Системите за радио навигација што ги користат авионите за безбедно слетување се небезбедни и подложни на хакирање.

Сигналот што го користат авионите за да најдат лента за слетување може да се лажира со воки-токи од 600 долари.

Авион кој демонстрира напад на радио поради лажни сигнали. КГС слетува десно од пистата

Речиси секој авион што летал во последните 50 години - било да е тоа цесна со еден мотор или џамбо џет со 600 седишта - се потпирал на радио за безбедно слетување на аеродромите. Овие системи за слетување со инструменти (ILS) се сметаат за системи за прецизен пристап бидејќи, за разлика од GPS и другите системи за навигација, тие обезбедуваат витални информации во реално време за хоризонталната ориентација на авионот во однос на неговата позиција на слетување, лента и вертикален агол на спуштање. Во многу услови - особено при слетување во магла или дожд во текот на ноќта - оваа радио навигација останува главниот начин да се осигура дека леталото ќе се допре на почетокот на пистата и точно на средината.

Како и многу други технологии создадени во минатото, KGS не обезбеди заштита од хакерство. Радиосигналите не се шифрирани и нивната автентичност не може да се потврди. Пилотите едноставно претпоставуваат дека аудио сигналите што ги добиваат нивните системи на доделената фреквенција на аеродромот се вистински сигнали што ги емитува операторот на аеродромот. Долги години, овој безбедносен пропуст остануваше незабележан, најмногу затоа што цената и тешкотијата на измама на сигналот ги направија нападите бесмислени.

Но, сега истражувачите развија евтин метод за хакирање кој покренува прашања за безбедноста на CGS што се користи на практично секој цивилен аеродром во индустрискиот свет. Користење на радио од 600 долари контролирана програма, истражувачите можат да ги измамат сигналите на аеродромот така што навигациските инструменти на пилотот покажуваат дека авионот е надвор од курсот. Според обуката, пилотот мора да ја поправи брзината на спуштање или ставот на пловилото, со што се создава ризик од несреќа.

Една од техниките за напад е лажни сигнали дека аголот на спуштање е помал отколку што навистина е. Фалсификуваната порака содржи т.н Сигнал за „симнување“ кој го известува пилотот да го зголеми аголот на спуштање, што веројатно ќе резултира со допир на авионот пред почетокот на пистата.

Видеото покажува инаку манипулиран сигнал кој би можел да претставува закана за авион кој доаѓа да слета. Напаѓачот може да испрати сигнал со кој му кажува на пилотот дека неговиот авион е лево од централната линија на пистата, кога всушност авионот е точно центриран. Пилотот ќе реагира така што ќе го повлече авионот надесно, што на крајот ќе предизвика да се оддалечи на страна.

Истражувачите од североисточниот универзитет во Бостон се консултирале со пилот и експерт за безбедност, и внимаваат да забележат дека ваквото лажирање на сигналот најверојатно нема да доведе до несреќа во повеќето случаи. Неисправностите на CGS се позната безбедносна опасност, а искусните пилоти добиваат обемна обука за тоа како да реагираат на нив. При ведро време, на пилотот ќе му биде лесно да забележи дека авионот не е усогласен со централната линија на пистата и ќе може да оди наоколу.

Друга причина за разумен скептицизам е тешкотијата да се изврши нападот. Покрај програмабилна радио станица, ќе бидат потребни и насочени антени и засилувач. Сета оваа опрема би било доста тешко да се прошверцува во авион доколку хакер сака да изврши напад од авионот. Доколку реши да нападне од земја, ќе треба многу работа за да се построи опремата со лентата за слетување без привлекување внимание. Покрај тоа, аеродромите обично следат за пречки на чувствителни фреквенции, што може да значи дека нападот е запрен веднаш откако ќе започне.

