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When Your Flight’s GPS Gets Spoofed

2024/12/1
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What Next: TBD | Tech, power, and the future

AI Deep Dive AI Chapters Transcript
People
D
Drew FitzGerald
Topics
Drew FitzGerald在访谈中指出,全球客机正越来越多地遭遇GPS欺骗攻击,这并非个例,飞行员几乎每天都在应对这种现象。GPS欺骗攻击与干扰攻击不同,欺骗攻击会向GPS系统注入虚假信息,而干扰攻击则会使GPS信号失效。近年来,GPS欺骗攻击事件激增,主要原因是廉价商用无人机的普及。GPS干扰和欺骗对飞行员的影响不同,干扰会使GPS失效,而欺骗则会向驾驶舱提供虚假信息,可能导致飞机误判危险。GPS欺骗攻击并非专门针对飞机,而是针对无人机,但飞机也受到了波及,其影响范围很广,难以完全避免。飞机和航电设备的差异使得应对GPS欺骗攻击的难度加大,增加了飞行员的工作负担,降低了飞行安全裕度。飞机起降阶段是飞行员工作强度最大的时期,也是GPS系统失效最危险的时期。航空公司和监管机构正在努力应对GPS欺骗攻击,但目前还没有针对恶意行为者的证据,主要担忧的是GPS欺骗技术可能被改进,并对飞机造成更大的威胁。解决GPS欺骗问题的方法之一是改进飞机上的GPS接收设备,但这种方法涉及到军事级技术,且实施起来较为复杂。GPS欺骗攻击的主要风险在于可能导致飞行员误判地面接近警告系统(GPWS)的警报,从而延误或错过采取必要措施的机会。由于GPS欺骗攻击的影响范围广,很难通过调整航线来完全避免,这与GPS系统本身的特性有关。 Lusia在访谈中主要起到引导和提问的作用,引导Drew FitzGerald阐述GPS欺骗技术对航空安全的影响,并就相关问题进行深入探讨。

Deep Dive

Chapters
A commercial flight experiences a GPS spoofing incident, leading to a false alert and potential danger. This phenomenon is not isolated and affects hundreds of flights daily, especially in conflict zones.
  • GPS spoofing causes planes to receive false signals about their location.
  • Hundreds of flights daily are affected by fake GPS signals.
  • Pilots must adapt to these false alerts, which can be dangerous.

Shownotes Transcript

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仅供参考,速度比之前慢,以提供更详细的信息。3月份,在一架美国航空公司的波音777飞机上,这架飞机正在执行从新德里到纽约的定期航班。这是一次正常的飞行,巡航高度为32000。

英尺,在巴基斯坦上空。飞行员收到了这个警报,说:拉起。

拉起。那是事实。他是杰德,负责报道《华尔街日报》的电信图标。

该系统被称为增强型地面接近警告系统。通常,当该系统启动时,飞行员会降低高度并拉起。

因为在几乎所有正常的案例中,机组人员可能会听到警告,情况都不好。这个声音是为了说,嘿,你可能即将撞上山,你必须采取行动,但这并不是这次航班发生的情况。幸运的是,飞行员知道这一点。

这架美国航空公司的航班的飞行员知道,由于他飞越的地形以及该地区的历史,该警报是错误的。

飞机收到了一个虚假信号,GPS系统。

在这架飞机上已经被欺骗了。埃德被骗了。我们告诉飞机它在某个它不在的地方。

根据德鲁的报道,这不是个别现象。世界各地的乘客飞机都受到了GPS欺骗和干扰的影响。

我们已经看到研究人员的研究表明,根据他们可以从这些飞机传输回地球系统的数据,每天有数百架飞机接收这种虚假信号。对于飞行员来说,这取决于他们飞行的区域和运营区域,他们几乎每天都要处理这个问题,他们每天都要飞越某些区域。他们必须适应这一点。

今天的节目,航空系统如何面临一种新型的空中电子威胁,我是露西亚,您正在收听What Next TBD,一个关于技术、权力以及未来如何的节目。

将被决定。请继续收听。

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在美国和苏联之间的太空竞赛中,国防部开始在1960年代试验卫星导航,多年来他们建立了一个网络。

