peetakse ebatäpseteks, kuna need annavad ainult horisontaalset või ristuv suundumust. KGS-i peetakse aga täpseks lähendussüsteemiks, kuna see annab nii horisontaalse kui ka vertikaalse (libisemisnurga) suundumuse. Viimastel aastatel on ebatäpseid süsteeme järjest vähem kasutatud. KGS-i on järjest enam seostatud automaatpilootide ja automaatse maandumissüsteemidega.

Kuidas KGS töötab: suunatud maandumissaatja [localizer], libisemisnurga [glideslope] ja markerraadiosaatjad [marker beacon]

KGS-il on kaks peamist komponenti. Suunatud maandumissaatja teavitab pilooti, kas lennuk on maandumisrada keskel vasakul või paremal, ning libisemisnurk näitab, kas laskumise nurk ei ole liiga järsk, et lennuk ei jääks maandumisrajast mööda. Kolmas komponent on markerraadiosaatjad. Need toimivad maamärkidena, mis võimaldavad pilootidel mõõta kaugust rajani. Aastatega asendatakse neid järjest sagedamini GPS-i ja teiste tehnoloogiate poolt.

Suunatud maandumissaatja kasutab kahte erinevat antennide komplekti, mis kiirgavad kahte erinevat helisagedust – üks 90 Hz ja teine 150 Hz – ning need on määratud maandumisrajale. Antennide grandid on paigutatud rajale mõlemale küljele, tavaliselt lennuki tõusukoha pärast, nii et helid hävivad vastastikku, kui maanduv lennuk asub täpselt maandumisraja keskel. Erinevuse näidik näitab vertikaalset joont keskosas.

Kui lennuk kaldub paremale, muutub 150 Hz heli aina selgemaks, mistõttu erinevuse näidiku näit liigub vasakule keskusest. Kui lennuk kaldub vasakule, muutub 90 Hz heli kuuldavamaks ja näit liigub paremale. Suunatud maandumissaatja ei saa loomulikult täielikult asendada visuaalset lennuki positsiooni kontrollimist, kuid see pakub olulist ja väga intuitiivset orientatsiooni. Pilootidel on lihtsalt vaja hoida näit keskosas, et lennuk oleks täpselt rajajoone kohal.

Glissadi kallutamine töötab umbes samamoodi, ainult et see näitab lennuki langemisnurga positsiooni alguspunkti suhtes. Kui lennuki nurk on liiga väike, muutub 90 Hz heli selgemaks ning instrumendid näitavad, et lennuk peab langema. Kui laskumine on liiga järsk, annab 150 Hz signaal märku, et lennuk peab tõusma. Kui lennuk püsib glissadi soovitatud kaldenurgas, mis on umbes kolm kraadi, siis signaalid tühistavad üksteist. Kaks glissadi antenni asuvad tornis erilisel kõrgusel, mis on määratud glissadi nurga järgi, sobivaks konkreetse lennujaama jaoks. Torn asub tavaliselt maandumisrada puudutuspunktist lähemas piirkonnas.

Täiuslik vale

Kaitseuuringute rünnakud Põhja-Ida ülikoolist kasutavad turul olemasolevaid tarkvaralisi raadiosaatjaid. Need seadmed, mis maksavad $400-$600, saadavad signaale, mis näevad välja nagu tõelised signaalid, mida saadab lennujaama KGS. Ründaja saatja võib asuda nii rünnatava lennuki pardal kui ka maapinnal, kuni 5 km kaugusel lennujaamast. Kui ründaja signaal ületab tõelist signaali, tajub KGS vastuvõtja ründaja signaali ja näitab maan lõikejoon ning lennu strateegiat, mille ründaja on ette määranud.

Kui valeorganisatsioon on halvasti korraldatud, näeb piloot järske või kaootilisi seadmete näidikute muutusi, mida ta tõlgendab KGS tõrkedena. Et vale oleks raskem tuvastada, võib ründaja täpsustada lennuki asukohta, kasutades AZN-V, süsteem, mis edastab iga sekundi järel lennuki asukoha GPS järgi, kõrguse, kiirus maapinna suhtes ning teised andmed maapealsetele ja teistele alustele.

Kasuta seda teavet, et ründaja saaks signaali valevahetuse alustada, kui lähenev lennuk on maandumisrajalt vasakule või paremale nihkunud, ja saata sellele signaal, et lennuk lendab sirgelt. Parim aeg rünnakuks on hetk, mil lennuk on just möödunud punktist, nagu on näidatud artikli alguses olevas demo videos.

Seejärel saab ründaja rakendada reaalajas signaalikorrektiivide ja -generatsiooni algoritmi, mis pidevalt kohandab pahatahtlikku signaali, et tagada kõrvalekalde vastavus õigele teele, mis arvestab lennuki kõikide liikumistega. Isegi kui ründajal pole oskusi, et luua veatult vale signaali, suudab ta siiski petta KGS-i, nii et piloot ei saa sellele maandumisel toetuda.

Üks signaali valeesitamise variant on tuntud kui "varjutuse rünnak". Ründaja saadab spetsiaalselt ette valmistatud signaale, mille võimsus on suurem kui lennujaama edastaja signaalid. Selleks vajab pahatahtlik edastaja tavaliselt 20 W võimsust. Varjutusrünnakud muudavad signaali valeesitamise veenva läbiviimise lihtsamaks.

