מערכות ניווט הרדיו המשמשות את המטוסים לנחיתה בבטחה אינן מאובטחות ורגישות לפריצה.

האות שמטוסים משתמשים בו כדי למצוא רצועת נחיתה אפשר לזייף עם מכשיר קשר של 600 דולר.

מטוס המדגים תקיפה ברדיו עקב אותות מזויפים. KGS נוחת מימין למסלול

כמעט כל מטוס שטס ב-50 השנים האחרונות - בין אם זה ססנה חד מנוע או מטוס ג'מבו של 600 מושבים - הסתמך על מכשירי קשר כדי לנחות בבטחה בשדות תעופה. מערכות נחיתת מכשירים אלו (ILS) נחשבות למערכות גישה מדויקות מכיוון שבניגוד ל-GPS ומערכות ניווט אחרות, הן מספקות מידע חיוני בזמן אמת על הכיוון האופקי של המטוס ביחס למיקום הנחיתה שלו.פס וזווית ירידה אנכית. בתנאים רבים - במיוחד כאשר נוחתים בערפל או בגשם בלילה - ניווט רדיו זה נשאר הדרך העיקרית להבטיח שהמטוס נוגע בתחילת המסלול ובדיוק באמצע.

כמו טכנולוגיות רבות אחרות שנוצרו בעבר, KGS לא סיפקה הגנה מפני פריצה. אותות רדיו אינם מוצפנים ולא ניתן לאמת את האותנטיות שלהם. הטייסים פשוט מניחים שאותות האודיו שהמערכות שלהם קולטות בתדר שהוקצה לשדה התעופה הם אותות אמיתיים המשודרים על ידי מפעיל שדה התעופה. במשך שנים רבות, ליקוי האבטחה הזה נעלם מעיניו, בעיקר בגלל שהעלות והקושי של זיוף אותות הפכו את ההתקפות לחסרות טעם.

אבל כעת חוקרים פיתחו שיטת פריצה בעלות נמוכה שמעלה שאלות לגבי אבטחת ה-CGS המשמשים כמעט בכל נמל תעופה אזרחי בעולם התעשייתי. שימוש ברדיו של $600 תוכנית מבוקרת, חוקרים יכולים לזייף איתותים של נמל תעופה כך שמכשירי הניווט של הטייס מצביעים על כך שהמטוס יוצא ממסלולו. על פי הכשרה, על הטייס לתקן את קצב הירידה או יחס כלי השיט, ובכך ליצור סיכון לתאונה.

טכניקת תקיפה אחת היא לזייף אותות שזווית הירידה קטנה ממה שהיא באמת. ההודעה המזויפת מכילה את מה שנקרא אות "הורדה" המודיע לטייס להגדיל את זווית הירידה, וכתוצאה מכך המטוס נוגע לפני תחילת המסלול.

הסרטון מציג איתות שחומל אחרת שעלול להוות איום על מטוס שנכנס לנחיתה. תוקף יכול לשלוח אות האומר לטייס שהמטוס שלו נמצא משמאל לקו מרכז המסלול, כאשר למעשה המטוס מרוכז בדיוק. הטייס יגיב במשיכת המטוס ימינה, מה שבסופו של דבר יגרום לו להיסחף הצידה.

חוקרים מאוניברסיטת Northeastern בבוסטון התייעצו עם טייס ומומחה בטיחות, והם מקפידים לציין שזיוף אותות כזה לא סביר שיוביל להתרסקות ברוב המקרים. תקלות CGS מהוות סכנה בטיחותית ידועה, וטייסים מנוסים מקבלים הדרכה מקיפה כיצד להגיב אליהן. במזג אוויר בהיר, לטייס יהיה קל להבחין שהמטוס אינו מיושר עם קו מרכז המסלול, והוא יוכל להסתובב.

