رصد التشويش على نظام تحديد المواقع العالمي (GNSS) وانتحال صفته

يمكن تقسيم التداخل في نظام تحديد المواقع العالمي (GNSS) إلى الفئتَين التاليتَين:

  • بث الموسيقى
  • الانتحال

تشمل هجمات التداخل بث إشارات راديو قوية في نطام التردد نفسه الذي يستخدمه نظام تحديد المواقع العالمي (GNSS)، ما يمكن أن يُخفي الإشارات الأضعف نسبيًا التي يتم بثها من أقمار نظام تحديد المواقع العالمي (GNSS). ويمكن أن يؤدي ذلك إلى منع أجهزة استقبال نظام تحديد المواقع العالمي (GNSS)، بما في ذلك الهواتف، من احتساب موقعها الجغرافي.

الانتحال هو هجوم أكثر تعقيدًا يتم خلاله بث إشارات زائفة تدّعي أنّها إشارات نظام تحديد المواقع العالمي (GNSS) الحقيقية. يمكن أن تخدع هذه الإشارات المزيّفة مستقبل إشارة نظام تحديد المواقع العالمي (GNSS) لكي يحسب موقعًا أو وقتًا مختلفًا تمامًا عن الواقع، ما يكفي لإرباك تطبيقات الخرائط والملاحة وتقديم معلومات خاطئة للمستخدمين.

لمحة عن انتحال هوية نظام تحديد المواقع العالمي (GNSS) أو التشويش عليه

يمكن أن تكون شدة الإشارة أو نسبة حامل الإشارة إلى الضوضاء (C/N0) للإشارة بالإضافة إلى التحكّم التلقائي في الكسب (AGC) لراديو نظام تحديد المواقع العالمي (GNSS) في الهاتف مؤشرًا جيدًا للتداخل.

يميل "مُعدِّل التحكّم التلقائي في الصوت" إلى الانخفاض عند رصد عمليات انتحال الهوية أو التشويش. عندما يتلقّى الراديو موجات راديوية قوية، يخفض مستوى التعزيز في مكبّر الصوت (AGC) لتعديل قوة الإشارة المستلَمة.

مقارنة بين نقاط قوة الإشارة التي تشير إلى حدوث تداخل
الشكل 1. ينخفض مستوى AGC أثناء حدوث تداخل (المنطقة الحمراء)، ويعود إلى المستويات العادية عند إزالة التداخل (المنطقة الخضراء). (مصدر الصورة: https://doi.org/10.33012/navi.537)

ومع ذلك، يتغيّر سلوك C/N0 بين أحداث التشويش والتزوير. في أحداث التشويش، يكون الضوضاء الذي يرصده الراديو أقوى بكثير من المعتاد، وبالتالي، يزداد المقام في نسبة حامل الإشارة إلى الضوضاء، وتنخفض قيمة C/N0. في حال التزوير، يحدث العكس، لأنّه يتم بث إشارة خاطئة بصوت عالٍ بما يكفي لإخفاء الإشارة الحقيقية من القمر الصناعي، وتكون قوة الإشارة العامة قوية، وبالتالي يزداد C/N0.

التحقّق من انتحال هوية نظام تحديد المواقع العالمي (GNSS) أو التشويش عليه

يمكنك استخدام علامة التبويب التزوير/التداخل في تطبيق GnssLogger لمحاولة معرفة تأثير البيئة في C/N0 وAGC في الوقت الفعلي.

رسم بياني لنظام "التضخيم التلقائي للصوت" ومعامل C/N0 في الوقت الفعلي

تعرض علامة التبويب التزوير/التداخل رسمًا بيانيًا في الوقت الفعلي لمعدّل التحكّم التلقائي في الكسب (AGC) ومعدّل C/N0 لكلّ من أنظمة تحديد المواقع العالمية المتكاملة (GNSS) ونطاقها (مثل "GPS L1" أو "G:L1:" أو "Galileo E5a" أو "E:E5A:").

