Будь неуловимым, вплоть до бесформенности; Будь неведомым, вплоть до беззвучности. Так сможешь стать властителем судьбы врага.
Мы уже видели, каким образом применение псевдослучайного кода позволяет определить запаздывание сигнала, пришедшего со спутника. Но это только часть того, что он вообще позволяет сделать. Еще одна причина его применения - это энергетическая экономичность.
Рассмотрим вкратце, что происходит в спутниковом телевидении. Телевизионные спутники передают очень мощные сигналы. И все же, чтобы принять их на Земле, необходимы большие параболические антенны, концентрирующие энергию радиоволн на приемнике излучения. Вообразите, какой громоздкой была бы система GPS, если каждый ее приемник нуждался бы в таком же "большом блюде".
И еще. Телевизионные спутники находятся на геостационарных орбитах. Это означает, что на небе они всегда располагаются в одних и тех же точках. В нашем же случае не только понадобилось бы такое "блюдо" для каждого приемника , но оно еще должно было бы иметь возможность быстро поворачиваться, чтобы следить за подвижными "целями", т.е. спутниками в космосе.
Псевдослучайный код позволяет работать на малой мощности излучения
Псевдослучайный код позволяет избавиться от всего этого на основе достижений теории информации. Благодаря им, дальномерные сигналы спутников GPS могут иметь очень низкую мощность и все же будут приняты антенной размерами в несколько сантиметров. В действительности они настолько слабы, что не превышают уровня постоянного фонового радиошума в околоземном пространстве. Здесь используются достаточно сложные принципы, но упрощенный взгляд на вещи состоит в следующем.
Фоновый радиошум - это всего лишь последовательность случайных импульсов, как показано на рисунке. Псевдослучайный код, в некотором смысле, очень похож на этот шумовой фон, но при одном существенном отличии: порядок следования импульсов в кодовой последовательности постоянен и точно известен, а сама кодовая последовательность непрерывно повторяется в радиосигналах спутников.
А что, если сравнить некоторый отрезок псевдослучайного кода с таким же по длительности отрезком фонового шума и поискать области, где они изменяются сходным образом? Шум и сигнал можно разбить короткими временными метками на одинаковые тактовые интервалы (такое разделение называется "дискретизацией" сигнала) и затем пометить крестиками все такты, на которых и сигнал, и шум одновременно или максимальны, или равны нулю (шумовой сигнал может быть только "близок" к нулю).
Поскольку оба сигнала в своей основе - это "шумовые дорожки", имеющие случайную структуру, теория вероятности предсказывает, что примерно в половине тактов максимумы (и соответственно нули) сигнала и шума совпадут, а в другой половине такого совпадения не будет.
Если теперь установить некоторое контрольное устройство, считающее такты, в которых есть совпадение, и вычитающее из этой суммы те, где совпадения нет, то обнаружится, что после достаточно длительного времени результат счета окажется нулевым, поскольку в среднем каждое прибавление к сумме будет скомпенсировано вычитанием.
Пусть спутник GPS начинает передавать импульсы в той же последовательности, что и псевдослучайная последовательность, создаваемая в приемнике. Эти сигналы, даже если они и очень слабые, создадут некоторую "окраску" фоновому радиошуму. И если теперь осуществлять потактовый временной сдвиг псевдослучайного кода в приемнике относительно общей для спутника и приемника шкалы времени, то в определенный момент, на некотором шаге такого сдвига, когда код, принятый со спутника и смешавшийся с фоновым радиошумом, и код приемника совпадут, вдруг появится очень большое и растущее количество совпадений, и вместо нуля счетчик совпадений покажет резкое возрастание их количества. Чем на большем числе периодов кодовой последовательности будет проводится такое сопоставление, тем показания счетчика будут все больше и больше. Чем длительнее сравнение, тем больше число учтенных периодов. Это своего рода "усиление" показаний счетчика числа совпадений.
Можно выбрать время обработки принятого сигнала, которое дало бы нам тысячу совпадений. И поскольку сопоставление шумового фона с кодом приемника дало бы нам показания счетчика близкие к нулю, выбранный таким образом интервал по существу усилил бы сигнал спутника в тысячу раз. Естественно, что такое пояснение очень упрощено, но сама концепция - многозначительна.