סיבה נוספת לספקנות סבירה היא הקושי לבצע את הפיגוע. בנוסף לתחנת רדיו הניתנת לתכנות, יידרשו אנטנות כיווניות ומגבר. את כל הציוד הזה יהיה די קשה להבריח למטוס אם האקר ירצה לצאת להתקפה מהמטוס. אם יחליט לתקוף מהקרקע, תידרש עבודה רבה כדי ליישר את הציוד עם רצועת הנחיתה מבלי למשוך תשומת לב. יתרה מכך, שדות תעופה בדרך כלל עוקבים אחר הפרעות בתדרים רגישים, מה שעלול לגרום להתקפה מופסקת זמן קצר לאחר תחילתה.

בשנת 2012, החוקר בראד היינס, המכונה רנדרמן, נקודות תורפה חשופות במערכת ADS-B (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast), שמטוסים משתמשים בה כדי לקבוע את מיקומם ולשדר נתונים לכלי טיס אחרים. הוא סיכם את הקשיים בעצם זיוף אותות CGS באופן הבא:

אם הכל מתחבר - מיקום, ציוד נסתר, תנאי מזג אוויר גרועים, מטרה מתאימה, תוקף חדור מוטיבציה, חכם ובעל עוצמה כלכלית - מה קורה? בתרחיש הגרוע ביותר, המטוס נוחת על הדשא וייתכן פציעה או מוות, אך תכנון בטוח של מטוס וצוותי תגובה מהירה מבטיחים שיש סיכוי קטן מאוד לשריפה ענקית שתגרום לאובדן של כל המטוס. במקרה כזה, הנחיתה תופסק, והתוקף לא יוכל עוד לחזור על כך. במקרה הטוב, הטייס יבחין באי ההתאמה, יכתים את מכנסיו, יעלה גובה, יסתובב וידווח שמשהו לא בסדר ב-CGS - שדה התעופה יתחיל בחקירה, מה שאומר שהתוקף לא ירצה יותר להישאר בקרבת מקום.

לכן, אם הכל יתחבר, התוצאה תהיה מינימלית. השוו זאת ליחס ההחזר להשקעה וההשפעה הכלכלית של אידיוט אחד עם מזל"ט של 1000 דולר שטס סביב נמל התעופה הית'רו במשך יומיים. אין ספק שמזל"ט היה אופציה יעילה ומעשית יותר מתקפה כזו.

ובכל זאת, החוקרים אומרים שיש סיכונים. מטוסים שלא נוחתים בתוך נתיב הגלישה - הקו הדמיוני שמטוס עוקב אחריו בזמן נחיתה מושלמת - הרבה יותר קשה לזהות, אפילו במזג אוויר טוב. יתרה מכך, כמה שדות תעופה עמוסים, על מנת למנוע עיכובים, מורים למטוסים לא למהר להחמיץ גישה, גם בתנאי ראות גרועים. הוראות הנחיות נחיתה של מינהל התעופה הפדרלי בארה"ב, שנמלי תעופה רבים בארה"ב עוקבים אחריהם, מצביעות על כך שהחלטה כזו צריכה להתקבל בגובה של 15 מ' בלבד. הנחיות דומות חלות באירופה. הם משאירים לטייס מעט מאוד זמן להפסיק בבטחה את הנחיתה אם תנאי הסביבה החזותיים אינם תואמים לנתונים מה-CGS.

"זיהוי והתאוששות מכל כשל במכשיר במהלך הליכי נחיתה קריטיים היא אחת המשימות המאתגרות ביותר בתעופה מודרנית", כתבו החוקרים במאמרם. עבודה שכותרתו "התקפות אלחוטיות על מערכות נתיב גלישה של מטוסים", אומצה ב סימפוזיון האבטחה ה-28 של USENIX. "בהתחשב במידת ההסתמכות של טייסים על CGS ומכשירים באופן כללי, לכשלים ולהפרעות זדוניות עלולות להיות השלכות קטסטרופליות, במיוחד במהלך פעולות גישה וטיסה אוטונומיות."