Во 2012 година, истражувачот Бред Хејнс, познат како Рендермен, изложени ранливости во системот ADS-B (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast), кој авионите го користат за одредување на нивната локација и пренос на податоци на други авиони. Тој ги сумираше тешкотиите за всушност измама на CGS сигналите на следниов начин:

Ако сè се собере - локација, скриена опрема, лоши временски услови, соодветна цел, добро мотивиран, паметен и финансиски овластен напаѓач - што се случува? Во најлошото сценарио, авионот слета на тревата и можни се повреди или смрт, но тимовите за безбеден дизајн и брз одговор на авионот гарантираат дека има многу мали шанси за огромен пожар што ќе резултира со губење на целото летало. Во таков случај, слетувањето ќе биде прекинато, а напаѓачот повеќе нема да може да го повтори ова. Во најдоброто сценарио, пилотот ќе го забележи несовпаѓањето, ќе ги извалка панталоните, ќе ја зголеми висината, ќе оди наоколу и ќе пријави дека нешто не е во ред со CGS - аеродромот ќе започне истрага, што значи дека напаѓачот повеќе нема да сака останете во близина.

Значи, ако сè се собере, резултатот ќе биде минимален. Споредете го ова со соодносот поврат на инвестицијата и економското влијание на еден идиот со беспилотно летало од 1000 долари што лета околу аеродромот Хитроу два дена. Секако дека беспилотното летало беше поефикасна и пофункционална опција од таков напад.

Сепак, истражувачите велат дека постојат ризици.Авиони кои не слетуваат во рамките на патеката на лизгање - имагинарната линија што ја следи авионот за време на совршено слетување - е многу потешко да се откријат, дури и при добро време. Покрај тоа, некои прометни аеродроми, за да се избегнат одложувања, им наложуваат на авионите да не брзаат со пропуштен пристап, дури и во услови на слаба видливост. Инструкции Упатствата за слетување од Федералната управа за авијација на САД, кои ги следат многу американски аеродроми, укажуваат дека таквата одлука треба да се донесе на надморска височина од само 15 m Слични упатства важат и во Европа. Тие му оставаат на пилотот многу малку време безбедно да го прекине слетувањето доколку визуелните околни услови не се совпаѓаат со податоците од CGS.

„Откривањето и опоравувањето од каков било дефект на инструментот за време на критичните процедури за слетување е една од најпредизвикувачките задачи во модерната авијација“, напишаа истражувачите во нивниот труд. работа со наслов „Безжични напади врз системи за лизгачки патеки на авиони“, усвоен на 28. USENIX безбедносен симпозиум. „Со оглед на тоа колку пилотите се потпираат на CGS и на инструментите воопшто, неуспехот и злонамерното мешање може да имаат катастрофални последици, особено за време на автономниот пристап и операциите на летот“.

Што се случува со неуспесите на KGS

Неколку слетувања во близина на катастрофа ја покажуваат опасноста од дефекти на CGS. Во 2011 година, летот SQ327 на Сингапур ерлајнс, со 143 патници и 15 членови на екипажот, ненадејно се сврте налево додека се наоѓаше на 10 метри над пистата на аеродромот во Минхен во Германија. По слетувањето, Боингот 777-300 скршнал налево, потоа свртел надесно, ја преминал централната линија и застанал со опремата за слетување во тревата десно од пистата.

В извештај за инцидентот, објавен од германската Федерална комисија за истражување на авионски несреќи, пишува дека авионот го промашил местото на слетување за 500 m. Истражителите рекоа дека еден од виновниците за инцидентот е изобличувањето на сигналите на светилникот за слетување на локализаторот со преземањето надвор од авион. Иако нема информации за жртви, настанот ја нагласи сериозноста на дефектот на CGS системите. Други инциденти кои вклучуваат неуспех на CGS што за малку ќе завршеше трагично ги вклучуваат летот NZ 60 на Нов Зеланд во 2000 година и летот на Ryanair FR3531 во 2013 година. Видеото објаснува што тргнало наопаку во вториот случај.

Ваибхаб Шарма раководи со глобалните операции на безбедносната компанија во Силиконската долина и лета со мали авиони од 2006 година. Има и лиценца за аматерски оператор за комуникации и е волонтерски член на Цивилната воздушна патрола, каде што се обучува како спасител и радио оператор. Тој лета со авион во симулаторот X-Plane, демонстрирајќи напад на измама на сигналот што предизвикува авионот да слета десно од пистата.

