A jel, amely alapján a repülőgépek megtalálják a leszállópályát, 600 dolláros rádióval hamisítható.
Repülőgép a rádió támadásának demonstrálására hamis jelek miatt. a leszállópálya jobb oldalán érkezik.
Szinte bármilyen repülőgép, amely az elmúlt 50 évben a levegőbe emelkedett – legyen az egy egymotoros Cessna vagy egy 600 fős óriás légiszállító – rádióállomások segítségét vette igénybe a biztonságos leszálláshoz a repülőtereken. Ezek a megközelítő rendszerek, az ILS (instrument landing system), a pontos megközelítési rendszerek közé tartoznak, mivel, ellentétben a GPS-szel és más navigációs rendszerekkel, létfontosságú információkat nyújtanak valós időben a repülőgép vízszintes tájolásáról a leszállópályához és a függőleges süllyedési szögéről. Sok körülmény között – különösen a ködben vagy esőben, éjszaka történő leszállások során – ez a rádiónavigáció marad a legfőbb módja annak, hogy biztosítsák, hogy a repülőgép a pálya elején és pontosan a közepén érkezzen le.
Mint sok más múltban kifejlesztett technológia, az ILS sem védett a hackelés ellen. A rádiójelek nincsenek titkosítva, és hitelesítésük nem történik. A pilóták csak azt feltételezik, hogy a repülőtérhez rendelt frekvencián kapott hangjelek az üzemeltető által átkonvertált valós jelzések. Évek óta ez a biztonsági hiányosság szinte senkit sem aggasztott, főként azért, mert a jelek hamisítása költséges és bonyolult folyamata értelmetlenné tette a támadásokat.
Most azonban a kutatók egy olcsó hackelési módszert dolgoztak ki, amely kérdéseket vet fel az ILS biztonságával kapcsolatban, amelyet gyakorlatilag minden ipari világ polgári repülőterén használnak. Egy 600 dolláros rádió segítségével , a kutatók hamisíthatják a repülőtéri jeleket, így a pilóta navigációs eszközei azt fogják mutatni, hogy a repülőgép letért a pályáról. Az oktatás szerint a pilótának ki kell javítania a süllyedési sebességet vagy a jármű tájolását, ezzel eseményveszélyt teremtve.
Az egyik támadási technológia abban áll, hogy a hamis jelek azt mondják, hogy a süllyedés szöge kisebb, mint amilyen valójában. A hamis üzenet tartalmaz egy úgynevezett „lefelé fogadott” jelet, amely arról tájékoztatja a pilótát, hogy növelnie kell a süllyedés szögét, ami esetleg ahhoz vezet, hogy a repülőgép a kifutópálya előtt érkezik a földre.
A videón egy más módon hamisított jel látható, amely fenyegetést jelenthet a leszállásra közelítő repülőgép számára. A támadó olyan jelet küldhet, amely tájékoztatja a pilótát, hogy a repülőgépe a kifutópálya tengelyvonala bal oldalán helyezkedik el, miközben valójában pontosan középen van. A pilóta reagálni fog, jobbra terelve a repülőgépet, ami végül eltérést okoz.
A bostoni Northeastern University kutatói konzultáltak egy pilótával és egy biztonsági szakértővel, és óvatosan megjegyzik, hogy az ilyen típusú jelhamisítás kis valószínűséggel vezet balesethez a legtöbb esetben. A GPS zavara egy jól ismert legerősebb fenyegetést jelent a repülés biztonságára, és a tapasztalt pilóták részletes képzésen vesznek részt, hogy hogyan reagáljanak rá. A pilóta tiszta időben könnyen észlelheti, hogy a repülőgép nem a kifutópálya középső vonalában van, és lehetősége lesz újra megpróbálni a leszállást.
