Перейти к содержимому


Поиск решений по преодолению уязвимостей ГНСС


  • Вы не можете ответить в тему
В этой теме нет ответов

#1 GPSNM

    NM

  • Эксперты
  • Pip
  • 9 сообщений
    • Пол:Не скажу

    Отправлено 29 Июль 2021 - 11:39



    Зависимость от спутниковых систем для приложений PNT продолжает порождать опасения по поводу их уязвимостей. Ничего нового. Перспектива перебоев в обслуживании может быть связана с различными уровнями воздействия; тем не менее, существует большая разница между потенциалом уязвимостей и перспективами опасности. Важно понимать природу уязвимостей PNT, каковы стратегии смягчения, а также какие альтернативы и резервные копии могут быть разработаны и развёрнуты.



    Наиболее частые случаи воздействия таких уязвимостей случаются на поле боя в результате преднамеренных действий по постановке помех и спуфингу. Проводятся исследования и разработки для поиска решений по обнаружению и смягчению последствий. Спектр воздействий, ощущаемых за пределами поля боя, от преднамеренных действий до непреднамеренного вмешательства, усилил широко признанную потребность в резервных копиях и альтернативах. Чрезмерная зависимость от ГНСС критических элементов двигателей экономики постепенно, но всё же достаточно резко возросла до такой степени, что такая уязвимость может, в худшем случае, серьёзно повлиять на экономическую безопасность.
    Общий характер защиты претерпел изменения. Кибервойна видит злоумышленников, стремящихся подорвать безопасность, стабильность и экономику соперников и врагов посредством вторжений в критически важные системы инфраструктуры, механизмы выборов, социальные сети и финансовые системы.
    Пока обсуждение уязвимостей сводится к ужасным предупреждениям; за пределами сценариев боя уязвимости ещё не привели к существенному ущербу. Если рассматривать в контексте миллиардов бенефициаров, прямых и косвенных, PNT с поддержкой ГНСС, инциденты почти не регистрируются. Тем не менее, всегда есть возможность причинить вред. Хорошая новость заключается в том, что существует быстрорастущая подотрасль, специально ориентированная на обнаружение и снижение опасностей для ГНСС, а также на разработку резервных копий и альтернатив PNT.
    Если не считать будущего прорыва в продвинутой физике, возможно, на субатомном уровне, нет готовой альтернативы, которая могла бы полностью заменить то, что ГНСС делает для PNT. Мало кто предлагает «замену». Вместо этого усилия сосредоточены на повышении устойчивости ГНСС и устранении уязвимостей с помощью резервных копий и альтернатив.
    Существуют исследования воздействия уязвимостей на использование в гражданских целях и процессы отчётности, введённые другими операторами группировки ГНСС и соответствующими агентствами безопасности и связи принимающих стран.
    Но как это помогает пользователю в поле, где возникают помехи, особенно если они непродолжительные, например, от проезжающего мимо транспортного средства с «глушителем грузовика»? Возможно, пользователям потребуется быть готовыми к кратковременным сбоям и иметь «план Б». Для геодезиста это может означать необходимость использования обычного инструмента, отличного от ГНСС, в течение короткого периода времени, чтобы работа продолжалась. Но для крупного строительного подрядчика или фермера с многочисленными тракторами с ГНСС-управлением или другим тяжелым оборудованием это может означать остановку работ до тех пор, пока помехи не прекратятся.
    С самого начала функции защиты от спуфинга были частью навигационных спутниковых систем. К каждому созвездию были добавлены зашифрованные службы, обычно в целях защиты. Например, военные США поддерживают эксклюзивный доступ к элементу «P-кода» (псевдослучайный код). Это в десять раз чаще, чем у гражданского кода C/A, и его намного труднее заглушить. Когда он зашифрован, он называется «Y-кодом», и его могут получить только военные приёмники с ключом шифрования. M-код, установленный на новейшем блоке спутников GPS, также использует шифрование. Такой сигнал, как M-код, можно использовать даже для автономного позиционирования, если все другие сигналы заблокированы или подделаны.
    В некоторые новые созвездия также встроены функции защиты от помех и спуфинга. Например, NavIC, индийская региональная навигационная система, имеет ограничительную службу (RS) в оборонных целях. Кроме того, она осуществляет вещание по 30-градусному «конусу», в отличие от 160-градусного конуса спутников GPS; это усложняет некоторые стратегии подавления и спуфинга, а для NavIC необходимы трёхдиапазонные антенны - их непросто изготовить. Аутентификация навигационного сообщения открытой службы Galileo (OSNMA) – это сложный алгоритм для включённых приемников, который использует открытый ключ для проверки подлинности переданного ключа. Затем он использует переданный ключ и цифровую подпись для проверки подлинности навигационных данных. Если спутниковый сигнал помечен как поддельный, он исключается из расчёта местоположения.
    Одна из самых ранних технологий спутниковой навигации до сих пор используется в стратегиях защиты от спуфинга. Радиоволны испытывают доплеровские сдвиги так же, как звуковые волны при движении объектов. Доплеровские сдвиги для реальных спутников будут разными, поскольку объект движется либо к ним, либо от них, в зависимости от их положения в небе. Однако доплеровский сдвиг, вызванный движением объекта из-за спуфера, одинаков для всех сигналов спутников, поскольку все они прибывают с одного и того же направления. Это единообразие Доплера является еще одним признаком спуфинга. Опять же, только самый изощрённый спуфер может учесть движение целевого объекта, чтобы отрегулировать его доплеровский сдвиг для каждого отдельного спутника, и для этого требуется отслеживание курса объекта.
