Statki widmo, kręgi zbożowe i miękkie złoto: tajemnica GPS w Szanghaju

C4ADS C4ADS

W duszną letnią noc w lipcu 2019 r. MV Manukai przybywał do portu w Szanghaju, w pobliżu ujścia rzeki Huangpu. Ten ruchliwy dopływ Jangcy wije się przez miasto i obejmuje Bund, historyczny obszar nabrzeża i popularny turystyczny punkt. Szanghaj byłby ostatnim przystankiem amerykańskiego kontenerowca w Chinach przed długą podróżą powrotną do Long Beach w Kalifornii.

Gdy załoga ostrożnie manewrowała dwustumetrowym statkiem przez najbardziej ruchliwy port na świecie, jego kapitan uważnie obserwował ekrany nawigacyjne. Zgodnie z prawem międzynarodowym wszystkie statki handlowe z wyjątkiem najmniejszych muszą instalować transpondery systemu automatycznej identyfikacji (AIS). Co kilka sekund urządzenia te przesyłają swoją tożsamość, pozycję, kurs i prędkość oraz wyświetlają dane AIS z innych statków w okolicy, pomagając w utrzymaniu bezpieczeństwa zatłoczonych dróg wodnych. Dane pozycyjne dla tych transponderów pochodzą z satelitów GPS.

Szybować.Ziemia

Według Manukai na ekranach, inny statek płynął tym samym kanałem z prędkością około siedmiu węzłów (osiem mil na godzinę). Nagle drugi statek zniknął z wyświetlacza AIS. Kilka minut później na ekranie pojawił się drugi statek w doku. Potem znalazł się w kanale i znowu się poruszał, potem z powrotem w doku, a potem znowu zniknął.

W końcu, oszołomiony, kapitan podniósł lornetkę i przeskanował nabrzeże. Drugi statek przez cały czas stał w doku.

Kiedy przyszedł czas na Manukai by skierować się do własnej koi, mostek zaczął rozbrzmiewać głośnymi alarmami. Obie jednostki GPS statku – posiadały dwie dla nadmiarowości – utraciły sygnał, a transponder AIS uległ awarii. Nawet ostatni system pomocy w nagłych wypadkach, który również opierał się na GPS, nie mógł zostać naprawiony.

Teraz nowe badania i wcześniej niespotykane dane pokazują, że Manukai i tysiące innych statków w Szanghaju w ciągu ostatniego roku pada ofiarą tajemniczej nowej broni, która potrafi fałszować systemy GPS w niespotykany dotąd sposób.

Ron Eggleton / Marinetraffic.com

Nikt nie wie, kto stoi za tym podszywaniem się ani jaki może być jego ostateczny cel. Statki te mogą być niechętnymi obiektami testowymi zaawansowanego systemu walki elektronicznej lub uszkodzeniami dodatkowymi w konflikcie między przestępcami środowiskowymi a państwem chińskim, które pochłonęło już dziesiątki statków i żyć. Ale jedno jest pewne: trwa niewidzialna wojna elektroniczna o przyszłość nawigacji w Szanghaju, a GPS przegrywa.

Tajemnica pogłębia się

Chociaż Manukai w końcu bezpiecznie zadokowany, jego kapitan był na tyle zaniepokojony, że później tego samego dnia złożył raport w Centrum Nawigacyjnym Straży Wybrzeża USA, które gromadzi raporty o awariach GPS na całym świecie.

Wszystkie połączenia [anteny] są zabezpieczone i suche – napisał. Nie było innych problemów z tymi jednostkami. [Podejrzewam, że przy tym nabrzeżu dochodzi do zagłuszania sygnału GPS.

W rzeczywistości działo się coś znacznie bardziej niebezpiecznego, a Manukai Kapitan nie wiedział o tym. Chociaż początkowo wydawało się, że sygnały GPS amerykańskiego statku zostały zablokowane, zarówno on, jak i jego sąsiad również zostali sfałszowani — ich prawdziwą pozycję i prędkość zastąpiono fałszywymi współrzędnymi nadawanymi z ziemi. To jest poważne, ponieważ 50% wszystkich ofiar na morzu są powiązane z błędami nawigacyjnymi, które powodują kolizje lub wejścia na mieliznę.

