جنگ الکترونیک تهران

نام GPS همیشه تداعی کننده دقت بوده است ، امروزه با فراگیر شدن گوشی های همراه و البته سرویس های تاکسی اینترنتی و نرم افزار های مسیر یابی اغلب افراد با مفهوم GPS و موقعیت یابی ماهواره ای آشنایی دارند، اما واقعا این سیستم تا چه اندازه کارا و امن است؟

آیا امکان دارد به نحوی این سیستم دچار اختلال شود ؟

برای روشن شدن این موضوع در این پست قصد داریم اختلالی را که در چند روز گذشته (20 شهریور 97) در سطح شهر تهران رخ داد را بررسی کنیم، با سیسوگ همراه باشید.

20 شهریور : شروع اختلال GPS

چند روز پیش ( دقیقا تاریخ 20 شهریور ماه 97 ) یکی از شرکتهایی که برای اون پروژه ای در زمینه ردیاب خودرو انجام داده بودم تماس گرفتند و اعلام کردند که سه عدد از خودروهای شرکت نقطه ای در فرودگاه امام را نشان می‌دهند در حالی که خودرو واقعا در آن موقعیت نیست و حتی نزدیک به آن هم نیست !

سعی کردم مشکل را جدی تر بررسی کنم. احتمال های زیادی وجود داشت از وجود یک باگ در فریمور دستگاه تا وجود باگ در فریمور GPS !

وقتی قصد دارید سیستمی را از راه دور خطایابی کنید مخصوصا وقتی دسترسی به سخت افزار دستگاه ندارید؛ باید حتی خنده دارین احتمالات را نیز مدنظر داشته باشد و تمام نکات را در ذهن به خاطر بسپارید حتی کوچک ترین و بی اهمیت ترین موضوعات!

شاید یکی از این بی اهمیت ترین ها و دور از ذهن ترین ها جواب مساله باشد.

نکته‌ی جالب و قابل توجه این بود که ساعت (زمان جی پی اس) حدود چهار و نیم ساعت به جلو رفته بود و گویا زمان GPS به جای GMT ، ساعت محلی تهران را نشان می داد.

قضیه خیلی پیچیده و دور از ذهن به نظر می رسید؛ آیا باگ نرم افزاری مساله ساز بود یا فرایندی نرم افزاری!

و یا هک سیستم سخت افزار در جریان بود؟

یا حتی هک سایت و سرور!

آیا جمینگ Jamming GPS اتفاق افتاده بود؟

یا متغیری به صورت خیلی تصادفی در برنامه با مقدار خاصی آورفلو یا ریرایت شده بود ؟ و صدها احتمال دیگر!

وجود تمام این احتمالات از یک طرف و فشار های ناشی از عدم رضایت مشتری و فشار های وارده برای روشن شدن موضوع ؛ فرایند خطایابی را پر استرس و چالش کرده بود.

بررسی وضعیت کلی سیستم

شخصا وارد فاز خطایابی سیستم شدم تا مشخص شود دقیقا دلیل این اتفاق چیست و چطور به وجود آمده است ؟

بعد از بررسی اولیه, ظاهرا سه عدد دستگاه از 50 عدد دچار این اختلال شده بودند ، همیشه اولین قدم مشخص کردن نقاط مشترک بین سیستم ها است ؛ شاید دلیل اتفاقات در این نقاط مشترک باشد.

در سه دستگاه مورد بحث همگی در یک محدوده ( سعات آباد شمال شهر تهران ) به وسعت یک کیلومتر مربع دچار این اختلال شده بودند که نکته قابل توجهی هم بود! مساله ای که شاید در ابتدا خیلی بهش توجه نکردم ، چرا که امیداور بودم مساله یک باگ در نرم افزار دستگاه باشد. اما واقعیت این است که باید تمام احتمالات را در نظر گرفت حتی احتمالات خیلی ضعیف!

با بررسی دقیق‌تر فریمور دستگاه و با بررسی پیامک‌های خاصی که در سیستم برای خطایابی قرار گرفته بود متوجه شدم که خروجی GPS دقیقا این زمان و موقعیت را نشان می دهد و به هیچ عنوان هک نرم افزاری در جریان نیست و مشکل از فریمور دستگاه نیز نیست.

احتمال بعدی این بود که راننده و یا شخصی از ابزار جمینگ استفاده می‌کند و آن هم نه یک جمینگ معمولی بلکه یک جمینگ زیادی هوشمند!

در ضمن این روز ها Gps Jamming ( مسدود کننده جی پی اس) در بازار با قیمت بسیار نازل به فروش میرسد که استفاده از اون توسط افراد عادی هم دور از انتظار نبود.

البته اصولا جمینگ باعث اختلال در دریافت سیگنال می شود ، نه این که قادر باشد یک موقعیت معتبر را به GPS القاء کند.

به همین دلیل از نماینده فنی شرکت خواستم به محض مشاهده دوباره مساله به محل استقرار خودرو رفته و وجود دستگاه Jammer را به صورتی فیزیکی در کابین خودرو چک کند یا وجود سیگنال مزاحم را با استفاده از موقعیت یاب گوشی همراه خود چک کند.