Egy másik oka a mérsékelt szkepticizmusnak az támadás végrehajtásának nehézsége. A programozható rádióállomás mellett irányított antenna és erősítő is szükséges. Mindezen berendezéseket meglehetősen nehéz titokban bejuttatni a repülőgépbe, ha a hacker a repülőgép fedélzetéről szeretné végrehajtani a támadást. Ha pedig a földről dönt a támadás mellett, rengeteg munka szükséges ahhoz, hogy az eszközöket a kifutópályával egy vonalba állítsa anélkül, hogy felhívná a figyelmet. Ezenkívül a repülőtér általában figyelemmel kíséri a zavarokat a különösen fontos frekvenciákon, ezért a támadást valószínűleg hamarosan megakadályozzák.
2012-ben Brad Haynes kutató, akit a hívójelén ismernek, , sebezhetőségeket az ADS-B (automatikus függő megfigyelés - közzététel) rendszerében, amelyet a repülőgépek a helyük meghatározására és adatok más repülőgépeknek történő továbbítására használnak. Összefoglalta a GPS jelek valós hamisítványainak nehézségeit a következőképpen:
Ha minden összeáll – a helyszín, a rejtett felszerelés, a kedvezőtlen időjárási viszonyok, a megfelelő célpont, egy jól motivált, intelligens és pénzügyileg is felkészült támadó – mi fog történni? A legrosszabb esetben a repülőgép a fűbe száll, sérülések vagy halálesetek lehetségesek, de a repülőgépek biztonságos tervezése és a gyors reagálású csapatok nagyon alacsonyra csökkentik az óriási tűzesetek valószínűségét, amely súlyos veszteséggel járhat. Ebben az esetben a landolás leáll, és a támadó már nem tudja megismételni. A legjobb esetben a pilóta észlel egy eltérést, foltot ejt a nadrágján, emel a magasságán, másodjára köröz, és jelzi, hogy a GPS-sel valami baj van – a repülőtér vizsgálatot indít, ami azt jelenti, hogy a támadó már nem akar a közelben maradni.
Tehát, ha minden összeáll, akkor a következmények minimálisak lesznek. Hasonlítsa össze ezt az eredmény és a befektetések arányával, valamint azzal a gazdasági hatással, amikor egy kecske ezer dolláros drónnal két napig repült a Heathrow repülőtér körül. A drón egyértelműen hatékonyabb és működőképesebb megoldás volt, mint egy ilyen támadás.
Mégis, a kutatók szerint a kockázatok léteznek. A landoláskor nem a megfelelő pályán haladó repülőgépek – a képzeletbeli vonal, amelyet a repülőgép követne egy ideális landolásnál – sokkal nehezebben észlelhetők, még jó időjárási viszonyok között is. Továbbá, egyes forgalmas repülőterek a késések elkerülése érdekében azt tanácsolják a repülőgépeknek, hogy ne sietjenek a második kör megtételével, még rossz látási viszonyok között sem. Az Egyesült Államok Szövetségi Légi Igazgatósága által a landolásra vonatkozó irányelvek, amelyeket sok amerikai repülőtér követ, azt mondják, hogy ilyen döntést csupán 15 méteres magasságban érdemes hozni. Ezek az útmutatók Európában is érvényesek. Nagyon kevés időt hagynak a pilótának, hogy biztonságosan megszakíthassa a landolást, ha a látási viszonyok nem felelnek meg a GPS adatai szerint.
A "kritikus landolási eljárások során bármely instrumentum meghibásodásának és helyreállításának felismerése az egyik legnehezebb feladat a modern repülésben" – írták a kutatók az ő című tanulmányukban, amelyet a . "Figyelembe véve, hogy a pilóták mennyire támaszkodnak a GLS-re és általában az eszközökre, a meghibásodás és a szándékos beavatkozás katasztrofális következményekkel járhat, különösen az autonóm megközelítések és repülések során."