几十年前,它也向商业部门和普通民众开放。这有点像互联网的历史。互联网的根源在于DARPA项目和用于基本上纯粹政府用途的军事资金。

最终,它向商业部门开放。其余的就是历史了,当然,80年代在俄罗斯上空飞行的飞行历史。由于导航错误,它在俄罗斯上空被击落。

1983年8月31日,韩国航空公司KAL007航班,载有269人,从安克雷奇飞往汉城,这架波音747偏离了正常航线,进入苏联领空。

这是一场悲剧。飞机上有一名国会议员,这加速了现有的计划,使GPS能够用于航空部门和广大公众,出于安全原因。所以我们认为这个系统是理所当然的,它依赖于环绕地球中轨道的卫星网络,几乎所有东西……它不仅仅是车载导航和iPhone上的寻路。有很多隐藏的东西依赖于GPS,我们每天甚至都没有想过。

航空公司是什么时候开始遇到欺骗问题的?

所以欺骗问题是比较新的,为了不说得太技术化,有两种类型的GPS干扰:干扰和欺骗。干扰基本上就是我发出一个信号,你什么也收不到,所以GPS会忽略它,并像它不存在一样处理。航空公司几十年来已经为GPS干扰做好了准备。如果GPS可用,飞机上的许多系统允许你导航和计划。

无需外部GPS。

欺骗不是完全压倒信号,更像是GPS内部的病毒。它劫持了系统,使GPS计算出错误的位置。研究人员告诉德鲁,长期以来,欺骗并不常见。它主要用于激烈的战斗地区,但最近欺骗事件有所增加。

在过去一年左右的时间里,欺骗现象真正爆发了,并蔓延到东欧和中东的更广阔地区。大多数人怀疑,所有这些欺骗发射器被设置或发射这些虚假信号的原因是为了攻击无人机。你真的不能讲述GPS欺骗的故事而不谈论廉价商用无人机的爆炸式增长。

它们正在战场上使用。从乌克兰到整个中东地区,这些无人机正在涌入市场。那些想要保护自己免受此类攻击的国家往往会转向欺骗来做到这一点。

所以,如果你是一架商用客机,欺骗和干扰的表现方式是否不同?如果你在巡航高度。

是的,绝对的。所以干扰对飞行员来说通常看起来就像你的GPS坏了,飞机上的许多系统都为此做好了准备。首先,如果发生干扰攻击,你的GPS信号不可用,飞机上的导航和其他系统可以继续飞行一段时间。

使用飞机在上次信号可用时所知道的位置。干扰是飞行员多年来断断续续看到的东西。他们的报告表明,干扰并不总是像试图关闭某些东西的狡猾的民族国家那样。有时它很简单,例如,卡车司机会在易趣上购买一个便宜的小东西放在他们的仪表板上,这有助于避免他们的位置被追踪,这样他们就不会因为,你知道,不在应该在路上时而被罚款。

这种事情已经发生了一段时间了。这是一种新的感觉。这绝对是一个问题。但许多航空安全官员告诉我们,这是可以管理的。欺骗完全不同。这些欺骗攻击会用虚假信息污染驾驶舱,有时设备没有准备好或不够智能来处理这些信息。

欺骗现在已经很普遍了,飞行员已经开始发布他们驾驶舱的视频。当这种情况发生时,他们通常正在飞行,然后突然他们的系统告诉。

他们处于迫在眉睫的危险之中。通常情况下,它看起来像前面的面板。飞行员会显示GPS信号丢失了,然后突然它可能会显示飞机的位置在跳动。同样,警告飞机即将撞山的接近警告系统有时会亮起红色,并显示存在地形,而之前那里什么也没有。这是一个迹象,表明有些事情有点不对劲。

有些事情不对劲。我们谈到了这发生在美国一架在巴基斯坦上空的商业航班上。世界上是否有某个特定的地方正在发生这种情况?毕竟,很多地方都有冲突。

乌克兰和中东。这是,你知道,商用客机意外地进入某个有人试图干扰无人机的地方吗?还是比这更有针对性?