فردای آن روز مجددا این اتفاق مشاهده شد و نماینده فنی به مکان خودرو رفت و هرچه جستجو شد هیچ مورد مشکوکی پیدا نشد برای همین از نماینده فنی خواستم که با استفاده از GPS گوشی سعی کند مختصات محل را مشخص کند که بعد از بررسی به نظر گوشی هم موقعیت درست را نشان می‌داد.

قضیه پیچیده بود، با اطلاعات جدید پیچیده تر هم شد. در مکانی دستگاه GPS ای داشتم که موقعیت فرودگاه امام را دقیقا نشان می‌داد آن هم در زمان آینده!

و در همان لحظه گوشی موبایل موقعیت صحیح را نشان می‌داد. از طرفی شخصا می‌دانستم این موضوع نمی‌تونه یک نویز معمولی باشه!

چرا که اولا سه خودرو در یک بازه زمانی مشخص یک موقعیت مشترک را با فاصله حداقل 30 کیلومتر نشان می‌دادند و برای چندین ساعت این اتفاق تکرار می‌شد!

همچنین زمان هر سه دستگاه به آینده رفته بود! و با تمام مواردی که به عنوان نویز GPS شناخته میشد متفاوت بود.

نویز GPS

نویز GPS دلایل بسیار زیادی میتواند داشته باشد ولی غالبا وقتی سیگنال ضعیف می‌شود مثلا جی پی اس وارد پارکینگ می‌شود اتفاق می‌افتد, که در این حالت سخت افزار GPS به نظر با یک سرعت مشخص و غالبا هم زیاد به یک مکان با فاصله زیاد در حد چندین کیلومتر رفته و دوباره برمیگرده که البته به هیچ عنوان این خطا پایدار نیست (یک نقطه را نمایش نمیدهد) و در عین حال با بررسی مواردی مثل PDOP می‌شود آنها را فیلتر کرد.

کلا مستاصل شده بودم و سعی کردم سناریو بعدی یعنی وجود یک سیمولاتور را بررسی کنم البته این گزینه برای خودم هم خیلی منطقی نبود. با صحبت با یکی از دوستان که در حوزه ماهواره و تولید سیستمهای GPS Simulator کار می‌کرد متوجه شدم در نزدیکی مکانی که اتفاق حادث شده است پژوهشکده سامانه‌های ماهواره وجود دارد که قطعا سیستم سیمولاتور GPS یکی از ملزومات چنین پژوهشکده‌ای هم هست.

با پژوهشکده سامانه‌های ماهواره‌ای تماس گرفتم و خودم را معرفی کردم و ازشون خواهش کردم که این موضوع را بررسی کنند و نتیجه را اطلاع دهند. بعد از یکی دو روز پیگیری بالاخره یکی از متخصصین مرکز گفت که ما اینجا از سیستمهای سیمولاتور کابلی استفاده می‌کنیم ولی موضوع شما به علت یک مشکل سراسری بوده است که خیلی‌ها را تحت تاثیر قرار داده و می‌توانید توی اخبار هم برخی گزارشات در این خصوص را مشاهده کنید. اخبار مربوطه را جستجو و مرور کردم:

به نظر قضیه بحرانی تر از اونی بود که فکر میکردم و خیلی ها را تحت تاثیر قرار داده بود.

اما سوالی که واقعا در ذهن شکل می‌گیرد این است که اصلا GPS چه ربطی به TD-LTE دارد ،چگونه اختلال در سیستم GPS می تواند در سیستم اینترنت اختلال ایجاد کند ؟ یا حتی برعکس ؟!

آیا دکل های TD-LTE یا BTS ها زمان خود را از GPS دریافت می کنند که شاهد چنین اختلالی باشند! اما موضوع واقعا می تواند از چه قرار باشد ؟

جالب اینجاست که برخی وب سایت ها اعلام کردند که این اختلال بخاطر مشکلات سیستم های TD-LTE است و اگر صرفا از طریق GPS برای موقعیت یابی استفاده شود مشکلی دیده نمی‌شود.

روزنامه همشهری تقریبا مقاله ای کامل در مورد این خطا منتشر کرده است که متاسفانه به لحاظ فنی چندان جامع نیست و اختلال را ناشی از خطای BTS ها می‌داند.

اما واقعا اینطور نیست ؛ قطعا مشکل از BTS ها و آپدیت اشتباه آنها نیست ، چرا که سیستم ردیابی ما صرفا به موقعیت یاب ماهواره ای متکی است و به هیچ عنوان از داده های BTS برای موقعیت یابی استفاده نمی کند و ما در دستگاه های خود این اختلال را مشاهده و ثبت کردیم ! اما واقعا مشکل چیست و از کجا سرچشمه گرفته است !

حتی تیتر یکی از این سایتها کمی هم وحشتناک بود:

ریشه یابی مشکل توسط کاراگاه سیسوگ (زئوس) !