מה קורה לכשלים של KGS

כמה נחיתות ליד אסון מדגימות את הסכנות של תקלות CGS. בשנת 2011, טיסה SQ327 של סינגפור איירליינס, עם 143 נוסעים ו-15 אנשי צוות על סיפונה, נפלה לפתע שמאלה בעודה 10 מטרים מעל המסלול בנמל התעופה של מינכן בגרמניה. לאחר הנחיתה, סטה הבואינג 777-300 שמאלה, ואז פנה ימינה, חצה את קו המרכז, ונמצא עם ציוד הנחיתה בדשא מימין למסלול.

В להגיש תלונה על התקרית, שפורסמה על ידי הוועדה הפדרלית לחקירת תאונות מטוסים בגרמניה, נכתב כי המטוס החטיא את נקודת הנחיתה ב-500 מ'. החוקרים אמרו כי אחד האשמים בתקרית היה עיוות של אותות משואה הנחיתה של לוקליזטור על ידי הלקיחת מחוץ למטוס. למרות שלא דווח על נפגעים, האירוע הדגיש את חומרת הכשל של מערכות CGS. תקריות אחרות הכוללות כשל ב-CGS שכמעט הסתיימו בצורה טראגית כוללות את טיסה NZ 60 של ניו זילנד בשנת 2000 וטיסה של Ryanair FR3531 בשנת 2013. הסרטון מסביר מה השתבש במקרה האחרון.

Vaibhab Sharma מנהל את הפעילות הגלובלית של חברת האבטחה של עמק הסיליקון ומטיס מטוסים קטנים מאז 2006. כמו כן הוא בעל רישיון מפעיל תקשורת חובב וחבר מתנדב בסיירת האוויר האזרחית, שם הוכשר כמציל ורדיו. הוא מטיס מטוס בסימולטור X-Plane, ומדגים מתקפת זיוף איתות שגורמת למטוס לנחות מימין למסלול.

שארמה אמרה לנו:

התקפה כזו על ה-CGS היא ריאלית, אך יעילותה תלויה בשילוב של גורמים, לרבות הכרת התוקף במערכות ניווט אוויר ותנאי הגישה. בשימוש נכון, תוקף יוכל להסיט את המטוס לעבר מכשולים המקיפים את שדה התעופה, ואם נעשה בתנאי ראות גרועים, יהיה קשה מאוד לצוות הטייס לזהות סטיות ולטפל בהן.

לדבריו, לתקיפות יש פוטנציאל לאיים הן על מטוסים קטנים והן על מטוסים גדולים, אך מסיבות שונות. מטוסים קטנים נוסעים במהירויות נמוכות יותר. זה נותן לטייסים זמן להגיב. למטוסים גדולים, לעומת זאת, יש יותר אנשי צוות זמינים להגיב לאירועים שליליים, והטייסים שלהם מקבלים בדרך כלל הכשרה תכופה וקפדנית יותר.

לדבריו, הדבר החשוב ביותר עבור מטוסים גדולים וקטנים יהיה להעריך את תנאי הסביבה, במיוחד מזג האוויר, במהלך הנחיתה.

"מתקפה כזו עשויה להיות יעילה יותר כאשר הטייסים יצטרכו לסמוך יותר על המכשירים כדי לבצע נחיתה מוצלחת", אמר שארמה. "אלה יכולים להיות נחיתות לילה בתנאי ראות גרועים, או שילוב של תנאים גרועים ומרחב אווירי עמוס שמצריך מהטייסים להיות עסוקים יותר, מה שמותיר אותם תלויים מאוד באוטומציה".

Aanjan Ranganathan, חוקר מאוניברסיטת Northeastern שסייע בפיתוח המתקפה, אמר לנו שאין מה לסמוך על GPS שיעזור לך אם ה-CGS נכשל. סטיות מהמסלול בהתקפת זיוף יעילה ינועו בין 10 ל-15 מטרים, שכן כל דבר גדול יותר יהיה גלוי לטייסים ולבקרי תנועה אווירית. GPS יתקשה מאוד לזהות סטיות כאלה. הסיבה השנייה היא שקל מאוד לזייף אותות GPS.