Kiedy marynarze po prostu tracą sygnał GPS, mogą korzystać z map papierowych, radaru i nawigacji wizualnej. Ale jeśli sygnał GPS statku zostanie sfałszowany, jego kapitan – i wszystkie pobliskie statki śledzące go za pośrednictwem AIS – zostaną poinformowane, że statek jest zupełnie gdzie indziej. Ataki też nie ustały, gdy Manukai był bezpiecznie w swoim doku. Kilka razy tego dnia system AIS informował, że znajduje się w odległości ponad trzech mil.

Wikimedia Commons

Pół świata od Szanghaju, na biurku w Waszyngtonie, DC, na biurku badacza z Centrum Zaawansowanych Studiów Obronnych wylądował cynk ( C4ADS ), organizacja non-profit, która analizuje globalne konflikty i kwestie bezpieczeństwa. Nowa wskazówka ze źródła z branży żeglugowej sugerowała, że ​​ktoś w Szanghaju podszywał się pod sygnał GPS.

To był pierwszy raz, kiedy C4ADS usłyszało o powszechnym podszywaniu się na morzu, które nie było w oczywisty sposób powiązane z Rosjanami. Kilka miesięcy wcześniej organizacja opublikowała raport szczegółowo opisało, w jaki sposób Rosja wykorzystywała zagłuszanie GPS na Krymie, Morzu Czarnym, Syrii, Norwegii i Finlandii. Zawierał również dowody na to, że rosyjski zespół ds. mobilnej wojny elektronicznej zakłócał sygnały GPS podczas publicznych wystąpień prezydenta Putina.

Po otrzymaniu napiwku C4ADS przyjrzał się danym AIS, które kupił od startupu, który rejestruje transmisje AIS na całym świecie. Analitycy zauważyli, że ataki rozpoczęły się zeszłego lata, a wraz z upływem miesięcy nasiliły się. Najintensywniejszą ingerencję zarejestrowano tego samego lipcowego dnia, w którym Manukai Kapitan zgłosił trudności, gdy w sumie sfałszowano lokalizacje blisko 300 statków. Podczas gdy zakłócenie dotyczyło statków w całym Szanghaju, większość z nich sfałszowano to statki płynące po rzece Huangpu.

I to bardzo różniło się od hakowania obserwowanego na wodach rosyjskich, gdzie wszystkie statki były sfałszowane w jednym miejscu. Dane z Szanghaju pokazały, że statki co kilka minut przeskakują do różnych miejsc na pierścieniach na wschodnim brzegu Huangpu. Na wizualizacji danych obejmujących dni i tygodnie statki zdawały się skupiać w dużych kręgach.

Naukowcy z C4ADS nigdy wcześniej nie widzieli takich kolistych wzorów. Być może ten efekt powodowały błędy lub złośliwe oprogramowanie w systemach AIS lub GPS statków? Aby to wykluczyć, całkowicie szukali danych z innego środka transportu: roweru.

Chiny mają mniej więcej tyle samo rowerów, co reszta świata razem wzięta, z prawie 10 milionami w samym Szanghaju. Niektórzy rowerzyści w mieście używają aplikacji fitness na smartfony do śledzenia swoich przejazdów. W szczególności Strava ma akcje a globalna mapa cieplna zanonimizowanych działań z ostatnich dwóch lat. Powiększając się do Szanghaju, analitycy C4ADS mogli zobaczyć te same tajemnicze nadrzeczne kręgi świecące na mapie ciepła Strava. Ataki fałszerstwa dotyczyły wszystkich urządzeń GPS, nie tylko tych na statkach.

Nadszedł czas, aby poszukać pomocy z zewnątrz. C4ADS podzielił się swoimi odkryciami z Toddem Humphreysem, dyrektorem Laboratorium Radionawigacji na Uniwersytecie Teksańskim w Austin i wiodącym autorytetem w zakresie hakowania GPS. Humphreys zbadał dane, ale im bliżej przyjrzał się, tym bardziej był zdezorientowany. Możliwość sfałszowania wielu statków jednocześnie w okrąg to niezwykła technologia. Wygląda jak magia, powiedział.

We wrześniu Humphreys pokazał wizualizację danych na największej na świecie konferencji technologii nawigacji satelitarnej ION GNSS+ na Florydzie. Powiedział, że ludzie mieli luźne szczęki, kiedy pokazałem im ten wzór podszywania się. Zaczęli nazywać to kręgami zbożowymi.