实际上,大约一年前,它比这更少针对性。这曾经在乌克兰和东欧其他地区非常普遍。黑海。

在夏季,整个中东地区的欺骗攻击急剧增加。首先,所有这些信号都不是针对飞机的。它们的目标是无人机。我总是不得不阻止自己说飞机是旁观者,因为它们并没有静止不动。它们以每小时500英里的速度飞行,但它们不是这项活动的目标,它们是附带损害。

现在,许多这些虚假信号都在以色列、加沙、黎巴嫩和叙利亚周围被接收,它们可能是针对越过其中一些边界的无人机的,在那些地区每天都有激烈的战斗,每天都有导弹和无人机袭击。但信号传播数百英里。它们远至塞浦路斯。

在地中海,信号也来自伊朗。根据研究人员能够从他们可用的数据中收集到的信息。所以这是一个情况,你知道,就像过去MH17灾难之后一样,飞机可以绕过整个乌克兰来避免卷入战斗。基本上,因为信号传播得很远,他们真的没有办法完全避免所有欺骗,如果它们被分配出去,是在世界某些地区之间。他们将不得不飞越它。

航空公司意识到在欺骗常见的地区飞行的危险,他们训练飞行员注意这一点。问题是,并非所有飞机都是一样的。

每架飞机和每一件航电设备都略有不同,它对这种类型的攻击的反应也不同。所以这对飞行员来说是很多额外的工作量和很多额外的准备工作,他们必须做才能处理这个问题。人们、航空业和一些监管机构的担忧是,所有这些额外的工作可能会对飞行员构成安全风险,他们还必须处理每天都会出现的正常危机。

在正常的商业航空过程中。有时发动机熄火,起落架故障,暴风雨天气发生。这是一个安全风险。但这是一个可控的风险,因为航空公司为此做好了计划,飞行员也接受了处理这些问题的训练。但是,当他们除了处理所有这些驾驶舱技术故障之外,还有额外的工作量时,这就会降低安全裕度。这确实让一些人感到担忧。

是的,我的意思是,座右铭是航空、导航、通信。我可以理解,如果你在32000英尺高空,就像我们开始时举的例子一样,你有很大的空间来航空。你知道你有空间来导航。但是,进入驾驶舱的每一件额外的数据,特别是当你谈论的是一架带有非常复杂的航电设备的大型喷气式飞机时,这对飞行机组来说是一个相当大的额外负担。绝对的。

我们从飞行员和航空业的其他人员那里听到的大部分内容都集中在起飞和着陆时的具体情况,在正常情况下,飞行员的工作量最高,任何这些系统的故障在此时最令人担忧。

当我们回来时,如何应对GPS不可靠的世界?

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航空公司和监管机构正努力妥善处理此事。

事情错综复杂。航空公司普遍正在制定他们自己推荐的程序,告诉飞行员如何在遇到欺骗时处理。而这通常取决于他们机队的飞机类型以及他们倾向于飞越的区域。因此,空中客车和波音公司也正在向航空公司发布指导,与他们的飞行机组人员分享,但他们对细节守口如瓶,因为他们不想公开讨论此事。我还从业内一些人士那里听说,他们也担心谈论细节,因为如果在技术方面可以开发出某些指令或某些修复方法来规避欺骗,那么开发这些欺骗技术的人也可能会找到一种方法来规避它,这是一种猫鼠游戏。

是否有恶意行为者想要欺骗商业航空,仅仅是因为我们还没有……

看到任何这方面的证据,这将比这危险得多,这将更令人担忧。但到目前为止,我们交谈过的在航空业工作或GPS和导航系统专家的大多数人都说,所有这些攻击并不一定针对飞机,但可以用来使飞机偏离航向或使其偏离航线的相同技术可以改进,可以开发出来使这种欺骗更有效。

问题是这些无人机正在吸收相同的商业GPS信号,即飞机使用的相同的民用GPS信号。这是一个很大的区别。而悬在这整个问题上的一个重大争论是,无论是谁使用这种GPS信号,他们都在使用相同的民用GPS信号。

如果您是一家国防承包商,正在制造战斗机或导弹,甚至是一些可以引导其向目标坠落的炮弹,他们通常可以使用军事信号。这些信号使用M码加密,并且受到美国政府的严格控制。他们不想将其提供给商业部门,因为他们依靠它来开发武器。

那么,有没有办法从另一端来看待这个问题,并说,我们改进它?我们的民用GPS系统应该更强大,并且不易受到这种事情的影响。

是的,对此有很多讨论,而且没有简单的解决方案。首先,关于真正使用已经在该领域使用的技术来使飞机上的GPS更智能的基本讨论。有时,这可能很简单,只需安装一个天线,它可以分辨信号来自哪个方向,并且只接收来自天空的任何信号,而忽略来自地面的任何信号,因为如果GPS信号来自下方,那么飞机可能不是真实的。