Mi történik a GLS meghibásodásaival
Számos leszállás, amely a katasztrófához közel állt, szemlélteti a GLS meghibásodásaival járó veszélyt. 2011-ben a Singapore Airlines SQ327 járata, fedélzetén 143 utassal és 15 fős személyzettel, váratlanul balra dőlt, miközben 10 méterre volt a müncheni repülőtér leszállópályájától. A Boeing 777-300 a leszállás után balra kanyarodott, majd jobbra fordult, keresztezte a tengelyvonalat, és megállt, amikor a futóművek a leszállópálya jobb oldalán lévő fűben álltak.
A az incidensről, amelyet a Német Szövetségi Légi Közlekedési Balesetek Vizsgálati Bizottsága tett közzé, úgy írják, hogy a repülőgép 500 méterre tévesztette el a leszállási pontot. A nyomozók elmondták, hogy az incidens egyik okaként a felszálló repülőgép által a pályairányító rádiójel torzítása szerepelt. Bár sérültekről nem érkezett jelentés, ez az esemény hangsúlyozta a GLS rendszerek meghibásodásának súlyosságát. Az egyéb, szinte tragédiával végződő GLS meghibásodások között említhető a NZ 60-as járat 2000-ből és a Ryanair FR3531-es járata 2013-ból. A videóban magyarázzák el, hogy mi ment rosszul az utolsó esetben.
Vaibhav Sharma egy szilícium-völgyi biztonsági céget vezet, amely világszerte tevékenykedik, és 2006 óta repül kisebb repülőgépekkel. Emellett rendelkezik amatőr rádiós üzemeltetői licenccel, és önkéntesként részt vesz a polgári légipartiban, ahol mentő- és rádiókezelői képzést kapott. A X-Plane szimulátorban irányít egy repülőgépet, bemutatva a jelek hamisítását, amely azt eredményezi, hogy a repülőgép a leszállópálya jobb oldalán landol.
Sharma elmondta nekünk:
Ez a támadás a KGS-en reális, de hatékonysága nagymértékben függ a támadó légiforgalmi rendszerről és a megközelítési körülményekről szerzett tudásától. Ha megfelelően alkalmazzák, a támadó képes lehet eltéríteni a légijárművet a repülőtér körüli akadályok felé, és ha ezt rossz látási körülmények között hajtják végre, a pilótaidő csapata számára rendkívül nehéz lesz észlelni a eltéréseket és kezelni azokat.
Azt mondta, hogy a támadások potenciálisan fenyegethetik mind a kis, mind a nagy sugárhajtású légijárműveket, de különböző okokból. A kis légijárművek alacsonyabb sebességgel repülnek. Ez időt ad a pilótáknak a reagálásra. A nagy sugárhajtású gépeknél viszont a legénység nagyobb számú tagja reagálhat a kedvezőtlen eseményekre, miközben az ilyen járművek pilótái jellemzően gyakrabban és alaposabban képzettek.
Azt mondta, hogy a legfontosabb, hogy a nagy és kis légijárművek a megközelítési körülményeket, különösen az időjárást értékeljék a leszállás során.
„Ilyen támadás valószínűleg hatékonyabb, amikor a pilótáknak nagyobb mértékben kell támaszkodniuk a műszerekre a sikeres leszállás érdekében – mondta Sharma. – Ez lehet éjszakai leszállás rossz látási körülmények között, vagy a kedvezőtlen körülmények és a zsúfolt légterek kombinációja, ami a pilóták szellemi terheltségét növeli, így fokozottan függenek az automatizálástól.”
A Northeastern University kutatója, Aandjan Ranganathan, aki segített a támadás kidolgozásában, elmondta nekünk, hogy a GPS-re való támaszkodás a KGS meghibásodása esetén szinte nem számítható. Hatékony támadás esetén a leszállópályáról való eltérések 10-15 méter között mozognak, mivel minden, ami ennél nagyobb, a pilóták és a légi irányítók figyelmét felhívja. A GPS-nek nagy nehézséget okoz az ilyen eltérések észlelése. A másik ok – a GPS jelek hamisítása nagyon egyszerű.