Псевдослучайное кодирование дает нам способ очень точного распознавания очень слабого сигнала. Это означает, что нет необходимости снабжать спутники GPS мощными источниками энергии (при этом они и стоят меньше), и что приемники на Земле могут довольствоваться весьма скромными по габаритам антеннами.
Почему такой подход не является общим для спутников всех типов?
Почему этот подход не применяется в телевизионных спутниках, вследствие чего мы вынуждены иметь те самые "гигантские блюда"? Дело в том, что сигналы GPS заключает в себе чрезвычайно мало информации: всего лишь временную метку. Телевизионные же сигналы перегружены информацией. Или, как принято говорить, они очень широкополосные. Принцип, заложенный в основу применения псевдослучайного кода, основан на осреднении по большому числу периодов кодовой последовательности. Такая обработка оказывается слишком медленной и громоздкой для телевизионного сигнала, и поэтому она не применима в телевидении.
Пседослучайный код позволяет МО США управлять доступом к GPS
Существуют еще две причины, по которым GPS построена с применением псевдослучайного кодирования.
С одной стороны, это дает возможность МО США управлять доступом к спутниковой системе: в военное время можно изменить код, чтобы исключить использование системы противником. Даже в мирное время МО США сохраняет некоторую "закрытость" системы.
С другой, - применение псевдослучайного кода допускает передачу дальномерных кодов и информационных сообщений всем спутникам GPS одновременно и на одних и тех же двух несущих частотах без взаимных помех.
Каждый спутник имеет определенные, свои собственные два псевдослучайных кода, и таким образом, различение дальномерных кодов и информационных сообщений разных спутников в приемнике сводится к выбору соответствующих кодов в процессе приема и обработки сигналов. Поскольку мощность излучения спутников мала, ни один из них не забивает своими сигналами остальные.
Существуют два различных типа псевдослучайных кодов: "С/А коды" и "Р- коды". С/А-коды (Clear Acquisition - легкая распознаваемость), - это коды, которые используются для приемников как гражданского, так и военного назначения. Их тактовая частота в десять раз ниже, чем у Р-кодов. И, как принято считать, они обеспечивают менее точные измерения времени распространения радиосигналов*.
Выше упоминалось, что МО США может уменьшить точность в режиме С/А-кодов, включая по командам с Земли на всех спутниках GPS так называемый S/A-режим, или "режим селективного доступа" (Selective Availability - избирательная доступность), преднамеренно создавая значительный и непредсказуемый уход спутниковых часов. Если режим S/A установлен, то он оказывается причиной самых больших погрешностей местоопределения.
Р-коды (Protected - защищенный ) могут быть дополнительно зашифрованы, и только военным пользователям всегда открыт доступ к ним. Вдобавок к этому, Р-коды почти невозможно заглушить помехами.
* Традиционно полагали, что Р-коды, которые имеют тактовую частоту, в десять раз более высокую, чем тактовая частота C/A-кодов, являются значительно более предпочтительными по точности. Но новые исследования доказывают, что по многим сложным причинам разницы практически нет.
ТАКИМ ОБРАЗОМ:
Псевдослучайный код - это средство установления момента абсолютного совпадения сигналов спутника и опорных сигналов приемника в процессе измерения расстояния (дальности) до спутника.
Такое кодирование позволяет в системе GPS работать с сигналами очень низкой мощности и с антеннами малых размеров.
А так же допускает применение на всех спутниках GPS одних и тех же несущих частот.
Псевдослучайные коды дают возможность МО США управлять доступом к системе
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
www.ecomgeo.com/articles/about_gps07.htm
Подделка сигнала GPS (GPS-спуфинг)
В GPS не предусмотрено аутентификации навигационной информации. За исключением военного сигнала, который сейчас не станем рассматривать, никакой защиты не предусмотрено. То есть, гражданский GPS-приёмник ориентируется только на полученные “из антенного входа” данные. Уже исходя из этого несложно догадаться, что если атакующая сторона имеет возможность управлять электромагнитной картиной на антенне приёмника, то она может “нарисовать” для этого приёмника любую виртуальную конфигурацию спутников и, в общем случае, приёмник не сможет отличить виртуальные координаты от подлинных. Такая активная помеха называется GPS-спуфингом.