Varjutuse rünnak

Teine signaali valeesitamise variant on tuntud kui "ühetone rünnak". Selle eeliseks on, et saab saata ühte sagedust madalama võimsusega kui lennujaama KGS. Sellel on mitmeid puudusi, näiteks peab ründaja täpselt teadma lennuki spetsiifikat – näiteks KGS-antenni asukohta.

Ühetone rünnak

Lihtsaid lahendusi ei ole

Uurijad ütlevad, et praegu ei ole olemas meetodeid, et kõrvaldada valeesituse rünnakute oht. Alternatiivsed navigeerimistehnoloogiad – sealhulgas omnidirektsionaalne azimuthi raadiosaatja, juhtimise raadiosaatja, globaalne positsioneerimissüsteem ja sarnased satelliitnavigeerimiste süsteemid – edastavad traadita signaale, millel ei ole autentimismehhanismi, ja seega on nad valeesituse rünnakutele vastuvõtlikud. Veelgi enam, horisontaalse ja vertikaalse lähenemisrada teavet võivad anda ainult KGS ja GPS.

Oma töös kirjutavad uurijad:

Enamikul probleemidest, millega silmitsi seisavad sellised tehnoloogiad nagu AZN-V, ACARS ja TCAS, saab parandada, rakendades krüptograafiat. Siiski ei piisa krüptograafiast, et ära hoida localisation-rünnakuid. Näiteks GPS-signaalide krüptimine, mis on sarnane sõjaväe navigatsioonitehnoloogia kasutusele, võib mingil määral ära hoida asendusrünnakuid. Siiski suudab kurjategija suunata GPS-signaale soovitud ajaviivitustega ja saavutada asukoha või aja valeandmeid. Inspiratsiooni saab ammutada olemasolevast kirjandusest GPS-asendamisrünnakute tõkestamise kohta ja luua sarnaseid süsteeme vastuvõtja poolel. Alternatiiviks võib olla laiaulatusliku turvalise asukohasüsteemi rakendamine, mis põhineb kauguse piiramisel ja turvalistel lähendustehnikatel. Kuid selleks on vajalik tagada kahepoolne kommunikatsioon ning see variant vajab edasist uurimist, mis puudutab selle skaleeritavust, teostatavust ja muud.

USA föderaalsest tsiviillennunduse haldusest teatati, et neil ei ole piisavalt teavet uurijate korraldatud esitluse kohta, et kommenteerida.

See rünnak ja märkimisväärne uurimistöö on muljetavaldavad, kuid peamisele küsimusele töös ei ole vastust - kui tõenäoline on, et keegi soovib tegelikult pingutada, et rakendada sarnast rünnakut? Teised haavatavuse tüübid, nagu need, mis võimaldavad häkkeritel kaugelt pahavara kasutajate arvutitesse installida või populaarseid krüpteerimisse süsteeme vältida, on kergesti monetiseeritavad. GPS-asendusrünnaku puhul see nii ei ole. Sellesse kategooriasse kuuluvad ka eluohtlikud rünnakud südamestimulaatoritele ja muudele meditsiiniseadmetele.

Ja kuigi on keerulisem näha motivatsiooni sarnaste rünnakute jaoks, oleks viga haihtuda nende võimalus. aruandes, mai C4ADS-i, mittetulundusühingu, mis käsitleb globaalseid konflikte ja riikidevahelist julgeolekut, avaldatud aruandes on märgitud, et Venemaa Föderatsioon tegeleb sageli ulatuslike GPS-süsteemide rikete katsetamisega, mille tulemusena eksivad laevade navigatsioonisüsteemid oma asukoha osas üle 65 miili ja rohkem [Tegelikult on aruandes öeldud, et Krimmi silla avamise ajal (st mitte "tihti", vaid vaid korra) häiris globaalset navigeerimissüsteemi sellel sillal asuv edastaja, mille töö oli tunda isegi Anapas, mis asub 65 km (mitte miili) kaugusel. "Nii et kõik on õige" (c) / märk. tõl.].

„Venemaa Föderatsioonil on globaalsete navigeerimissüsteemide petmise võimaluste kasutamises ja arendamises suhteline eelis, " hoiatab aruanne. „Siiski, madal hind, availablity avaturul ja selliste tehnoloogiate lihtsus pakuvad mitte ainult riikidele, vaid ka mässulistele, terrorismiga tegelevatele rühmitustele ja kurjategijatele laialdasi võimalusi riiklike ja mittetulunduslike võrkude destabiliseerimiseks."

Ja kuigi KGSi asendamine näib 2019. aastal esoteeriline, võib olla ebatõenäoline, et tulevikus ei saa see enam tavaliseks, kuna rünnaku tehnoloogiad muutuvad arusaadavamaks ja programmeeritavad raadioedastajad laialdasemaks. KGSi rünnakuid ei pea tingimata teostama avariide tekitamiseks. Need võivad häirida lennujaamade tööd, nagu ebaseaduslikud droonid põhjustasid Gatwicki lennujaama sulgemise Londonis eelmisel detsembril, paar päeva enne jõule, ja kolm nädalat hiljem - Heathrow lennujaama.

„Raha on üks motivatsioon, jõudude demonstreerimine on teine,” ütles Ranganathan. „Kaitse seisukohalt on need rünnakud äärmiselt kriitilised. Sellele tuleb tähelepanu pöörata, sest sellel maailmas leidub piisavalt inimesi, kes soovivad näidata jõudu.”

Allikas: habr.com