„Párhuzamosan hamisíthatom a GPS-t a KGS hamisításával – mondta Ranganathan. – A kérdés csak az, hogy mennyire motivált a támadó.”
A KGS elődje
A KGS tesztelése elkezdődött , és az első működő rendszert 1932-ben állították üzembe a berlini Tempelhof repülőtéren.
A KGS továbbra is az egyik leghatékonyabb leszállási rendszer. Más megközelítések, például , vezetett rádiójeladó, globális helymeghatározó rendszer és hasonló műholdas navigációs rendszerek pontatlanoknak számítanak, mivel csak vízszintes vagy keresztirányú tájékozódást adnak. A KG rendszer viszont pontos megközelítési rendszernek számít, mivel vízszintes és függőleges (leszállási) tájékozódást is nyújt. Az utóbbi években a pontatlan rendszereket egyre ritkábban használták. A KG rendszert gyakrabban társították automatikus pilótákkal és automatikus leszállási rendszerekkel.
Hogyan működik a KG rendszer: irányú leszállási rádiójeladó [localizer], leszállási szög [glideslope] és jelző rádiójeladók [marker beacon]
A KG rendszernek két kulcsfontosságú összetevője van. Az irányú leszállási rádiójeladó tájékoztatja a pilótát arról, hogy a repülőgép balra vagy jobbra eltér-e a kifutópálya tengelyvonalától, míg a leszállási szög azt jelzi, hogy a süllyedési szög nem túl meredek ahhoz, hogy a repülőgép ne haladjon el a kifutópálya kezdete mellett. A harmadik összetevő a jelző rádiójeladók. Ezek mérföldközként működnek, lehetővé téve a pilóta számára, hogy meghatározza a távolságot a kifutópályához. Az évek során őket egyre inkább a GPS és más technológiák váltják fel.
Az irányú leszállási rádiójeladó két antennakészletet használ, amelyek két különböző magasságú hangot sugároznak – az egyik 90 Hz, a másik pedig 150 Hz – melyeket a kifutópályák egyikének megfelelő frekvencián jelölnek ki. Az antennarácsok a kifutópálya mindkét oldalán találhatók, általában a felszállási pont után, és úgy helyezkednek el, hogy a hangok kölcsönösen kioltódjanak, amikor a leszálló repülőgép közvetlenül a kifutópálya tengelyvonala felett helyezkedik el. A eltérést jelző indikátor egy függőleges vonalat mutat a középpontban.
Ha a repülőgép jobbra tér el, a 150 Hz-es hang egyre hangosabbá válik, ezért az eltérés indikátor mutatója balra mozog a középponttól. Ha a repülőgép balra tér el, a 90 Hz-es hang válik hangosabbá, és a mutató jobbra mozog. Az irányú leszállási rádiójeladó természetesen nem tudja teljesen helyettesíteni a repülőgép helyzetének vizuális ellenőrzését, de kulcsfontosságú és nagyon intuitív tájékozódási eszközt ad. A pilótáknak egyszerűen csak a középpontban kell tartaniuk a mutatót, hogy a repülőgép pontosan a tengelyvonal fölött legyen.
A glideslope functions similarly, indicating the angle of descent of the aircraft in relation to the beginning of the runway. When the aircraft's angle is too shallow, a sound at 90 Hz becomes more audible, and instruments indicate that the aircraft needs to descend. If the descent is too steep, a signal at 150 Hz indicates that the aircraft should climb. When the aircraft maintains the prescribed glideslope angle of about three degrees, the signals cancel each other out. Two glideslope antennas are situated on a tower at a specific height determined by the glideslope angle suitable for the particular airport. The tower is usually located near the touch-down zone.