Niebezpieczna eskalacja?

Aby zrozumieć, dlaczego eksperci są zdezorientowani, zastanów się, jak działa GPS. Siły Powietrzne USA utrzymują konstelację co najmniej 24 Globalny System Pozycjonowania satelity krążące wokół Ziemi; Obecnie jest ich 31. Każdy satelita nadaje kilka skomplikowanych kodów generowanych na podstawie jego pozycji i aktualnego czasu, mierzonego przez superdokładny zegar atomowy na pokładzie. Każdy zegar jest precyzyjnie zsynchronizowany z zegarami pozostałych 30 satelitów.

Wikimedia Commons

Odbiornik GPS wykrywający sygnały z jednego satelity może jedynie obliczyć przybliżoną odległość od tego satelity. Dodaj sygnały z drugiego satelity, a może znacznie zawęzić swoją lokalizację. Trzeci satelita pozwala mu zlokalizować się pod daną szerokością i długością geograficzną, a czwarty ustala jego wysokość i dokładny czas. Sygnały z większej liczby satelitów zwiększają dokładność.

Podczas gdy satelity GPS nadają kilka różnych sygnałów przeznaczonych zarówno do użytku wojskowego, jak i cywilnego, AIS opiera się tylko na jednym z nich. Sygnały te są raczej słabe i mogą być łatwo zagłuszone — zagłuszone — nawet przez skromny nadajnik na poziomie gruntu. Mogą być również sfałszowane przez sygnały naśladujące prawdziwe satelity GPS, ale kodujące fałszywe dane dotyczące czasu i pozycji.

Podczas podszywania się, każdy odbiornik w zasięgu zwykle otrzymuje te same fałszywe sygnały, a zatem uważa, że ​​znajduje się w tej samej lokalizacji. Chociaż jest to poważniejsze niż zwykłe zagłuszanie sygnałów GPS, czujny kapitan z pewnością zauważyłby, gdyby wszystkie statki na ekranie nawigacji nagle skoczyły w to samo miejsce w tym samym czasie.

Kręgi zbożowe w Szanghaju, które w jakiś sposób fałszują każdy statek w inne fałszywe miejsce, to coś nowego. Wciąż mnie to dziwi, mówi Humphreys. Nie mogę zmusić tego do działania w matematyce. To interesująca tajemnica. To także tajemnica, która zwiększa prawdopodobieństwo potencjalnie śmiertelnych wypadków.

Kapitanowie i piloci stali się bardzo zależni od GPS, ponieważ historycznie był on bardzo niezawodny, mówi Humphreys. Jeśli twierdzi, że działa, polegają na nim i nie sprawdzają go dwukrotnie.

5 czerwca br Uruchom 5678 , rzeczny statek towarowy, próbował dogonić mniejszy statek na Huangpu, około pięciu mil na południe od Bundu. ten Uruchomić uniknął małego statku, ale wpadł prosto do Nowa chwała (chińska nazwa: Tong Yang Jingrui), frachtowiec płynący na północ.

Sina.pl

ten Nowa chwała potem stracił kontrolę i skręcił na brzeg rzeki, rozproszenie pieszych na wieczorny spacer. Zawalił się mały odcinek banku, ale na szczęście nikt nie został ranny.

Chociaż nie jest pewne, czy zdarzyło się to w tym konkretnym przypadku, dane AIS wskazują, że Nowa chwała został sfałszowany w Szanghaju co najmniej pięć razy w ciągu sześciu miesięcy poprzedzających zderzenie, w tym mniej niż dwa tygodnie wcześniej. Dane pokazują również pół tuzina ataków na inne statki w mieście tego samego dnia.

Nawet szanghajska policja rzeczna, Huangpu Maritime Safety Administration (MSA), była niemal codziennie obiektem podszywania się. Dane pokazują, że jedna z łodzi patrolowych została sfałszowana co najmniej 394 razy w ciągu dziewięciu miesięcy.

Miękkie złoto

Jedną z możliwości jest to, że kręgi zbożowe są eskalacją gotującej się wojny elektronicznej w Szanghaju, która naraziła na niebezpieczeństwo tysiące żeglarzy, pasażerów, a nawet samą rzekę. Od lat MSA śledzi i przechwytuje statki, które nie zagłuszając ani nie fałszując sygnałów GPS, włamują się do transponderów AIS, które pomagają zapewnić bezpieczeństwo rzekom i portom Szanghaju. Statki te klonowały identyfikatory AIS innych statków, aby wślizgiwać się do portu i wychodzić z niego bez przeszkód ze strony władz.