Так как сигналы гражданского GPS полностью открыты, то постановщик помехи может генерировать их с опережением по времени. То есть, можно предсказать, каким будет сигнал в заданной точке пространства в заданное время. Этот момент позволяет компенсировать затраты времени на генерацию динамического поддельного сигнала, да и вообще – практически полностью снимает ограничения для системы спуфинга: она может имитировать любые конфигурации спутников и приёмника (военный сигнал тут защищён существенно лучше: спуфинг оказывается ограничен воспроизведением ранее полученных сигналов, но с задержкой).
Система спуфинга будет иметь следующую базовую конфигурацию: генератор сигнала GPS передаёт имитацию сигнала нескольких спутников через антенну, на частоте GPS (в этой системе одна частота используется всеми спутниками, сигналы разделяются при помощи кодирования); при условии, что уровень имитирующего сигнала несколько превышает уровень сигнала реальных спутников, GPS-приёмник будет “захватывать” поддельный сигнал и вычислять положение на его основе. В данной схеме все приёмники, попавшие в зону действия спуфинга, вычислят одни и те же координаты (окажутся в одной и той же “виртуальной” точке пространства), при этом у приёмников, находящихся (реально) в разных местах, автоматически возникнет небольшое рассогласование по времени. Сигнал GPS – периодический, соответственно, даже “статический” спуфинг требует динамической передачи одних и тех же по фактическому содержанию навигационных сообщений. Помеху можно сделать уводящей – такая помеха имитирует перемещение приёмника по заданной спуфером траектории.
Сигнал GPS спроектирован таким образом, чтобы сделать возможным приём на слабом уровне, ниже шумов. Приёмники используют тот или иной коррелятор, позволяющий получить достаточное соотношение сигнал/шум. Это, с одной стороны, означает, что сигнал спуфинга может совсем незначительно превышать мощность подлинного сигнала – коррелятор всё равно “зацепится” именно за него (другими словами: обнаружить факт наличия спуфинга по возросшей мощности сигнала – не выйдет). С другой стороны, GPS-приёмник должен захватить сигнал (это известный всем пользователям GPS процесс), и в дальнейшем работать с захваченными параметрами, сопровождая их. Этот момент сопровождения имеет важное значение: активную уводящую помеху конкретному приёмнику можно поставить так, что срыва сопровождения не произойдёт. Однако в случае с более простым спуфингом, приёмник, оказавшись в зоне действия активной помехи, потеряет сопровождаемый код и будет вынужден захватывать спуфинг-сигнал заново – этот процесс будет заметен. Постановка скрытной уводящей помехи гораздо сложнее, чем наведение статичного спуфинга. А статичный спуфинг будет проявляться в потере сигнала, с последующим восстановлением в совсем другой (имитируемой) точке пространства. Большинство навигаторов устроены крайне просто, поэтому отметка на карте перепрыгнет в произвольное место, заданное системой спуфинга (хотя этот прыжок мог бы обнаружить даже самый примитивный алгоритм).
Для системы спуфинга гражданского сигнала не имеет значения, в какую именно точку пространства “перемещать” попавшие в зону действия помехи устройства: как было отмечено выше, из-за того, что гражданский сигнал никак не защищён, его можно предвычислять без ограничений на достаточно больших интервалах времени.
Технически, система спуфинга может быть построена на основе лабораторного генератора сигналов GPS – такие специализированные устройства есть, они позволяют генерировать картину для большого числа спутников, а предназначены для отладки GPS-приёмников. В простейшем случае, достаточно вывести сигнал генератора на внешнюю антенну. Возможно построение системы спуфинга на основе того или иного набора SDR (Software-defined radio – программно-определяемая радиосистема), для них есть соответствующее программное обеспечение. Примерные затраты (на систему с SDR) – не более 5 тыс. долларов США. Естественно, есть и готовые решения именно для спуфинга.