Tökéletes hamisítvány
A Northeastern Egyetem kutatóinak támadása kereskedelmi forgalomban kapható szoftveres rádióadókat használ. Ezek az eszközök 400 és 600 dollár között árusítják, és jeleket sugároznak, amelyek az igazi repülőtéri ILS jeleknek álcázottak. A támadó adója lehet az támadott repülőgépen vagy a földön, akár 5 km-re a repülőtértől. Amíg a támadók jele erősebb, mint a valódi jel, az ILS vevője a támadó jelét fogja észlelni, és megjeleníti a támadó által tervezett függőleges és vízszintes repülési pályára vonatkozó tájékoztatást.
Ha a hamisítás gyengén van megszervezve, a pilóta hirtelen vagy rendszertelen műszerértékek megjelenését észlelheti, amelyeket hibának foghat fel az ILS-en. A hamisítást nehezebben észlelhetjük, ha a támadó pontosan meghatározza a repülőgép pozícióját az , amely a repülőgép GPS-alapú helyzetét, magasságát, földhöz viszonyított sebességét és egyéb adatokat más földi állomásokra és más repülőgépekre továbbít másodpercenként.
Ezeket az információkat felhasználva a támadó elkezdheti a jel hamisítását, amikor a közeledő repülőgép balra vagy jobbra eltér a landoló pályától, és jelezheti számára, hogy a repülőgép egyenesen halad. Az optimális időpont a támadásra az, amikor a repülőgép éppen elhaladt egy útponthoz képest, ahogyan az a cikk elején látható demonstrációs videón is szerepel.
Ezután a támadó alkalmazhat egy valós idejű jelezés- és generális algoritmust, amely folyamatosan korrigálja a rosszindulatú jelet, hogy biztosítsa, hogy a helyes úttól való eltérés megfeleljen a repülőgép minden mozgásának. Még ha a támadó nem is rendelkezik elegendő készséggel a tökéletes hamis jel létrehozásához, még mindig képes annyira összezavarni a KGS-t, hogy a pilóta ne tudjon támaszkodni rá a leszálláskor.
A jel hamisításának egyik módja az úgynevezett „árnyékoló támadás”. A támadó kifejezetten előkészített jeleket küld, amelyeknek a teljesítménye nagyobb, mint a repülőtér adója által kibocsátott jeleké. Ehhez általában a támadó adójának 20 W teljesítményű jeleket kell küldenie. Az árnyékoló támadások megkönnyítik a meggyőző jelhamisítást.
Árnyékoló támadás
A jel hamisításának másik módja az úgynevezett „egyszínű támadás”. Az előnye az, hogy egy frekvenciájú hangjelet küldhetünk, amelynek a teljesítménye alacsonyabb, mint a repülőtér KGS-é. Ennek azonban több hátránya van, például a támadónak pontosan ismernie kell a repülőgép specifikációit – például a KGS-antennák elhelyezkedését.
Egyszínű támadás
Könnyű megoldások hiánya
A kutatók azt mondják, hogy jelenleg nincsenek módszerek a hamisításos támadások fenyegetésének kiküszöbölésére. Az alternatív navigációs technológiák – beleértve a sokirányú azimutális rádiójelzőt, a vezetett rádiójelzőt, a globális helymeghatározó rendszert és hasonló műholdas navigációs rendszereket – vezeték nélküli jelek, amelyek nem rendelkeznek autentikációs mechanizmussal, és ezért hajlamosak a hamisítós támadásokra. Továbbá a horizontális és vertikális megközelítési útvonal információját csak a KGS és a GPS képes nyújtani.