Шарма ни кажа:

Таков напад врз CGS е реален, но неговата ефикасност ќе зависи од комбинација на фактори, вклучувајќи го и знаењето на напаѓачот за системите за воздушна навигација и условите при пристапот. Ако се користи правилно, напаѓачот ќе може да го пренасочи леталото кон пречките што го опкружуваат аеродромот, а ако се направи во услови на слаба видливост, ќе биде многу тешко за пилотскиот тим да открие и да се справи со отстапувањата.

Тој рече дека нападите имаат потенцијал да ги загрозат и малите авиони и големите авиони, но од различни причини. Малите авиони патуваат со помала брзина. Ова им дава време на пилотите да реагираат. Големите млазни авиони, од друга страна, имаат повеќе членови на екипажот на располагање за да одговорат на негативни настани, а нивните пилоти обично добиваат почеста и поригорозна обука.

Тој рече дека најважна работа за големите и малите авиони ќе биде да се проценат условите во околината, особено временските услови, за време на слетувањето.

„Ваков напад веројатно ќе биде поефикасен кога пилотите треба повеќе да се потпираат на инструментите за успешно слетување“, рече Шарма. „Тоа може да бидат ноќни слетувања во услови на лоша видливост или комбинација од лоши услови и пренатрупан воздушен простор што бара пилотите да бидат повеќе зафатени, оставајќи ги во голема мера зависни од автоматизацијата“.

Аанџан Ранганатан, истражувач на североисточниот универзитет кој помогна во развојот на нападот, ни рече дека нема малку да се потпрете на GPS за да ви помогне ако CGS не успее. Отстапувањата од пистата при ефективен напад со измама ќе се движат од 10 до 15 метри, бидејќи сè поголемо ќе биде видливо за пилотите и контролорите на летање. ГПС ќе има големи потешкотии да открие такви отстапувања. Втората причина е тоа што е многу лесно да се измамат GPS сигналите.

„Можам да го измамам GPS-от паралелно со лажирањето на CGS“, рече Ранганатан. Целото прашање е степенот на мотивација на напаѓачот.

Претходник на КГС

Тестовите на KGS започнаа уште во 1929 година, а првиот работен систем бил распореден во 1932 година на германскиот аеродром Берлин-Темпелхоф.

KGS останува еден од најефикасните системи за слетување. Други пристапи, на пример, сееднонасочен азимут светилник, светилникот на локаторот, системот за глобално позиционирање и слични сателитски навигациски системи се сметаат за неточни бидејќи обезбедуваат само хоризонтална или странична ориентација. KGS се смета за точен систем за рандеву, бидејќи обезбедува хоризонтална и вертикална ориентација (пат на лизгање). Во последниве години сè помалку се користат неточни системи. CGS се повеќе се поврзуваше со автопилотите и системите за автоматско слетување.

Како функционира CGS: локализатор [локализатор], наклон на лизгање [glideslope] и светилници за маркери [маркер светилник]

CGS има две клучни компоненти. Локализаторот му кажува на пилотот дали авионот е поместен лево или десно од централната линија на пистата, а наклонот на лизгање му кажува на пилотот дали аголот на спуштање е превисок за авионот да го пропушти почетокот на пистата. Третата компонента се маркери светилници. Тие дејствуваат како маркери кои му овозможуваат на пилотот да го одреди растојанието до пистата. Со текот на годините, тие се повеќе се заменуваат со GPS и други технологии.

Локализаторот користи две групи антени, емитувајќи две различни тонови на звук - еден на 90 Hz, а другиот на 150 Hz - и на фреквенција доделена на една од лентите за слетување. Антенските низи се наоѓаат на двете страни на пистата, обично по точката на полетување, така што звуците се откажуваат кога авионот за слетување се наоѓа директно над централната линија на пистата. Индикаторот за отстапување покажува вертикална линија во центарот.