"אני יכול לזייף את ה-GPS במקביל לזיוף של ה-CGS", אמר רנגנתן. "כל השאלה היא מידת המוטיבציה של התוקף".

קודמו של ה-KGS

בדיקות KGS החלו עוד בשנת 1929, ומערכת העבודה הראשונה נפרסה ב-1932 בשדה התעופה הגרמני ברלין-טמפלהוף.

KGS נותרה אחת ממערכות הנחיתה היעילות ביותר. גישות אחרות, למשל, משואה אזימוט כל-כיוונית, משואת איתור, מערכת מיקום גלובלית ומערכות ניווט לווייניות דומות נחשבות לא מדויקות מכיוון שהן מספקות כיוון אופקי או רוחבי בלבד. ה-KGS נחשבת למערכת מפגש מדויקת, מכיוון שהיא מספקת כיוון אופקי ואנכי (נתיב גלישה). בשנים האחרונות נעשה שימוש פחות ופחות במערכות לא מדויקות. CGS היה קשור יותר ויותר עם טייסים אוטומטיים ומערכות נחיתה אוטומטית.

כיצד פועל ה-CGS: לוקליזר [מקומי], מדרון גלישה [גלישה] ומשואות סימון [משואת סמן]

ל-CGS שני מרכיבים מרכזיים. הלוקליזר אומר לטייס אם המטוס מוסט משמאל או ימינה לקו מרכז המסלול, ושיפוע הגלישה אומר לטייס האם זווית הירידה גבוהה מדי מכדי שהמטוס יחמיץ את תחילת המסלול. המרכיב השלישי הוא משואות סימון. הם משמשים כסמנים המאפשרים לטייס לקבוע את המרחק למסלול ההמראה. במהלך השנים, הם הוחלפו יותר ויותר ב-GPS ובטכנולוגיות אחרות.

הלוקלייזר משתמש בשתי סטים של אנטנות, הפולטות שני צלילים שונים - האחת ב-90 הרץ, והשנייה ב-150 הרץ - ובתדר המוקצה לאחד מרצועות הנחיתה. מערכי האנטנות ממוקמים משני צידי המסלול, לרוב לאחר נקודת ההמראה, כך שהצלילים מתבטלים כאשר המטוס הנוחת ממוקם ישירות מעל קו מרכז המסלול. מחוון הסטייה מציג קו אנכי במרכז.

אם המטוס סוטה ימינה, צליל 150 הרץ הופך להיות נשמע יותר ויותר, מה שגורם למצביע מחוון הסטייה לנוע שמאלה מהמרכז. אם המטוס סוטה שמאלה, צליל ה-90 הרץ הופך להיות נשמע והמצביע זז ימינה. לוקליזטור, כמובן, אינו יכול להחליף לחלוטין את השליטה החזותית בגישה של המטוס; הוא מספק אמצעי התמצאות מרכזי ואינטואיטיבי מאוד. הטייסים פשוט צריכים לשמור את המצביע במרכז כדי לשמור את המטוס בדיוק מעל קו האמצע.

מדרון הגלישה עובד כמעט באותו אופן, רק שהוא מראה את זווית הירידה של המטוס ביחס לתחילת רצועת הנחיתה. כאשר זווית המטוס נמוכה מדי, צליל ה-90 הרץ הופך להיות נשמע והמכשירים מציינים שהמטוס צריך לרדת. כאשר הירידה חדה מדי, אות ב-150 הרץ מצביע על כך שהמטוס צריך לטוס גבוה יותר. כאשר המטוס נשאר בזווית מסלול הגלישה שנקבעה של כשלוש מעלות, האותות מתבטלים. שתי אנטנות מסלול גלישה ממוקמות על המגדל בגובה מסוים, הנקבע לפי זווית מדרון הגלישה המתאימה לשדה תעופה מסוים. המגדל ממוקם בדרך כלל קרוב לאזור הנוגע ברצועה.