Нужно отметить, что отдельную проблему представляет создание поля спуфинга, прозрачно действующего на различные устройства, находящиеся, например, в условиях городской застройки: здесь будут мешать отражения сигнала помехи зданиями, а также возникающие радиотени, конфигурация которых для подлинного сигнала, поступающего со спутников, и сигнала помехи – сильно различается.
Не менее интересен и аспект постановки помехи группе приёмников GPS, с сохранением их пространственной конфигурации относительно друг друга. Предположим, что у нас есть три приёмника, которые находятся на расстоянии нескольких сотен метров друг от друга, и расстояния между ними известны. В случае обычного GPS-спуфинга, после того, как приёмники захватят ложный сигнал, они “переместятся” в одну точку. Этот факт может являться основой для построения системы обнаружения спуфинга. Постановка помехи с сохранением конфигурации группы – оказывается чрезвычайно сложной задачей, решаемой, скорее, теоретически, потому что потребуется вычисление индивидуальных поддельных сигналов для каждого приёмника, а также корректная доставка этих сигналов до антенн, что требует точной информации о местоположении последних.
Для обнаружения GPS-спуфинга предложены различные методы. Например, возможно выделение ложного сигнала на основании определения направления на его источник. Определить направление можно сравнивая фазы сигнала на нескольких антеннах. Можно использовать в качестве дополнительного источника информации доплеровский сдвиг частот, это актуально для движущихся объектов. Есть решения, основанные на использовании военного сигнала GPS в качестве опорного (без необходимости знания секретного ключа) – здесь проводится обнаружение расхождений между принятым гражданском сигналом и параметрами военного. (Военный канал, впрочем, может быть просто задавлен шумом.) Достаточно очевиден вариант с инерциальной навигационной системой: такая система автономна, поэтому может обнаружить противоречие в данных, поступающих от GPS-приёмника.
А вот каких-то простых методов противодействия спуфингу – нет. Его только можно относительно надёжно обнаружить, в простых случаях. Впрочем, типичный “навигатор в смартфоне” не умеет делать даже этого, а пользователи продолжают ошибочно считать GPS надёжной системой и слепо полагаться на её данные.
dxdt.ru/2016/10/24/8151/
Рассмотрим вкратце, что происходит в спутниковом телевидении. Телевизионные спутники передают очень мощные сигналы. И все же, чтобы принять их на Земле, необходимы большие параболические антенны, концентрирующие энергию радиоволн на приемнике излучения. Вообразите, какой громоздкой была бы система GPS, если каждый ее приемник нуждался бы в таком же "большом блюде".
И еще. Телевизионные спутники находятся на геостационарных орбитах. Это означает, что на небе они всегда располагаются в одних и тех же точках. В нашем же случае не только понадобилось бы такое "блюдо" для каждого приемника , но оно еще должно было бы иметь возможность быстро поворачиваться, чтобы следить за подвижными "целями", т.е. спутниками в космосе.
Псевдослучайный код позволяет работать на малой мощности излучения
Псевдослучайный код позволяет избавиться от всего этого на основе достижений теории информации. Благодаря им, дальномерные сигналы спутников GPS могут иметь очень низкую мощность и все же будут приняты антенной размерами в несколько сантиметров. В действительности они настолько слабы, что не превышают уровня постоянного фонового радиошума в околоземном пространстве. Здесь используются достаточно сложные принципы, но упрощенный взгляд на вещи состоит в следующем.
Фоновый радиошум - это всего лишь последовательность случайных импульсов, как показано на рисунке. Псевдослучайный код, в некотором смысле, очень похож на этот шумовой фон, но при одном существенном отличии: порядок следования импульсов в кодовой последовательности постоянен и точно известен, а сама кодовая последовательность непрерывно повторяется в радиосигналах спутников.
А что, если сравнить некоторый отрезок псевдослучайного кода с таким же по длительности отрезком фонового шума и поискать области, где они изменяются сходным образом? Шум и сигнал можно разбить короткими временными метками на одинаковые тактовые интервалы (такое разделение называется "дискретизацией" сигнала) и затем пометить крестиками все такты, на которых и сигнал, и шум одновременно или максимальны, или равны нулю (шумовой сигнал может быть только "близок" к нулю).