قبل از این که بخواهم نظریه خودم را در خصوص ایجاد مشکل مطرح کنیم ، بگذارید سرنخ هایی که داریم را بررسی کنیم و ببینیم چقدر داده هایی که در اختیار داریم با هم متناقض هستند و چقدر بر هم صحه می گذارند.

• سه عدد ردیاب خودرو در یک بازه زمانی مشخص یک مکان مشترک را ثبت کرده اند
• GPS گوشی در همان زمان و در همان مکان موقعیت صحیح را نمایش داده است.
• هر سه دستگاه های موقعیت یکسان فرودگاه امام را نشان می دهد.
• اینترنت TD-LTE با اختلال مواجه شده است

با نگاه مجدد به سرنخ ها ، در میابیم که موضوعات هیچ ارتباطی با هم ندارد! اما واقعا اینطور نیست.

همانطور که میدانید ، سیستم موقیعت یابی GPS مربوط به کشور آمریکا است و کشور روسیه سیستم موقعیت یابی مخصوص خود را تحت عنوان Glonass گلوناس دارد.

این دو سیستم کاملا از هم مجزا هستند و هیچ وابستگی به هم ندارد. در سیستم های موقعیت یابی جدید برای کاهش خطا از تکنولوژی GNSS استفاده می‌شود همانطور که در دستگاه های ما از GNSS استفاده شده است. سیستم های GNSS برای موقعیت یابی دقیق هم از GPS و هم از GNSS استفاده می کنند و با فیوژن داده های GPS و Glonass موقعیت خود را با دقتی بالاتر و سریعتر محاسبه می کنند.

TD-LTE در واقع نسل جدید اینترنت پر سرعت است که برای تبادل اطلاعات متکی به دکل های مخابراتی است؛ اما برای این که TD-LTE با شبکه گوشی های همراه دچار اختلال نشود از باند فرکانسی متفاوتی استفاده می کند ، این باند فرکانسی 1710 تا 1755 مگاهرتز است.

سیستم GPS از فرکانس 1575 برای L1 استفاده می کند که فاصله فرکانسی زیادی با TD-LTE دارد.

پس منطقا هیج ارتباطی بین اختلال در TD-LTE و GPS وجود ندارد ، همانطور که در عمل هم وجود نداشت و موقعیت یاب گوشی کارشناس فنی حاضر در محل ، موقعیت را به درستی دریافت می کرد.

سیستم GNSS از باند فرکانسی 1559 تا 1610 مگاهرتز استفاده می کند ، که فرکانس 1610 مربوط به سیستم Glonass  می‌باشد، فاصله فرکانسی  Glonass  و  TD-LTE چندان زیاد نیست و می شود تصور کرد وجود اختلال در یکی از فرکانس ها بر روی دیگری تاثیر داشته باشد.

اما واقعا نویز در کار بوده است ، با قطعیت می توان گفت خیر، هیچ نویزی اینقدر دقیق و تکرار شونده نیست که دستگاه های GNSS را اینگونه به خطا بیندازد و موقعیت و زمان را اینطور دقیق تکرار کند ! پس تا حدود زیادی میتوان گفت که GNSS Spoof در بازه زمانی خاص در منطقه ای خاص در حال وقوع بوده است.

GNSS Spoof یا GPS Spoof یک ترفند نظامی بسیار مناسب است که نام چنین سیستمی وقتی بحث در اختیار گرفتن RQ 170 آمریکایی مطرح شده بود بر سر زبانها افتاده بود.

این سیستم میتوانست با دادن مختصات اشتباه به پهباد RQ 170 آن را در نقطه دلخواه فرود آورد(البته این صرفا یک حدس و گمان بود چون تجهیزات نظامی از ساز و کاری متفاوت استفاده میکنند و موارد زیادی جهت امنیت در نظر گرفته شده است).

واقعیت این است که GPS و موقعیت یابی که ما استفاده می‌کنیم به راحتی میتواند در مواقع بحرانی مورد سوء استفاده قرار بگیره و با خطا همراه باشه!

مشکل پیش آمده به راحتی توانسته بود زمان را حدود 4 ساعت به جلو هدایت کند، زمان یکی از موارد مورد استفاده از سیستمهای GPS یا موقعیت یاب هست که اختلال 4 ساعته میتواند کل عملکرد سیستمی را مختل نماید و حتی ضررهای مادی زیادی هم به بار اورد.

اینکه این مشکل دقیقا به چه دلیل پیش اومده و چه کشور و یا نهادی عامل یا عاملان آن بوده اند موردی هست که به جد باید بررسی بشه و مهم‌تر از آن میزان وابستگی ما به سیستمهای موقعیت یاب جهانی علی الخصوص جی پی اس GPS هست که باید در مورد اون نگران بود.

بی شک مورد پیش آمده میتواند به عنوان یک مانور ساده از جنگ الکترونیک هم تلقی شود، مانوری که بی شک میتواند عمق فاجعه را در مواقع بحرانی تر مانند شرایط جنگی مشخص نماید.