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全球定位系统或GPS的脆弱性已广为人知。由干扰和欺骗引起的射频干扰被用于降低重要的同步系统的性能，从而为关键的国家基础设施提供定位，导航和定时（PNT）信息。 这些RF干扰大部分来自电子设备，无线电天线或调制解调器，这些设备足够强到足以淹没发往全球导航卫星系统（GNSS）接收机的相对较弱的信号。该漏洞为不良行为者创建了诱人的目标。 无线专家U-Blox定位技术高级总监罗德·科比（Rod Bryant）表示：“坏人总是面临越来越多的威胁，因此我们必须想出办法来分析和解决这些威胁。” 这些防御措施包括欧洲Galileo系统的导航消息身份验证和信号加密，以及使用类似消息身份验证方案的GPS反欺骗框架。 在探索这些方法和其他弹性方法之前，请先对GNSS不断上升的威胁以及最近几年GPS干扰的影响进行一些展望。 干扰和欺骗 干扰GPS信号只需要生成足以淹没GNSS传输的RF信号即可。通常，小型发射机在与GPS设备相同的频带中发送无线电信号。产生的干扰会干扰GPS设备上的接收。 GPS干扰器无法区分，通常会导致附带损害。依赖于GPS的空中交通管制，搜索和救援行动，电网和移动电话服务都容易受到GPS干扰的影响。 干扰器仅阻塞GNSS信号，使精确定位变得困难或不可能，而GPS欺骗涉及与GPS类似的故意传输信号，但位置信息不正确。通过复制GNSS信号，欺骗者可以欺骗接收者以为它在时间或位置上都在其他地方。 欺骗会造成各种破坏。例如，它可以用于劫持自动驾驶汽车并在备用路线上发送它们。欺骗会改变车辆监控器记录的路线，或破坏用于保护操作区域的地理围栏。它还对包括电力，电信和运输系统在内的关键基础设施构成风险。 GNSS接收器制造商Septentrio的业务开发和市场总监Jan Van Hees提供了这样的类比：“干扰涉及制造太多的噪声，以致[卫星信号]消失了。欺骗就像是对信号的网络钓鱼攻击。” GPS干扰上升 在美国海岸警卫队最近跟踪了越来越多的涉及GPS干扰高调的事件。例如，2019年以色列港口GPS接收设备的丢失使GPS引导的自动吊车无法工作，并遭受了叙利亚内战的附带损害。2016年，克里米亚半岛附近的20多艘船舶被认为是GPS欺骗攻击的受害者，该攻击使船舶在电子海图显示器上的位置转移到了陆地。 GNSS的中断促使美国运输部海事管理局去年发出了有关GPS干扰的警告。它向业界传达的信息强调了使用替代PNT系统的必要性。该机构担心自满，强调了干扰源，包括多径传播，大气条件和GNSS分段问题，例如错误的数据上传。 自从附近的俄罗斯可能传出挪威的GPS干扰事件之后，欧洲航空机构Eurocontrol自2018年以来将GNSS干扰事件增加了2,000％。一份报告还强调说，RFI干扰不成比例：尽管大多数RFI热点都在冲突地区，它们还会影响300公里以内的民用航空，这反映出干扰干扰力过大。 在另一种情况下，使用干扰器掩盖了失窃的豪华车和满载的运输集装箱的位置。思博伦通信公司（Spirent Communications）的GNSS漏洞专家Guy Buesnel表示，FBI在2014年发布了公告。 Buesnel强调了政府为提高对GNSS漏洞的认识所做的努力。例如，一份报告估计，全球导航卫星系统在五天内的全部损失对英国的经济影响为52亿英镑。 美国的这些努力和平行努力促使人们努力提高GNSS系统的弹性。Septentrio的van Hees说：“准确性很重要，但重要的是要确保对系统的信任，我们需要可靠性和可用性。” “例如，您可以在不利条件下接收信号吗？” 信任还需要信号指纹识别等步骤，以将欺骗者与卫星信号区分开。例如，来自spoofer的信号强度和定时可能是无用的，特别是因为卫星传输将具有较低的信号强度。信号加密是另一种选择，包括称为开放服务导航消息认证（OSNMA）的框架。 思博伦的Buesnel强调了审计和风险评估的必要性，将其作为PNT安全性，弹性和健壮性的重要组成部分。他说：“进行测试以定量了解现有系统如何对现实世界的威胁做出反应，并评估拟议的缓解方案，这是其中的重要部分。” “通常，意外的行为或后果是缺乏在部署系统之前进行全面测试和风险评估的结果。” 信号加密 为欧洲GNSS系统开发的OSNMA反欺骗服务使从伽利略卫星到启用加密的GNSS接收器的安全传输成为可能。在最终测试中，OSNMA将很快免费提供给用户。 OSNMA通过启用对承载卫星位置数据的导航数据的身份验证来保护伽利略信号。它使用混合对称/非对称加密技术。卫星上的密钥用于生成数字签名。签名和密钥都被附加到导航数据上并发送到接收器。OSNMA被设计为向后兼容，因此在没有OSNMA的情况下定位仍然有效。
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发表于 2021-5-18 16:20:27