Поскольку оба сигнала в своей основе - это "шумовые дорожки", имеющие случайную структуру, теория вероятности предсказывает, что примерно в половине тактов максимумы (и соответственно нули) сигнала и шума совпадут, а в другой половине такого совпадения не будет.
Если теперь установить некоторое контрольное устройство, считающее такты, в которых есть совпадение, и вычитающее из этой суммы те, где совпадения нет, то обнаружится, что после достаточно длительного времени результат счета окажется нулевым, поскольку в среднем каждое прибавление к сумме будет скомпенсировано вычитанием.
Пусть спутник GPS начинает передавать импульсы в той же последовательности, что и псевдослучайная последовательность, создаваемая в приемнике. Эти сигналы, даже если они и очень слабые, создадут некоторую "окраску" фоновому радиошуму. И если теперь осуществлять потактовый временной сдвиг псевдослучайного кода в приемнике относительно общей для спутника и приемника шкалы времени, то в определенный момент, на некотором шаге такого сдвига, когда код, принятый со спутника и смешавшийся с фоновым радиошумом, и код приемника совпадут, вдруг появится очень большое и растущее количество совпадений, и вместо нуля счетчик совпадений покажет резкое возрастание их количества. Чем на большем числе периодов кодовой последовательности будет проводится такое сопоставление, тем показания счетчика будут все больше и больше. Чем длительнее сравнение, тем больше число учтенных периодов. Это своего рода "усиление" показаний счетчика числа совпадений.
Можно выбрать время обработки принятого сигнала, которое дало бы нам тысячу совпадений. И поскольку сопоставление шумового фона с кодом приемника дало бы нам показания счетчика близкие к нулю, выбранный таким образом интервал по существу усилил бы сигнал спутника в тысячу раз. Естественно, что такое пояснение очень упрощено, но сама концепция - многозначительна.
Псевдослучайное кодирование дает нам способ очень точного распознавания очень слабого сигнала. Это означает, что нет необходимости снабжать спутники GPS мощными источниками энергии (при этом они и стоят меньше), и что приемники на Земле могут довольствоваться весьма скромными по габаритам антеннами.
Почему такой подход не является общим для спутников всех типов?
Почему этот подход не применяется в телевизионных спутниках, вследствие чего мы вынуждены иметь те самые "гигантские блюда"? Дело в том, что сигналы GPS заключает в себе чрезвычайно мало информации: всего лишь временную метку. Телевизионные же сигналы перегружены информацией. Или, как принято говорить, они очень широкополосные. Принцип, заложенный в основу применения псевдослучайного кода, основан на осреднении по большому числу периодов кодовой последовательности. Такая обработка оказывается слишком медленной и громоздкой для телевизионного сигнала, и поэтому она не применима в телевидении.
Пседослучайный код позволяет МО США управлять доступом к GPS
Существуют еще две причины, по которым GPS построена с применением псевдослучайного кодирования.
С одной стороны, это дает возможность МО США управлять доступом к спутниковой системе: в военное время можно изменить код, чтобы исключить использование системы противником. Даже в мирное время МО США сохраняет некоторую "закрытость" системы.
С другой, - применение псевдослучайного кода допускает передачу дальномерных кодов и информационных сообщений всем спутникам GPS одновременно и на одних и тех же двух несущих частотах без взаимных помех.
Каждый спутник имеет определенные, свои собственные два псевдослучайных кода, и таким образом, различение дальномерных кодов и информационных сообщений разных спутников в приемнике сводится к выбору соответствующих кодов в процессе приема и обработки сигналов. Поскольку мощность излучения спутников мала, ни один из них не забивает своими сигналами остальные.
Существуют два различных типа псевдослучайных кодов: "С/А коды" и "Р- коды". С/А-коды (Clear Acquisition - легкая распознаваемость), - это коды, которые используются для приемников как гражданского, так и военного назначения. Их тактовая частота в десять раз ниже, чем у Р-кодов. И, как принято считать, они обеспечивают менее точные измерения времени распространения радиосигналов*.