    Неопределённость и неуверенность в ГНСС – это уязвимость, которая в целом может быть более опасной, чем реальные инциденты. Это так для приложений защиты, но тем более для приложений, не связанных с защитой. Это может быть так же просто, как если кто-то видит ошибку на карте навигационного приложения на своем телефоне и обвиняет в этом спутниковую навигацию, или видит новость о подделке и захвате военного беспилотника, или о ком-то, кто в это время заехал в озеро, «следуя спутниковой навигации». Проблемы, с которыми сталкивается общественность, могут быть абсолютно не связаны с базовой технологией, а связаны с картами и ошибками пользователя. Убедить людей в обратном бывает сложно.
    В сценарии военных действий может ли оператор группировки ГНСС внезапно отказаться от доступа гражданских лиц к сигналам на региональном или глобальном уровне для стратегических или тактических целей? Да, но есть и другие созвездия, и захотят ли они сознательно ограничить своё гражданское использование и экономическую ценность этого удобства? Если бы все ГНСС внезапно отключились, это имело бы огромные негативные глобальные последствия для всех, в том числе для их собственного населения. Нет никаких способов смягчить катастрофические события космического уровня, но общесистемные отключения из-за других геополитических опасностей, какими бы маловероятными они ни были, можно предотвратить с помощью дипломатии. Тем не менее, эти соображения представляют собой уязвимость, которая способствует созданию резервных копий и альтернатив.
    Наличие нескольких созвездий ГНСС устраняет одну из ключевых уязвимостей для PNT, а именно единственную точку отказа, в случае, если созвездие GPS (спутниковая навигационная система США) станет неработоспособным. Изучаются альтернативные спутниковые решения как для оборонного, так и для гражданского секторов. Добавление ещё большего количества созвездий может только улучшить ситуацию, особенно если они имеют определённые преимущества по сравнению с нынешними системами ГНСС.
    В последние годы много говорят о спутниках на низкой околоземной орбите (LEO) для связи, наблюдения Земли и навигации. Есть много предложений по созданию огромных созвездий из тысяч маленьких спутников, которые, как многие надеются, решат проблемы интернета в сельской местности. Есть соответствующие исследования и разработки, направленные на использование некоторых или всех этих спутников LEO для различных решений позиционирования и навигации. Принцип их работы на одном уровне в основном такой же, как у существующих спутников ГНСС, но есть различия, связанные с преимуществами, вытекающими из их более низкой орбиты.
    Поскольку спутники на LEO вращаются ниже магнитосферы Земли и внутреннего пояса Ван Аллена, они хорошо защищены от космических возмущений (например, солнечных бурь). Они также гораздо менее восприимчивы к разрушительным эффектам внутренней зарядки и поверхностной зарядки, которые могут вызвать необратимое повреждение электронных компонентов космических аппаратов, работающих на MEO или GEO орбитах. В отличие от наземных систем, спутниковые системы практически невосприимчивы к террористическим атакам и гораздо менее уязвимы для атак государственных субъектов.
    NextNav – это решение для PNT, которое использует сети установленных на вышках маяков для позиционирования и навигации. Он работает в помещениях, в том числе, как показали тесты, на железнодорожной станции на два этажа вниз. В маяках установлены небольшие атомные часы; они могут обеспечивать точное время, а также точное (хотя и не на уровне сантиметров) позиционирование и навигацию.
    Существуют потенциальные опасности для ГНСС, которые не имеют ничего общего с фундаментальной наукой. Они могут исходить от тех, кто пытается изменить науку или игнорировать её в других целях. Например, несколько сигналов ГНСС находятся в полосах радиочастотного спектра, выделенных как «тихие районы» для спутникового использования. К сожалению, существует постоянное лоббирование разрешения на вторжение в указанный спектр или перераспределение его задач в пользу наземных служб с гораздо более мощным сигналом (и более прибыльными).
    Часто общественность слышит об уязвимостях ГНСС только тогда, когда они формулируются в терминах наихудшего сценария или сенсационных заголовков, в которых утверждается, что военные США хотят «отказаться от GPS в пользу ____». Помимо того, что это ленивая журналистика и в некоторой степени безответственная, такие утверждения далеки от истины. Никто серьезно не предлагает, чтобы какие-либо существующие или предлагаемые альтернативы PNT могли полностью заменить ГНСС для всех приложений. Существуют предлагаемые решения, которые могут очень хорошо служить для ограниченных приложений в ограниченных географических областях и могут быть отличными резервными копиями и альтернативами в этом качестве, но не в качестве полной замены ГНСС.
    Одной из альтернатив, получивших в последнее время много внимания в прессе, было предложение создать очень подробные модели магнитных полей Земли и использовать их в качестве вспомогательных средств для военной навигации. Но это будет только с точностью до километра, тогда как нескорректированная ГНСС хороша до метра, а дополненная ГНСС может иметь точность до сантиметра. Квантовая навигация (или квантовый компас) – ещё одна многообещающая потенциальная технология грубой навигации; по сути, инерциальная навигация с использованием атомной интерферометрии. Он может работать глубоко под водой и под землей, но с очень низкой точностью по сравнению с ГНСС.
    Да, уязвимости есть, и да, в худшем случае они могут иметь большое негативное влияние. Но это больше о потенциале, чем о надвигающейся опасности.


    Источник: vestnik-glonass.ru/~VbZQt






    Количество пользователей, читающих эту тему: 2

    0 пользователей, 2 гостей, 0 скрытых