در حالی که با ماشین شخصی خود به مرکز شهر می روید چشمتان به برنامه ی جهت یابی می خورد و متوجه می شوید نزدیک فرودگاه هستید، چقدر ناامید کننده! این یک داستان ساختگی نیست، بلکه یک مثال واقعی از هک جی پی اس (GPS Spoofing) است. هک GPS به معنای تغییر مختصات آن با استفاده از یک سیگنال جعلی (اما قوی تر) از سوی زمین است که باعث اختلال در سیگنال های ارسالی از سوی ماهواره می شود.
اگرچه هنوز نمی دانیم چه کسی این کار را انجام می دهد و چرا، اما این ترفند کاربرد های فراوانی دارد؛ از ربودن پهباد ها گرفته تا دستکاری در سیستم های ناوبری قایق های تفریحی و کشتی های نفتکش. تنها خبر خوب این است که راهکار های محافظتی هم در راه هستند.
در ادامه برای افراد کم حوصله توضیح مختصری از هک GPS آورده ایم:
- هکر GPS، تلاش می کند گیرنده ی GPS را با فرستادن سیگنال جعلی از سوی زمین فریب دهد؛ به طوری که تمام جهت یاب های واقع در آن حوالی، موقعیت مکانی (Location) را اشتباه نشان می دهند.
- از جعل GPS برای ربودن هواپیما های بدون سرنشین، اتومبیل ها و همچنین گیج کردن رانندگان تاکسی و دریانوردان استفاده می شود.
- ابزار های جاسوسی GPS اصلا گران نیستند، با چند صد دلار می توان تمام وسایل مورد نیاز را خریداری کرد.
- تکنولوژی مقابله با کلاهبرداری GPS فعلا فقط برای سیستم های بزرگ مانند ناوبری دریایی وجود دارد.
- ساده ترین راه برای محافظت از تلفن هوشمند یا تبلت تان این است که حالت "Battery-Saving Location Mode" را انتخاب کنید. در این صورت موبایل برای تعیین موقعیت مکانی شما، فقط از وای فای و اینترنت همراه استفاده کرده و GPS غیر فعال می شود. (این حالت در بعضی دستگاه ها وجود ندارد.)
حال برای کسانی که می خواهند بیشتر بدانند با جزئیات بیشتری توضیح می دهیم.
کلاهبرداری GPS چگونه اتفاق می افتد؟
برای درک بهتر اینکه اصولا GPS چگونه جعل می شود، اصول کلی ناوبری ماهواره ای (Satellite Navigation) را مرور می کنیم. در ناوبری ماهواره ای، ماهواره های متعددی در مدار زمین ثابت (Geostationary Orbit) بالای کره ی زمین معلق هستند. این سیستم های ماهواره ای GPS از آمریکا، Galileo از اروپا، GLONASS از روسیه و BeiDou از چین نام دارند.
هر ماهواره یک سیگنال پیوسته ی رادیویی ارسال می کند. این سیگنال رادیویی شامل کد ماهواره ای و زمان دقیق ارسال سیگنال می باشد. در واقع تلفن همراه و دیگر جهت یاب ها چیزی ارسال نمی کنند؛ آن ها فقط سیگنال های رادیویی را از فضا دریافت کرده و با بررسی زمان دقیق دریافت هر سیگنال، فاصله ی بین گیرنده ی GPS تا هر ماهواره را محاسبه می کنند.
با استفاده از علم ریاضی و مقایسه ی چندین سیگنال گیرنده ی GPS می تواند موقعیت مکانی دقیق را نسبت به ماهواره ها تعیین کند؛ و از آنجا که مختصات ماهواره ها مشخص و ثابت است، با این محاسبات می شود موقعیت مکانی گیرنده ی GPS را روی سطح زمین به دست آورد.
مشکل از جایی آغاز می شود که سیگنال های ماهواره ای تا زمانی که به زمین برسند، تضعیف شده اند و آنتن اکثر گیرنده ها به قدر کافی حساس نیست. بنابراین وقتی یک فرستنده ی رادیویی قوی در نزدیکی گیرنده قرار بگیرد و سیگنال های جعلی که از لحاظ فنی سالم هستند ارسال کند، سیگنال های ارسالی از سوی ماهواره ها به راحتی مختل شده و گیرنده ی GPS مختصات را اشتباه حساب می کند.
علاوه بر موارد ذکر شده، گیرنده ها فاقد ابزار فنی برای تشخیص جهت سیگنال ارسالی هستند. بنابراین متوجه نمی شوند که سیگنال از یک منبع کاملا متفاوت ساطع شده است. بدتر اینکه لوازم این نوع کلاهبرداری به هیچ وجه گران نبوده (حدودا 300 دلار) و تمام نرم افزار های مورد نیاز نیز معمولا رایگان هستند. به عبارت دیگر، جاسوسی GPS یک عملیات پیچیده مخصوص نظامیان یا سرویس های ویژه نیست - تقریبا همه می توانند آن را انجام دهند.
