Metoda detekcji spoofingu globalnych

AKADEMIA MORSKA w SZCZECINIE
Wydział Nawigacyjny
mgr inż. Łukasz Lemieszewski
Metoda detekcji spoofingu globalnych
nawigacyjnych systemów satelitarnych
w aspekcie bezpieczeństwa transportu
Promotor: prof. dr hab. inż. Evgeny Ochin
Szczecin 2015
Streszczenie
Rozprawa podejmuje problematykę zdolności wykrywania ataków na sygnał
globalnych nawigacyjnych systemów satelitarnych (GNSS) oraz podkreśla wagę zachowania
wiarygodności i niezawodności określania pozycji nawigacyjnej. W pracy za główne zadanie
uznano odpowiedź na pytanie: przy spełnieniu jakich warunków i w jaki sposób użytkownicy
standardowych serwisów pozycyjnych globalnych nawigacyjnych systemów satelitarnych
mogą sprawdzić, że informacja o ich pozycji jest autentyczna? W tym celu opracowano
metodę wykrywania spoofingu, która pozwoli podnieść niezawodność kompleksowego
wykorzystania współczesnych systemów nawigacji satelitarnej, zwiększając bezpieczeństwo
systemów transportowych.
W dysertacji omówiono zagadnienia dotyczące bezpieczeństwa środków transportu,
które stosują globalne nawigacyjne systemy satelitarne ze szczególnym uwzględnieniem
bezpieczeństwa transportu i zagrożeń z nich wynikających. Następnie przedstawiono
systematykę oraz dokonano klasyfikacji i analizy scenariuszy spoofingu. Zaprezentowano
typy i działanie istniejących spooferów oraz urządzeń symulujących. Opracowano metodę
wykrywania spoofingu dla zastosowań standardowych serwisów pozycyjnych globalnych
nawigacyjnych systemów satelitarnych opartą na pomiarze odległości dwóch sprzężonych ze
sobą odbiorników. W końcowej części pracy, w celu weryfikacji metody, zaprezentowano
wyniki badań symulacyjnych i eksperymentów fizycznych z zastosowaniem dwóch
odbiorników standardowych serwisów pozycyjnych GNSS oraz przekaźnika sygnału jako
spoofera, potwierdzając przydatność proponowanej metody detekcji spoofingu.
Metoda detekcji spoofingu przyczyni się zarówno do zapewnienia bezpieczeństwa
żeglugi morskiej, tym samym zwiększenia ochrony jednostek pływających i urządzeń
portowych, jak i pojazdów lądowych, statków powietrznych użytkujących GNSS,
a stosowanie jej zwiększy bezpieczeństwo ŚT w przypadkach podejmowanych ataków
terrorystycznych.
Słowa kluczowe: spoofing, GNSS, bezpieczeństwo transportu.
1
2
Summary
The dissertation aims to discuss the issue of attacks detection ability on the global
navigation satellite systems (GNSS) signal and underlines the importance of the credibility
and reliability of determining the navigation position. The main objective of the study
is giving the answer to the question: meeting what conditions and in what ways do the users
of global navigation satellite systems can verify whether their navigation position
is authentic? For this purpose, a method of detecting spoofing, which will enable to upgrade
the level of the reliability of complex use of modern navigation satellite systems, increasing
the security of transport systems, was devised.
The dissertation discusses the security issues of the means of transport which apply
global navigation satellite systems, with a particular emphasis on transport safety and the risks
resulting from the use of those systems. Then the taxonomy, classification and the analysis
of spoofing scenarios are presented. Types and the operation of existing spoofers
and simulating devices are analyzed. Spoofing detection method has been developed
for standard applications of global positioning services of satellite navigation systems based
on the measurement of the distance of two receivers coupled with each other. In the final part
of the dissertation, in order to verify the method, the results of simulation and physical
experiments using two sets of standard GNSS positioning services and the signal relay as
spoofer, are presented. The results confirm the usefulness of the proposed spoofing detection
method.
Spoofing detection method will help to ensure both the safety of maritime navigation
and the security of ships and port facilities as well as land and aerial vehicles using
GNSS and it will increase the security of the use of transportation communications in case of
attempted terrorist attacks.
Keywords: spoofing, GNSS, security of transport.
3