זיוף מושלם

ההתקפה של חוקרי אוניברסיטת Northeastern משתמשת במשדרי רדיו תוכנה זמינים מסחרית. מכשירים אלה, הנמכרים ב-400-600 דולר, משדרים אותות המתחזות לאותות אמיתיים שנשלחו על ידי ה-SSC של נמל התעופה. ניתן לאתר את המשדר של התוקף הן על סיפון המטוס המותקף והן על הקרקע, במרחק של עד 5 ק"מ משדה התעופה. כל עוד האות של התוקף חורג מעוצמת האות האמיתי, מקלט ה-KGS יתפוס את האות של התוקף וידגים את הכיוון ביחס לנתיב הטיסה האנכי והאופקי המתוכנן על ידי התוקף.

אם ההחלפה מאורגנת בצורה גרועה, הטייס יראה שינויים פתאומיים או לא יציבים בקריאות המכשיר, אשר יטעה כתקלה ב-CGS. כדי להפוך את הזיוף לקשה יותר לזיהוי, תוקף יכול להבהיר את המיקום המדויק של המטוס באמצעותו ADS-V, מערכת שמשדרת בכל שנייה את מיקום ה-GPS של המטוס, הגובה, מהירות הקרקע ונתונים נוספים לתחנות קרקע וכלי שיט אחרים.

באמצעות מידע זה, תוקף יכול להתחיל לזייף את האות כאשר כלי טיס מתקרב נע שמאלה או ימינה ביחס למסלול, ולשלוח אות לתוקף שהמטוס מתקדם ברמה. הזמן האופטימלי לתקיפה יהיה כאשר המטוס רק עבר את נקודת הציון, כפי שמוצג בסרטון ההדגמה בתחילת הכתבה.

לאחר מכן, התוקף יכול להחיל אלגוריתם תיקון והפקת אותות בזמן אמת שיתאים ללא הרף את האות הזדוני כדי להבטיח שהקיזוז מהנתיב הנכון תואם את כל תנועות המטוס. גם אם התוקף חסר את המיומנות להשמיע אות מזויף מושלם, הוא יכול לבלבל את ה-CGS עד כדי כך שהטייס לא יכול לסמוך עליו שינחת.

גרסה אחת של זיוף אותות ידועה בשם "התקפת הצללה". התוקף שולח אותות שהוכנו במיוחד עם עוצמה גדולה יותר מהאותות מהמשדר של שדה התעופה. משדר של תוקף יצטרך בדרך כלל לשלוח 20 וואט של כוח כדי לעשות זאת. התקפות הצללות מקלות על זיוף אות באופן משכנע.

מתקפת צללים

האפשרות השנייה להחלפת אות ידועה בשם "התקפה בטון אחד". היתרון שלו הוא שאפשר לשלוח צליל באותו תדר בהספק נמוך מזה של ה-KGS של שדה התעופה. יש לזה כמה חסרונות, למשל, התוקף צריך לדעת בדיוק את הפרטים של המטוס - למשל, מיקום אנטנות ה-CGS שלו.

התקפה בטון בודד

אין פתרונות קלים

חוקרים אומרים שעדיין אין דרך לחסל את האיום של התקפות זיוף. טכנולוגיות ניווט אלטרנטיביות - כולל משואת אזימוט כל-כיוונית, משואת איתור, מערכת מיקום גלובלית ומערכות ניווט לווייניות דומות - הן אותות אלחוטיים שאין להם מנגנון אימות ולכן רגישים להתקפות זיוף. יתרה מכך, רק KGS ו-GPS יכולים לספק מידע על מסלול הגישה האופקי והאנכי.

בעבודתם כותבים החוקרים:

רוב בעיות האבטחה עימן מתמודדות טכנולוגיות כגון ADS-V, ACARS и TCAS, ניתן לתקן על ידי הצגת קריפטוגרפיה. עם זאת, קריפטוגרפיה לא תספיק כדי למנוע התקפות לוקליזציה. לדוגמה, הצפנת אותות GPS, בדומה לטכנולוגיית ניווט צבאית, יכולה למנוע התקפות זיוף במידה מסוימת. יחד עם זאת, התוקף יוכל להפנות את אותות ה-GPS עם עיכובי הזמן שהוא צריך, ולהשיג החלפת מיקום או זמן. ניתן לשאוב השראה מהספרות הקיימת בנושא הפחתת התקפות זיוף GPS ויצירת מערכות דומות בקצה המקלט. חלופה תהיה ליישם מערכת לוקליזציה מאובטחת בקנה מידה גדול המבוססת על מגבלות מרחק וטכניקות אישור קרבה מאובטחות. עם זאת, זה ידרוש תקשורת דו-כיוונית ודורש מחקר נוסף לגבי מדרגיות, היתכנות וכו'.