问题在于,根据今天的规定,这实际上被认为是受控的军用级技术,并且对即使是这些天线(我们这里没有谈论任何类型的武器,只是感知信号的天线)如何安装在民用飞机上也有限制。现在,我和一些人谈过,他们说这些规则可能会改变,或者至少在不久的将来可能会放宽。但这并不能立即解决问题,因为在飞机上安装任何东西,特别是如果它有助于飞机飞行,这是一个非常耗时的过程,而且它可能不会在至少几年内被安装到新的客机上。

接收新型导航信号也是如此。但即使那样发生了,首先,欺骗可以伪造任何这些信号。其次,这将需要……

年才能实施。你在之前的谈话中提到了马来西亚航空公司MH370航班,该航班被俄罗斯支持的分裂分子击落,坠毁在乌克兰。你还提到了1983年在俄罗斯上空被击落的韩国航空公司007航班。

这些显然是最坏的情况,我认为当谈到GPS欺骗时,人们会想到这些。当航空公司、联邦航空局和卫星行业考虑这个问题时,他们会提高发生这种悲剧的风险。好吧。

我不会走得太远,将这种类型的欺骗带来的威胁与1983年发生的事情进行比较。首先,航空公司比80年代安全得多,这不仅是因为所有这些依赖GPS信号的新系统(以前没有),还有许多其他安全系统安装在飞机上,这些系统是可用的。

然后,飞行机组人员谈论的主要风险(如果他们必须突出一个风险超过所有其他风险)是增强型地面接近警告系统。该系统会警告飞机是否飞行过低,靠近非常高的地形,靠近山脉。该系统有两个版本。

有一个原始的地面接近警告系统,它因挽救数千人的生命而受到赞誉,因为在安装这些系统后,尤其是在山区飞行变得安全得多。增强型版本利用GPS使它们更安全,并为飞行员提供更多时间来响应这些警告,以便他们可以使飞机保持航向。我们从飞行员那里听到的主要担忧,特别是关于该系统的增强版本(因为增强版本依赖于GPS数据),是因为这种被篡改的数据正在用关于他们飞行位置的虚假信息污染警告系统,他们的担忧是飞行员将忽略它们。因此,狼来了的情况,他们会忽略到足以在真正情况下发出合法警报时,他们没有反应或反应不够快。

过去,商业航空通常只是不飞越许多冲突地区。但是,当你谈到欺骗和干扰时,你说这些东西可以传播数百英里。我们谈论的不是仅限于小区域的事情。这是否伴随着对如何可能需要重新规划航线进行全面反思?

我认为你可以开始讨论这个问题,但我认为我不会走得太远,因为除了取消航班外,实际上没有办法避免其中一些地区。许多航空公司不允许飞越许多地区,例如大部分岩石地区、整个俄罗斯、乌克兰,以及某些情况下的黑海。

我可以继续说下去,如果这些航空公司想要到达目的地,他们将不得不飞入或飞过已知发生欺骗的某些地区。没有办法避免它。部分原因是,仅仅是因为GPS……

已经存在了50年。它有点成为自身成功的受害者,因为它不仅获得了极高的可靠性,而且航空公司还将其许多系统内置到新型飞机中,将GPS视为黄金标准。而这就是问题的一部分,因为要翻转所有这些系统并不容易,而且很多时候,在飞机飞行时重置这些GPS系统并不容易。

这导致监管机构和航空公司之间产生了一些不满,因为他们中的一些人并不一定想告诉飞行员继续前进,在飞机飞行时关闭飞机上的GPS断路器,因为这不是他们设计系统在飞行时要做的。所以是的,我的意思是,为了回答你的问题,实际上没有办法避免这种增长。部分原因是,GPS非常古老,信号非常可靠,但实际上非常非常薄弱,这意味着现在不需要花费很多钱或专业知识就可以在任何想要发射无人机并发射信号的国家停放一辆卡车,该信号将覆盖数英里,甚至数英里以外的范围。

谢谢你的报道,感谢你与我交谈。

感谢杰夫·吉尔。

是《华尔街日报》的电信记者,这就是我们今天节目的全部内容。《What Next TBD》由Evan Campbell、Patrick Fort、Elisa Jung Perry和Cheyna Roth制作。我们的节目由Paige Osborne编辑。

Allegory on Gammarus是Slate的音频副总裁,《TBD》是更大的《What Next》系列的一部分。如果你喜欢你今天听到的内容,支持我们的最佳方式是加入Slate Plus。

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