Powód, dla którego to robią, ma związek z ładunkiem, który Nowa chwała niósł, gdy osiadł na mieliźnie: zwykły, codzienny piasek.

Chińscy budowniczowie nazywają to miękkim złotem. Piasek wydobywany z rzeki Jangcy, która ma idealną konsystencję i skład dla cementu, pomógł napędzać boom budowlany w Szanghaju w latach 80. i 90. XX wieku. Na przełomie tysiącleci lekkomyślne wydobycie piasku podkopało mosty, zniszczyło ekosystemy i spowodowało zawalenie się długich odcinków brzegu rzeki. W 2000 roku władze chińskie całkowicie zakazały wydobywania piasku na Jangcy.

Handel kontynuował jednak nielegalnie, rozszerzając się na nielegalne pogłębianie piasku i żwiru z ujścia rzeki Jangcy i otwartych mórz w pobliżu Szanghaju. Za dnia takie statki wyglądają nieszkodliwie. Nocą opuszczają rury do koryta rzeki, aby w ciągu jednej sesji zassać tysiące ton piasku. Pełna blokada może być warta ponad 85 000 USD. Do tej pory w 2019 r. policja wzdłuż rzeki Jangcy przejęła 305 statków do wydobywania piasku i ponad 100 milionów stóp sześciennych piasku, co wystarczyłoby do wypełnienia ponad tysiąca basenów olimpijskich.

Shanghai MSA twierdzi, że nielegalne statki z piaskiem i żwirem spowodowały 23 wraki wzdłuż rzeki Jangcy w 2018 r., co odpowiada za ponad połowę wszystkich poważnych wypadków i zginęło 53 osoby.

Dieta

Pod osłoną ciemności AIS może być użytecznym narzędziem dla złodzieja piasku. Na przykład statki, które nie są wyposażone lub nie posiadają licencji do podróży morskich, klonują systemy AIS łodzi morskich, aby uniknąć wykrycia.

Złodzieje piasku nie są też jedynymi użytkownikami zhakowanej technologii AIS. W czerwcu tego roku tankowiec ze sklonowanym systemem AIS staranował łódź patrolową MSA w Szanghaju, próbując uniknąć schwytania. Policja uważa, że ​​przemycał ropę. Statki tego typu są zwykle kierowane przez nielegalne interesy, powiedział urzędnik MSA. Po odkryciu będą walczyć z organami ścigania i próbować uciec, stanowiąc ogromne zagrożenie dla środowiska żeglugi wodnej. Nie będziemy tolerować takich statków widmo.

Pytanie brzmi, czy te poprzednie włamania do AIS są w jakiś sposób połączone z nowymi kręgami GPS w Szanghaju? Skuteczny system podszywania się może być wart miliony dla złodziei piasku. Oszukując własne statki, mogli w niewidoczny sposób wślizgiwać się do portu. Albo oszukując innych i tworząc chaos, przemytnicy dawaliby sobie większą szansę na przemykanie się niezauważone. Możliwe, że możliwość generowania fałszywych kręgów jest eskalacją technologicznego know-how złodziei piasku.

Oczywiście może to być tylko zbieg okoliczności, że sfałszowane kręgi występują w gorącym punkcie klonowania AIS. Inną możliwością jest to, że samo państwo chińskie testuje nową broń elektroniczną, być może do ewentualnego użycia w spornych regionach Morza Południowochińskiego.

Chociaż dane nie identyfikują sprawców, zawierają pewne wskazówki. W centrum kręgów podszywania się na Huangpu znajduje się fabryka należąca do Sinopec Shanghai Petrochemical Company, dużego producenta chemikaliów. Nie jest jednak jasne, czy działalność jest związana z obiektem, czy jest to tylko lokalizacja, w której statki są fałszowane.

Nie sądzę, że to jakiś nieuczciwy aktor, mówi Humphreys. Może się to wiązać z pewnymi możliwościami eksperymentalnymi, które [chińskie władze] próbują przetestować. Ale jestem naprawdę zdziwiony, jak to się robi.

Korekta: Data w pierwszym wierszu została poprawiona.

ukryć