Ако авионот скршне надесно, звукот од 150 Hz станува сè позвучен, предизвикувајќи покажувачот на индикаторот за отстапување да се помести лево од центарот. Ако авионот скршне налево, звукот од 90 Hz станува звучен и покажувачот се движи надесно. Локализаторот, се разбира, не може целосно да ја замени визуелната контрола на ставот на авионот; тој обезбедува клучно и многу интуитивно средство за ориентација. Пилотите едноставно треба да го држат покажувачот во центарот за да го задржат авионот точно над централната линија.

Наклонот на лизгање работи на ист начин, само што го покажува аголот на спуштање на авионот во однос на почетокот на лентата за слетување. Кога аголот на авионот е премногу низок, звукот од 90 Hz станува звучен и инструментите покажуваат дека авионот треба да се спушти. Кога спуштањето е премногу остро, сигнал на 150 Hz покажува дека авионот треба да лета повисоко. Кога авионот останува под пропишаниот агол на патеката на лизгање од приближно три степени, сигналите се откажуваат. Две антени со наклон на лизгање се наоѓаат на кулата на одредена висина, одредена од аголот на патеката на лизгање погоден за одреден аеродром. Кулата обично се наоѓа блиску до областа што ја допира лентата.

Совршен лажен

Нападот на истражувачите од североисточниот универзитет користи комерцијално достапни софтверски радио предаватели. Овие уреди, кои се продаваат за 400-600 долари, пренесуваат сигнали преправајќи се дека се вистински сигнали испратени од SSC на аеродромот. Предавателот на напаѓачот може да се наоѓа и во одборот на нападнатиот авион и на земја, на растојание до 5 километри од аеродромот. Сè додека сигналот на напаѓачот ја надминува моќноста на вистинскиот сигнал, приемникот KGS ќе го согледа сигналот на напаѓачот и ќе ја демонстрира ориентацијата во однос на вертикалната и хоризонталната патека на летот планирана од напаѓачот.

Ако замената е лошо организирана, пилотот ќе види ненадејни или непредвидливи промени во читањата на инструментите, што ќе ги погреши како дефект на CGS. За да се направи фалсификат потешко да се препознае, напаѓачот може да ја разјасни точната локација на леталото што го користи ADS-V, систем кој секоја секунда ја пренесува GPS локацијата на авионот, висината, брзината на земјата и други податоци до копнените станици и други пловни објекти.

Користејќи ги овие информации, напаѓачот може да почне да го лаже сигналот кога авионот што се приближува се движел лево или десно во однос на пистата и да испрати сигнал до напаѓачот дека леталото продолжува на ниво. Оптималното време за напад би било кога леталото штотуку ќе ја помине попатната точка, како што е прикажано во видеото за демонстрација на почетокот на статијата.

Напаѓачот потоа може да примени алгоритам за корекција и генерирање сигнал во реално време кој постојано ќе го прилагодува малициозниот сигнал за да се осигура дека поместувањето од правилната патека е конзистентно со сите движења на авионот. Дури и ако на напаѓачот му недостасува вештина да направи совршен лажен сигнал, тој може толку многу да го збуни CGS што пилотот не може да се потпре на него за да слета.

Една варијанта на измама на сигналот е позната како „напад на засенчување“. Напаѓачот испраќа специјално подготвени сигнали со моќност поголема од сигналите од предавателот на аеродромот. Предавателот на напаѓачот обично треба да испрати 20 вати моќ за да го направи тоа. Нападите со засенчување го олеснуваат убедливо измамувањето на сигналот.

Напад во сенка

Втората опција за замена на сигналот е позната како „напад со еден тон“. Неговата предност е што е можно да се испрати звук со иста фреквенција со моќност помала од онаа на KGS на аеродромот. Има неколку недостатоци, на пример, напаѓачот треба точно да ги знае спецификите на авионот - на пример, локацијата на неговите CGS антени.