استفان گرلینگ در نشست تحلیلگران امنیتی در مورد لوازم خویش اجرای هک GPS صحبت می کند.
چه کسی و برای چه کاری از این ترفند استفاده می کند؟
از هک کردن سیستم های GPS در پروژه های تحقیقاتی (برای مثال ربودن قایق های تفریحی)، شکار غیر قانونی و بیشتر از همه در عملیات نظامی استفاده می شود. با پیشرفت سیستم های مستقل مانند پهباد ها و وسایل نقلیه ی بدون سرنشین، این لیست توسعه پیدا خواهد کرد. گزارش های ربوده شدن هواپیما های نظامی بدون سرنشین نشان می دهد که امنیت پهباد های غیرنظامی نیز در خطر است.
مقابله با هک شدن GPS
اگرچه مدت زیادی است این مشکل را شناسایی کرده ایم، اما مانع بزرگی بر سر راه توسعه ی اقدامات حفاظتی وجود دارد. منظور از مانع بزرگ این است که تجهیزات اصلی در فضا قرار دارند و نمی توان آن ها را به راحتی جایگزین کرد. ماهواره های GPS مانند همیشه سیگنال منتشر می کنند و هیچ کس نمی تواند ابزار محافظتی استاندارد مانند رمزنگاری و گواهی نامه به آن ها اضافه کند. آن دسته از اقدامات امنیتی که تاکنون شناخته شده اند نیز صرفا ماهیت تجربی داشته و در مقیاس بزرگ کاربردی نیستند.
یکی از راه های مقابله با کلاهبرداری GPS، استفاده از تنظیمات گیرنده های چند آنتنه (Multiantenna Receiver Configurations) یا همان (2*2) و تکنولوژی شکل دهی پرتو (Beamforming) است که علاوه بر مقابله با هک GPS، به دریافت سیگنال پایدارتر نیز کمک می کند. این ترکیب نه تنها تداخلات و نویز را فیلتر می کند، بلکه می تواند برای تعیین مسیر سیگنال استفاده شود.
با به کارگیری این تکنیک، تشخیص سیگنال جعلی از سیگنال واقعی آسان می شود. در حال حاضر چنین تکنولوژی هایی صرفا در نمونه های بزرگ آزمایشی به کار برده می شوند، اما به مرور زمان می توان از آن ها برای تجهیزات کوچک تر نیز استفاده کرد. این کار آن قدر ها هم که به نظر می رسد سخت و هزینه بر نیست، چرا که تکنولوژی های مشابهی در شبکه های تلفن همراه 4G و 5G به کار گرفته می شوند.
راهکار دیگری که در حال حاضر فقط برای گیرنده های بزرگ GPS (به عنوان مثال در کشتی های بزرگ) قابل استفاده است؛ دیوار آتش جی پی اس یا GPS Firewall نام دارد. این دستگاه بین گیرنده ی GPS و آنتن خارجی اش نصب می شود و مرتبا سیگنال های GPS را با مجموعه ای از قوانین مطابقت می دهد تا بتواند از سیگنال های جعلی جلوگیری کرده و فقط سیگنال های واقعی را به گیرنده برساند.
ممکن است روزی برسد که سازندگان تراشه های تلفن هوشمند بتوانند چیزی مانند دیوار آتش GPS را مستقیما در گیرنده ی جهت یابی ماهواره ای موبایل قرار دهند؛ اما هنوز تا آن روز چند سالی فاصله داریم. متأسفانه باید چند حادثه ی ناگوار و پر سر و صدا اتفاق بیفتد تا همه متوجه اهمیت این موضوع بشوند.
به عنوان یک راهکار موقت اگر دیدید برنامه ی رهیابی ماهواره ای تان اصرار می کند که شما در فرودگاه هستید، ولی در واقع شما در ترافیک مرکز شهر گیر افتاده اید، از راهکار زیر استفاده کنید: تلفن تان را روی حالت "Battery-Saving Location Mode" بگذارید. در این حالت ابدا از رهیابی ماهواره ای استفاده نمی شود و موقعیت جغرافیایی بر اساس شبکه های وای فای و اینترنت همراه تعیین می شود. اگرچه در این حالت دقت پایین است، اما چاره ی دیگری نیست. متأسفانه برای کاربران iOS چنین قابلیتی وجود ندارد، اما کاربران اندروید می توانند از طریق زیر این تنظیمات را فعال کنند.
Settings → Security & Location → Location → Mode → Battery saving
این طور که به نظر می آید بهتر است به گیرنده ی GPS خود اعتماد نکرده، و همواره از روش های سنتی بهره مند شوید! گاهی پرسیدن آدرس از افراد محلی یا استفاده از نقشه ی کاغذی و قطب نما می تواند شما را از خطر سرگردانی در مکان های ناشناخته و دیر رسیدن به مقصد نجات دهد.
