Технологии

Изучение влияния спуфинга ГНСС на рои дронов

28 Мая 2024
Изучение влияния спуфинга ГНСС на рои дронов

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) полагаются на множество датчиков для принятия важных навигационных решений. Есть, однако, проблемы, связанные с достижением полного контроля над беспилотниками посредством подмены сигнала ГНСС. В то время как готовые дроны остаются уязвимыми к спуфинговым атакам, достижение полного контроля над БПЛА требует манипулирования спуфинговыми сигналами в реальном времени.

Сегодня растёт интерес к использованию автономных групп роботов в критически важных для безопасности приложениях, таких как поисково-спасательные операции, экстренная поддержка, строительные работы и доставка. Рои также имеют важное применение в армии как с тактической, так и с логистической точки зрения. Системы точного позиционирования, навигации и связи имеют основополагающее значение для работы этих приложений, но спуфинговые атаки и глушение систем локализации влияют на общую экосистему роя. Например, ложная атака на группу беспилотных летательных аппаратов потенциально может привести к столкновению и коллапсу группы или просто к изменению её курса.

В исследовании, проведённом сотрудниками Северо-Восточного университета в Бостоне, фокус был сделан на влияние спуфинговой атаки ГНСС на алгоритмы формирования роя. Предполагалось, что противник в состоянии генерировать и передавать сигналы ГНСС. Хотя конкретная цель злоумышленника может сильно разниться: от принуждения дрона к столкновению с другими дронами до создания зоны затемнения наблюдения. В общем, основная цель спуфинговой атаки — заставить рой вести себя иначе, чем предполагалось изначально. Предполагалось также, что БПЛА находятся в пределах радиодиапазона злоумышленника и, следовательно, могут уловить эти поддельные сигналы. То есть злоумышленник успешно подделал приёмник ГНСС либо с помощью метода плавного захвата, либо с помощью простой некогерентной атаки с тенью. Не предполагалось наличия в этих дронах передовых мер противодействия спуфингу, поскольку их стоимость существенно повлияет на развёртывание роя и операционную масштабируемость. Не рассматривались злоумышленники, способные внедрять поддельные позиции непосредственно по каналам связи, поскольку эти каналы обычно имеют меры криптографической безопасности. Не рассматривались атаки с глушением, потому что, хотя они могут нарушить связь, основная цель атаки — заставить рой вести себя определённым образом.

Децентрализованная архитектура распределяет процесс принятия решений, тем самым повышая надёжность. Гибридные архитектуры используют иерархическую систему, которая обеспечивает централизованное принятие решений и автономные локальные действия.

Исследователи рассматривали группу дронов, которым поручено наблюдение за определённым географическим регионом, каждый из которых предназначен для покрытия равной территории. Каждый дрон определяет свое местоположение с помощью ГНСС и передаёт это положение своим собратьям.

Например, это может быть группа дронов, которым поручено следить за крупным общественным мероприятием — классическая задача пространственной организации. Эти дроны должны эффективно сканировать территорию, чтобы выявить потенциальные угрозы безопасности или чрезвычайные ситуации. Важным для этой задачи является обеспечение того, чтобы агенты могли эффективно распределяться и координировать свои действия в своей среде, что делает проблему формирования первостепенной в успешных операциях дронов.

Подмена ГНСС искажает местоположение, воспринимаемое дронами. Разумно предположить, что такая подмена затронет только часть роя дронов. Во многом это связано с трудностями подделки обширного географического региона, который может занять рой. Затем целевые дроны будут оценивать и передавать неверные местоположения, что приведет к включению ошибочных данных о местоположении.

Последствия этого многогранны. Во-первых, это может привести к тому, что дроны будут оставаться в движении в течение длительного времени, и разряжать их батареи. Кроме того, это может привести к неравномерности схемы наблюдения: некоторые дроны покрывают слишком обширные для них территории, что приводит к образованию слепых зон наблюдения. Если меры по предотвращению столкновений отсутствуют, дроны могут столкнуться. Динамика алгоритма становится особенно интригующей, когда несколько дронов, подвергшихся спуфингу, сообщают об идентичных местоположениях. В таких случаях алгоритм должен интерпретировать это как два дрона, занимающих одно и то же место, что приводит к дополнительным сложностям и потенциальным несоответствиям системы.

Исследовались три различные стратегии спуфинга, чтобы понять их влияние на поведение роя: i) «Фиксированный спуфинг», при котором ложное местоположение остается постоянным на протяжении всего времени спуфинга, ii) «Относительный спуфинг», при котором устанавливается ложное местоположение, как незначительное отклонение от истинного местоположения дрона, и iii) «Случайная подмена», когда вводящее в заблуждение местоположение выбирается произвольно.


Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный Telegram-канал

По материалам открытых источников

Короткая ссылка:  vestnik-glonass.ru/~R3JC7
29.07.2025
Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций и представители бизнеса обсуждают введение новых правил для отключения мобильного интернета. В последнее время такие отключения стали происходить всё чаще.
28.07.2025
По мере того, как квантовые фотонные системы становятся все более масштабными и сложными, такие чипы могут стать строительными блоками для различных технологий: от защищённых сетей связи до современных датчиков и, в конечном итоге, инфраструктуры квантовых вычислений.
25.07.2025
В течение прошедшего года Военно-космические силы США тесно сотрудничали с Военно-воздушными силами и военно-морским флотом, перенимая их опыт в разработке передовых, реалистичных условий обучения и испытаний для объединённого ударного истребителя F-35, рассчитывая в будущем создать аналогичные возможности для космической отрасли.
24.07.2025
Возможности проведения и обеспечения пилотируемых космических полётов, соорбитальные ударные космические аппараты, вместительные и многофункциональные космические станции, надёжные спутниковые группировки – лишь некоторые из современных возможностей России в космической сфере.

СТАТЬИ ГЛОНАСС

Киберугрозы как реальность сегодняшнего дня
В 2024 году в нашей стране было зарегистрировано более 765 тысяч правонарушений, совершённых с применением информационно-телекоммуникационных технологий, что составляет приблизительно 40% от общего объёма преступлений. Такие данные приводит новостной сайт Центра международной торговли со ссылкой на МВД РФ. В этом году их будет зарегистрировано ещё больше – можно ни разу не сомневаться. Цифровизация проникла во все сферы деятельности, сделав нашу жизнь продвинутой и комфортной – мы привыкли мгновенно оплачивать всё что хочешь через банковские приложения, управлять бизнесом в облаке, общаться в социальных сетях и одним кликом скупать содержимое маркетплейсов. Увы – вслед за этими удобствами идут массовые утечки персональных данных, промышленный шпионаж, репутационные риски, угрозы национальной безопасности и пр. Это не только экономические потери, но и серьёзные вызовы для государственного суверенитета и общественного доверия к цифровым системам.