رسم بياني لنظام التحكّم التلقائي في الكسب (AGC) ومعامل C/N0 لكل مجموعة نجوم ونطاقات نظام تحديد المواقع العالمي (GNSS)
الشكل 2. ينخفض كلاً من AGC وC/N0 عندما يتم وضع الهاتف بجانب جهاز توجيه Wi-Fi (الشكل البيضاوي الأحمر). يتم عرض متوسّط أهم 3 إشارات لكلّ مجموعة نجوم ونطاق على شكل خطوط متقطّعة. يتم عرض AGC لكلّ كوكبة وشريحة، وهي قيمة واحدة، كخطّ صلب. يوضّح القسم المُحاط بدائرة حمراء في الرسم البياني كيف ينخفض كل من AGC وC/N0 عند وضع الهاتف بجانب جهاز توجيه Wi-Fi، وبالتالي يتم رصد التداخل.

عمليات التحقّق في الوقت الفعلي من التزوير والتداخل

أسفل الرسم البياني في الوقت الفعلي لـ AGC وC/N0، يعرض التطبيق سلسلة من عمليات التحقّق من البيانات المبرمَجة التي تحدد الحالات المتعلّقة بالتشويش في نظام GNSS.

واجهة مستخدم تعرض دليلاً على الحالات التي قد تكون ناتجة عن انتحال الهوية والتداخل
الشكل 3. يمكن أن ترصد عمليات التحقّق المبرمَجة الحالات التي قد تكون ناتجة عن انتحال الهوية أو التشويش.

في قسم عمليات التحقّق من التشويش، يتحقّق التطبيق ممّا إذا كان متوسّط آخر 10 دورات من C/N0 وAGC قد تغيّر مقارنةً بدورات الـ 50 السابقة. إذا انخفضت قيمة C/N0 وAGC في الوقت نفسه، قد يكون ذلك ناتجًا عن تداخل نظام تحديد المواقع العالمي (GNSS). في حال رصد هذه الحالة، تعرض البطاقة رسالة "تعذّر التحميل" مع مزيد من المعلومات:

الظروف التي يُحتمل أن تكون ناتجة عن تداخل نظام تحديد المواقع العالمي (GNSS)
الشكل 4. خطأ يشير إلى أنّه تم رصد ظروف قد تكون ناتجة عن تداخل نظام تحديد المواقع العالمي (GNSS).

تتحقّق البطاقة الأولى في قسم عمليات التحقّق من التزوير أيضًا من C/N0 وAGC، ولكنها تبحث عن زيادة متزامنة في C/N0 وانخفاض في AGC.

يبحث الفحص الثاني المرتبط بالتزوير عن اختلاف يزيد عن ثانية واحدة بين وقت نظام تحديد المواقع العالمي (GNSS) المحسوب على الجهاز والوقت الذي يتم استرجاعه عبر الإنترنت من أحد مثبّتي بروتوكول NTP (وقت الشبكة - وقت نظام تحديد المواقع العالمي (GNSS)). يمكن أن يشير الفرق الكبير إلى أنّ وقت نظام تحديد المواقع العالمي (GNSS) المحسوب غير صالح.

النصائح والتلميحات والتحذيرات

في ما يلي بعض النقاط التي يجب مراعاتها عند استخدام ميزة التزوير/التداخل في GnssLogger:

  • هذه الميزة تجريبية، ومع حصولنا على مزيد من المعلومات عن خصائص AGC على أجهزة Android المختلفة، قد يتم تعديل الخوارزميات الدقيقة المستخدَمة في تغييرات التزوير والتداخل.
  • لا ترصد هذه الميزة جميع عمليات التزوير والتداخل. يسهّل الرسم البياني في الوقت الفعلي وعمليات التحقّق من البيانات اكتشاف خصائص البيانات في الوقت الفعلي، ولكنّها ليست فعّالة بما يكفي لرصد كل مثال على التزوير أو التداخل.
  • تم تصميم هذه الميزة لرصد أي تغيير في C/N0 وAGC. إذا فتحت التطبيق في حال حدوث عمليات خداع أو تشويش وظلّت قيم C/N0 وAGC ثابتة، لن يتم رصد عمليات الخداع والتداخل.
  • لا تكون خوادم بروتوكول NTP آمنة بالضرورة، إذ يمكن أيضًا تزوير وقت الشبكة.

يمكنك تقديم ملاحظاتك حول ميزة التزوير/التداخل باستخدام أداة تتبُّع المشاكل العامة.