מינהל התעופה הפדרלי של ארה"ב אמר שאין לו מספיק מידע על הפגנת החוקרים כדי להגיב.

המתקפה הזו וכמות המחקר המשמעותית שנעשתה מרשימה, אבל השאלה המרכזית של העבודה נותרה ללא מענה: מה הסיכוי שמישהו באמת יהיה מוכן לטרוח ולבצע פיגוע כזה? קל לייצר רווחים מסוגים אחרים של נקודות תורפה, כגון אלו המאפשרות להאקרים להתקין תוכנות זדוניות מרחוק במחשבי המשתמשים או לעקוף מערכות הצפנה פופולריות. זה לא המקרה עם התקפת זיוף CGS. גם התקפות מסכנות חיים על קוצבי לב ומכשירים רפואיים אחרים נכנסים לקטגוריה זו.

אמנם קשה יותר לראות את המוטיבציה להתקפות כאלה, אבל זו תהיה טעות לפסול את האפשרות שלהן. IN להגיש תלונה, שפורסם במאי על ידי C4ADS, ארגון ללא מטרות רווח העוסק בסכסוכים עולמיים ואבטחה בין-מדינתית, מצא שהפדרציה הרוסית עוסקת לעתים קרובות בבדיקות רחבות היקף של שיבושים במערכת ה-GPS שגרמו למערכות הניווט של ספינות לצאת מהמסלול ב-65 מיילים או יותר [למעשה, הדו"ח אומר שבמהלך פתיחת גשר קרים (כלומר, לא "לעתים קרובות", אלא רק פעם אחת), מערכת הניווט העולמית נפלה על ידי משדר שנמצא על הגשר הזה, ועבודתה הורגשה אפילו ליד אנאפה, ממוקמת במרחק של 65 ק"מ (לא מייל) מהמקום הזה. "וכך הכל נכון" (ג) / בערך. תִרגוּם].

"לפדרציה הרוסית יש יתרון יחסי בניצול ופיתוח יכולות להונות מערכות ניווט גלובליות", מזהיר הדו"ח. "עם זאת, העלות הנמוכה, הזמינות הפתוחה וקלות השימוש של טכנולוגיות כאלה מספקות לא רק למדינות, אלא גם למורדים, לטרוריסטים ולפושעים הזדמנויות רבות לערער את היציבות של רשתות מדינה ולא מדינתיות".

ולמרות שזיוף CGS נראה אזוטרי ב-2019, זה בקושי מופרך לחשוב שזה יהפוך להיות נפוץ יותר בשנים הקרובות ככל שטכנולוגיות התקיפה יובנות טוב יותר ומשדרי רדיו נשלטי תוכנה הופכים נפוצים יותר. אין צורך לבצע התקפות על ה-CGS על מנת לגרום לתאונות. ניתן להשתמש בהם כדי לשבש שדות תעופה באופן שבו מל"טים לא חוקיים גרמו לסגירת נמל התעופה גטוויק בלונדון בדצמבר האחרון, כמה ימים לפני חג המולד, ונמל התעופה הית'רו שלושה שבועות לאחר מכן.

"כסף הוא מוטיבציה אחת, אבל הפגנת כוח היא אחרת", אמר רנגנתן. - מנקודת מבט הגנתית, ההתקפות הללו הן קריטיות מאוד. צריך לטפל בזה כי יהיו מספיק אנשים בעולם הזה שירצו להראות כוח".

מקור: www.habr.com