Выше упоминалось, что МО США может уменьшить точность в режиме С/А-кодов, включая по командам с Земли на всех спутниках GPS так называемый S/A-режим, или "режим селективного доступа" (Selective Availability - избирательная доступность), преднамеренно создавая значительный и непредсказуемый уход спутниковых часов. Если режим S/A установлен, то он оказывается причиной самых больших погрешностей местоопределения.
Р-коды (Protected - защищенный ) могут быть дополнительно зашифрованы, и только военным пользователям всегда открыт доступ к ним. Вдобавок к этому, Р-коды почти невозможно заглушить помехами.
* Традиционно полагали, что Р-коды, которые имеют тактовую частоту, в десять раз более высокую, чем тактовая частота C/A-кодов, являются значительно более предпочтительными по точности. Но новые исследования доказывают, что по многим сложным причинам разницы практически нет.
ТАКИМ ОБРАЗОМ:
Псевдослучайный код - это средство установления момента абсолютного совпадения сигналов спутника и опорных сигналов приемника в процессе измерения расстояния (дальности) до спутника.
Такое кодирование позволяет в системе GPS работать с сигналами очень низкой мощности и с антеннами малых размеров.
А так же допускает применение на всех спутниках GPS одних и тех же несущих частот.
Псевдослучайные коды дают возможность МО США управлять доступом к системе
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
www.ecomgeo.com/articles/about_gps07.htm
Подделка сигнала GPS (GPS-спуфинг)
В GPS не предусмотрено аутентификации навигационной информации. За исключением военного сигнала, который сейчас не станем рассматривать, никакой защиты не предусмотрено. То есть, гражданский GPS-приёмник ориентируется только на полученные “из антенного входа” данные. Уже исходя из этого несложно догадаться, что если атакующая сторона имеет возможность управлять электромагнитной картиной на антенне приёмника, то она может “нарисовать” для этого приёмника любую виртуальную конфигурацию спутников и, в общем случае, приёмник не сможет отличить виртуальные координаты от подлинных. Такая активная помеха называется GPS-спуфингом.
Так как сигналы гражданского GPS полностью открыты, то постановщик помехи может генерировать их с опережением по времени. То есть, можно предсказать, каким будет сигнал в заданной точке пространства в заданное время. Этот момент позволяет компенсировать затраты времени на генерацию динамического поддельного сигнала, да и вообще – практически полностью снимает ограничения для системы спуфинга: она может имитировать любые конфигурации спутников и приёмника (военный сигнал тут защищён существенно лучше: спуфинг оказывается ограничен воспроизведением ранее полученных сигналов, но с задержкой).
Система спуфинга будет иметь следующую базовую конфигурацию: генератор сигнала GPS передаёт имитацию сигнала нескольких спутников через антенну, на частоте GPS (в этой системе одна частота используется всеми спутниками, сигналы разделяются при помощи кодирования); при условии, что уровень имитирующего сигнала несколько превышает уровень сигнала реальных спутников, GPS-приёмник будет “захватывать” поддельный сигнал и вычислять положение на его основе. В данной схеме все приёмники, попавшие в зону действия спуфинга, вычислят одни и те же координаты (окажутся в одной и той же “виртуальной” точке пространства), при этом у приёмников, находящихся (реально) в разных местах, автоматически возникнет небольшое рассогласование по времени. Сигнал GPS – периодический, соответственно, даже “статический” спуфинг требует динамической передачи одних и тех же по фактическому содержанию навигационных сообщений. Помеху можно сделать уводящей – такая помеха имитирует перемещение приёмника по заданной спуфером траектории.