A munkájukban a kutatók azt írják:
A legnagyobb biztonsági problémák, amelyekkel az olyan technológiák szembesülnek, mint , és , javítani lehet a kriptográfia bevezetésével. Azonban a kriptográfia önmagában nem elegendő a lokalizációs támadások megelőzésére. Például a GPS-jel titkosítása, amely hasonló a katonai navigációs technológiához, bizonyos mértékig megakadályozhatja a hamisítást. A támadó azonban így is képes lesz GPS-jelzéseket az időbeli késleltetések figyelembevételével átirányítani, és elérni a hely vagy idő hamisítását. Az inspirációt az olyan meglévő irodalomból meríthetjük, amely a GPS hamisítás elleni védekezésről szól, és hasonló rendszerek létrehozására a vevő oldalán. Alternatív megoldás lehet egy nagyszabású, biztonságos lokalizációs rendszer megvalósítása, amely távolságkorlátozásra és biztonságos közelítési megerősítési technikákra épít. Ehhez azonban kétirányú kommunikációt kell biztosítani, és ez a lehetőség további vizsgálatokat igényel a skálázhatósága, megvalósíthatósága és egyéb kérdések kapcsán.
Az Egyesült Államok Szövetségi Polgári Repülési Hivatalának nyilatkozata szerint nincsenek elegendő információik a kutatók által bemutatott demonstrációról ahhoz, hogy kommentálni tudják.
Ez a támadás és a végzett kutatások mértéke lenyűgöző, de a dolgozat fő kérdésére nincs válasz – mennyire valószínű, hogy valaki valóban megpróbálná megvalósítani az ilyen támadást? Más típusú sebezhetőségek, például amelyek lehetővé teszik a hackerek számára, hogy távolról rosszindulatú programokat telepítsenek felhasználók számítógépeire, vagy hogy megkerüljék a népszerű titkosítási rendszereket, könnyen monetizálhatók. A GPS-hamisítással ez nem így van. Ebbe a kategóriába tartoznak az életveszélyes támadások is, amelyeket a szívritmus-szabályozók és más orvosi eszközök ellen indítanak.
Bár nehezebb meglátni a motivációt az ilyen támadások mögött, téves lenne figyelmen kívül hagyni a lehetőségüket. A , 2023 májusában közzétett C4ADS, egy globális konfliktusok és államközi biztonsági problémákkal foglalkozó nonprofit szervezet, azt állítja, hogy Oroszország gyakran végez szisztematikus teszteket a GPS rendszer működésének megszakítására, amelynek következtében a hajók navigációs rendszerei akár 65 mérföldre és azon is túl tévedtek el a helymeghatározásukban [A jelentés valóban arról szól, hogy a Krím-híd megnyitásakor (azaz nem „gyakran”, hanem csak egyszer) a globális navigációs rendszert egy hídon elhelyezett adó zavarja, és a működése még Anapa közelében is érezhető volt, amely 65 km-re (nem mérföldre) van ettől a helytől. „De így minden helyes” (c) / megjegyzés a fordítótól.].
„Oroszországnak relatív előnye van a globális navigációs rendszerek megtévesztésének lehetőségeinek kihasználásában és fejlesztésében” – figyelmeztet a jelentés. „Azonban az alacsony költség, a nyilvános hozzáférhetőség és az ilyen technológiák egyszerű használata nemcsak az államok, hanem a lázadók, terroristák és bűnözők széleskörű lehetőségeit is biztosítja a kormányzati és nem kormányzati hálózatok destabilizálására.”
Bár a KGS helyettesítése 2019-ben ezotériának tűnik, valószínű, hogy a közeljövőben ez egyre gyakoribbá válik, ahogy a támadási technológiák érthetőbbé válnak, és a szoftver által vezérelt adók elterjedtebbé. A KGS elleni támadásokat nem csak balesetek okozása érdekében lehet végrehajtani. Ezeket repülőterek működésének megzavarására is lehet alkalmazni, ahogy a jogellenes drónok a londoni Gatwick repülőtér bezárásához vezettek tavaly decemberben, néhány nappal karácsony előtt, majd három héttel később a Heathrow repülőtérhez.
„A pénz egy motiváció, a hatalom bemutatása pedig egy másik” – mondta Rangnathan. – „A védelem szempontjából ezek a támadások rendkívül kritikusak. Ezzel foglalkozni kell, mert ebben a világban lesz elég ember, aki meg akarja mutatni a hatalmát.”
Forrás: habr.com