Напад со еден тон

Нема лесни решенија

Истражувачите велат дека сè уште не постои начин да се елиминира заканата од напади со измама. Алтернативните технологии за навигација - вклучително и сенасочен азимут светилник, светилник за локатор, систем за глобално позиционирање и слични сателитски навигациски системи - се безжични сигнали кои немаат механизам за автентикација и затоа се подложни на напади на измама. Покрај тоа, само KGS и GPS можат да обезбедат информации за хоризонталната и вертикалната траекторија на пристап.

Во својата работа, истражувачите пишуваат:

Повеќето безбедносни прашања со кои се соочуваат технологиите како што се ADS-V, ACARS и TCAS, може да се поправи со воведување криптографија. Сепак, криптографијата нема да биде доволна за да се спречат нападите за локализација. На пример, шифрирањето на GPS сигналот, слично на воената навигациска технологија, може да спречи напади на измама до одреден степен. Сепак, напаѓачот ќе може да ги пренасочува GPS сигналите со временските одложувања што му се потребни и да постигне локација или временска замена. Инспирацијата може да се извлече од постоечката литература за ублажување на нападите на измама со GPS и создавање слични системи на крајот на приемникот. Алтернатива би била да се имплементира сигурна локализација систем од големи размери заснован на ограничувања на растојанието и техники за безбедна потврда на близина. Сепак, ова ќе бара двонасочна комуникација и бара дополнително проучување во врска со приспособливоста, изводливоста итн.

Американската федерална управа за авијација соопшти дека нема доволно информации за демонстрациите на истражувачите за да коментира.

Овој напад и значителната количина на истражување што е направено се импресивни, но главното прашање на работата останува неодговорено: колку е веројатно дека некој навистина би бил подготвен да се потруди да изврши таков напад? Други видови пропусти, како оние што им овозможуваат на хакерите далечински да инсталираат малициозен софтвер на компјутерите на корисниците или да ги заобиколат популарните системи за шифрирање, лесно се монетизираат. Ова не е случај со CGS измамен напад. Во оваа категорија спаѓаат и опасни по живот напади на пејсмејкери и други медицински помагала.

Иако е потешко да се види мотивацијата за ваквите напади, би било грешка да се отфрли нивната можност. ВО извештај, објавена во мај од C4ADS, непрофитна организација која ги покрива глобалните конфликти и меѓудржавната безбедност, откри дека Руската Федерација често се занимава со големи тестирања на прекини на ГПС-системот што предизвикало навигациските системи на бродовите да бидат надвор од колосек за 65 милји или повеќе [Всушност, во извештајот се вели дека за време на отворањето на мостот на Крим (т.е. не „често“, туку само еднаш), глобалниот навигациски систем бил соборен од предавател лоциран на овој мост, а неговата работа се чувствувала дури и во близина Анапа, лоцирана на 65 километри (не милји) од ова место. „И така сè е точно“ (в) / прибл. превод].

„Руската Федерација има компаративна предност во искористувањето и развојот на способностите за измамување на глобалните системи за навигација“, се предупредува во извештајот. „Сепак, ниската цена, отворената достапност и леснотијата на користење на таквите технологии им обезбедуваат не само на државите, туку и на бунтовниците, терористите и криминалците многу можности да ги дестабилизираат државните и недржавните мрежи“.

И додека лажирањето на CGS изгледа езотерично во 2019 година, тешко е да се мисли дека тоа ќе стане повообичаено во наредните години бидејќи технологиите за напад ќе станат подобро разбрани и радио предавателите контролирани од софтвер стануваат се почести. Нападите на CGS не треба да се вршат за да се предизвикаат несреќи. Тие можат да се користат за нарушување на аеродромите на начин на кој нелегалните дронови предизвикаа затворање на аеродромот Гетвик во Лондон минатиот декември, неколку дена пред Божиќ, и аеродромот Хитроу три недели подоцна.

„Парите се една мотивација, но покажувањето моќ е друга“, рече Ранганатан. – Од дефанзивна гледна точка, овие напади се многу критични. За ова треба да се внимава бидејќи ќе има доволно луѓе на овој свет кои ќе сакаат да покажат сила“.

Извор: www.habr.com