Сигнал GPS спроектирован таким образом, чтобы сделать возможным приём на слабом уровне, ниже шумов. Приёмники используют тот или иной коррелятор, позволяющий получить достаточное соотношение сигнал/шум. Это, с одной стороны, означает, что сигнал спуфинга может совсем незначительно превышать мощность подлинного сигнала – коррелятор всё равно “зацепится” именно за него (другими словами: обнаружить факт наличия спуфинга по возросшей мощности сигнала – не выйдет). С другой стороны, GPS-приёмник должен захватить сигнал (это известный всем пользователям GPS процесс), и в дальнейшем работать с захваченными параметрами, сопровождая их. Этот момент сопровождения имеет важное значение: активную уводящую помеху конкретному приёмнику можно поставить так, что срыва сопровождения не произойдёт. Однако в случае с более простым спуфингом, приёмник, оказавшись в зоне действия активной помехи, потеряет сопровождаемый код и будет вынужден захватывать спуфинг-сигнал заново – этот процесс будет заметен. Постановка скрытной уводящей помехи гораздо сложнее, чем наведение статичного спуфинга. А статичный спуфинг будет проявляться в потере сигнала, с последующим восстановлением в совсем другой (имитируемой) точке пространства. Большинство навигаторов устроены крайне просто, поэтому отметка на карте перепрыгнет в произвольное место, заданное системой спуфинга (хотя этот прыжок мог бы обнаружить даже самый примитивный алгоритм).
Для системы спуфинга гражданского сигнала не имеет значения, в какую именно точку пространства “перемещать” попавшие в зону действия помехи устройства: как было отмечено выше, из-за того, что гражданский сигнал никак не защищён, его можно предвычислять без ограничений на достаточно больших интервалах времени.
Технически, система спуфинга может быть построена на основе лабораторного генератора сигналов GPS – такие специализированные устройства есть, они позволяют генерировать картину для большого числа спутников, а предназначены для отладки GPS-приёмников. В простейшем случае, достаточно вывести сигнал генератора на внешнюю антенну. Возможно построение системы спуфинга на основе того или иного набора SDR (Software-defined radio – программно-определяемая радиосистема), для них есть соответствующее программное обеспечение. Примерные затраты (на систему с SDR) – не более 5 тыс. долларов США. Естественно, есть и готовые решения именно для спуфинга.
Нужно отметить, что отдельную проблему представляет создание поля спуфинга, прозрачно действующего на различные устройства, находящиеся, например, в условиях городской застройки: здесь будут мешать отражения сигнала помехи зданиями, а также возникающие радиотени, конфигурация которых для подлинного сигнала, поступающего со спутников, и сигнала помехи – сильно различается.
Не менее интересен и аспект постановки помехи группе приёмников GPS, с сохранением их пространственной конфигурации относительно друг друга. Предположим, что у нас есть три приёмника, которые находятся на расстоянии нескольких сотен метров друг от друга, и расстояния между ними известны. В случае обычного GPS-спуфинга, после того, как приёмники захватят ложный сигнал, они “переместятся” в одну точку. Этот факт может являться основой для построения системы обнаружения спуфинга. Постановка помехи с сохранением конфигурации группы – оказывается чрезвычайно сложной задачей, решаемой, скорее, теоретически, потому что потребуется вычисление индивидуальных поддельных сигналов для каждого приёмника, а также корректная доставка этих сигналов до антенн, что требует точной информации о местоположении последних.
Для обнаружения GPS-спуфинга предложены различные методы. Например, возможно выделение ложного сигнала на основании определения направления на его источник. Определить направление можно сравнивая фазы сигнала на нескольких антеннах. Можно использовать в качестве дополнительного источника информации доплеровский сдвиг частот, это актуально для движущихся объектов. Есть решения, основанные на использовании военного сигнала GPS в качестве опорного (без необходимости знания секретного ключа) – здесь проводится обнаружение расхождений между принятым гражданском сигналом и параметрами военного. (Военный канал, впрочем, может быть просто задавлен шумом.) Достаточно очевиден вариант с инерциальной навигационной системой: такая система автономна, поэтому может обнаружить противоречие в данных, поступающих от GPS-приёмника.
А вот каких-то простых методов противодействия спуфингу – нет. Его только можно относительно надёжно обнаружить, в простых случаях. Впрочем, типичный “навигатор в смартфоне” не умеет делать даже этого, а пользователи продолжают ошибочно считать GPS надёжной системой и слепо полагаться на её данные.
dxdt.ru/2016/10/24/8151/