GPS großflächig stören für schmales Geld - ein Gedankenexperiment

GPS wird mittlerweile überall genutzt – insbesondere für Navigationssysteme. Spätestens seit den Fehlern in der aktuellen Apple-Navigation weiß man: Man sollte sich nicht immer auf Navigationsgeräte verlassen. Dazu erstmal, bevor es zum eigentlichen Thema geht, ein ganz aktueller Lacher: Die australische Polizei warnt offiziell, dass es lebensgefährlich sei, die Apple-Navigation zu verwenden. Konkret geht es um Personen, die von ihrem Apple-Gerät statt nach Mildura mitten in einen abgelegenen Nationalpark geleitet wurden. Da gibt es zwar Hitze, dafür aber keinen Handyempfang und auch kein Wasser. Darwin wird sich in seinem Grab einen Wolf drehen für jeden, der wegen dieser Warnung überlebt, sich aber sonst nicht gewundert hätte, dass das Ziel ein Punkt im Nichts ohne jegliche Straße ist.

Aber gut, zum Thema. Ganz abseits von Apple gibt es mittlerweile einige nette technische Angriffe auf GPS. Hier gibt es ein aktuelles Paper (via), wo Leute sich nicht nur damit beschäftigen, das Signal plump zu stören, sondern sich wirklich mit dem Protokoll auseinandersetzen, um Endgeräte gezielt durch kaputte Datenpakete in einen ungültigen Zustand zu bringen. Ich stelle mir das so vor, dass man das Chipset des Empfängers dann neu starten oder sogar stromlos machen muss. Hört sich einfach an, ist aber nervig oder gar lebensgefährlich. Zum einen brauchen manche Chipsets Minuten an GPS-Empfang, bis sie wieder sinnvolle Positionsdaten liefern können, andere können nicht mal einfach so neugestartet werden (nicht alle Flugzeuge haben zum Beispiel Chipsets, die für einen Full-Reset im laufenden Betrieb geeignet sind, und mir persönlich wäre dabei auch unwohl). Ganz zu schweigen davon, dass man auch versuchen könnte, ein autonomes Vehikel „remote“ zu entführen, indem man ihm eine falsche Position vorgaukelt.

Wie auch immer: Die Autoren beschreiben, dass bereits Hardware in der Preisklasse eines Laptops dazu geeignet ist, 20%–30% der empfangenden Endgeräte lahmzulegen. Das ist ja mal nicht übel für einen ersten Versuch. Wenn jemand „eine fiese Möpp“ ist, wie der Rheinländer sagt, könnte den das glatt zu einem Gedankenexperiment bringen, wie man den Effekt mal schnell auf ein paartausend Kilometer ausdehnen könnte. Ich skizziere das hier mal extra für die technisch weniger versierten unter uns, die sich auf technisches Gerät verlassen. Die Idee ist einfach:

Allgemein ist nicht gerade ein Geheimnis, dass professionell und militärisch genutzte Chipsets, und damit auch GPS-Chipsets, gerne mal zertifiziert werden müssen, bevor sie in die Benutzung kommen. Das verlängert natürlich die Bearbeitungszeit, und man kann die auch nicht mal kurz austauschen, wenn mal wieder eine kleine Sicherheitslücke rauskommt. Der Sicherheitsgedanke läuft also in dem Moment, wo jeder versierte Laie sich da einarbeiten und ein paar ungültige Daten versenden kann, der Realität zuwider.

Im konkreten Fall von GPS haben wir nun den extrem interessanten Fall, dass so ein kleiner Scherz für schmales Geld eine ganz beachtliche Reichweite erzielen kann. GPS-Empfänger sind für den Empfang extrem niedriger Signalstärken ausgelegt (das, was von den GPS-Satelliten auf der Erde eben noch ankommt, ist nicht so viel – jeder, der mal die Navigationsstörungen in Häuserschluchten genossen hat, weiß das). Man stelle sich also vor, dass jemand einen solchen Sender mit einer langlebigen Batterie, oder noch besser, ein paar Solarpanels, unter einen Wetterballon hängt. Der Sender brät dann das Signal mit ein paar Watt Richtung Erde raus (Antennentechniker sind herzlich eingeladen, das genauer zu formulieren oder mich darauf hinzuweisen, dass ich hier zu naiv denke 8-)). Aufgrund der schwachen Signalstärke des originalen GPS gehen wir mal kurz mal davon aus, dass unser Sender das originale GPS im gesamten Empfangsbereich übertrifftund dafür auch wenig genug Energie braucht, dass das ganze funktioniert. Bleibt also die eigentlich interessante Frage: Wie groß ist der Empfangsbereich?

Wikipedia hilft weiter und lehrt uns, dass wir das ganz einfach mit dem Satz des Pythagoras ausrechnen können (Bild rechts, entnommen aus Wikipedia, erstellt von Wikipedianutzer „Ulamm“). Wann sieht ein Objekt in Erdnähe ein anderes? Wenn die Sichtlinie zwischen beiden Objekten die (idealisiert durch eine Kugel bzw. hier beim Durchschnitt einen Kreis) nicht durchschneidet. Ist eins von beiden, oder gar beide Objekte, schön weit hoch in der Luft, vergrößert das die Reichweite enorm. Zum Beispiel geht aus der Tabelle hervor, dass ein Beobachter in 9km Höhe direkt mal 338 Kilometer weit auf Punkte auf der Erdoberfläche gucken kann. Das ist schon mal was, oder?

Jetzt nehmen wir mal Formel 6b aus dem Wikiartikel und setzen wohlwollend 5000m Höhe für den Empfänger an (fliegendes Gerät nutzt gerne GPS) und 20000m Höhe für unseren kleinen Wetterballon. Da kommen wir dann auf stattliche 827 Kilometer Senderadius, also auf einen Kreis mit 1654 km Durchmesser um meinen Billigwetterballon (gelb in der Abbildung unten). Das reicht also mal kurz für Mitteleuropa. Jaja, der Ballon wird irgendwann wegfliegen, aber bis der aus dem Radius raus ist, braucht das mehr als ein paar Minuten.

Solche Wetterballons kann man überall kaufen. Hier hat beispielsweise einer einen Legomann samt vier Kameras an den Rand des Weltalls geschickt. Lasst die Cam bleiben, nehmt den GPS-Sender samt Energieversorgung. Der Legomann ist sogar bis auf 25km Höhe gekommen. Also mal etwas großzügiger, wieder Formel 6b, aber mit 8km für die Drohne und 25km für den Ballon: Fast 2000km Sendedurchmesser (rot unten eingezeichnet). Nicht schlecht, nicht schlecht. Lässt man die Höhe des Wetterballons so, setzt aber die des Zielobjektes auf 0, also die idealisierte Erdoberfläche, so legt man immerhin noch GPSempfänger in einem Kreis mit dem Durchmesser von 1232km flach (grüner Kreis), dafür aber eben auch die auf dem Boden. (Das Bild habe ich übrigens hier generiert.)

Dass ich nicht der erste bin, der darauf kommt, liegt auf der Hand. Dennoch: Es gibt jetzt sicher keinen Grund zur Panik. Viele Geräte, insbesondere der Flugverkehr, verlassen sich nicht nur auf GPS, und es gibt auch Antennen, die nicht aus jeder Richtung empfangen. Weiter existieren alternative Satellitennavigationssysteme, z.B. GLONASS und bald Galileo (die mutmaßlich aber die gleiche Leistungscharakteristik auf der Erde aufweisen). Dennoch die Frage: Das kann so einfach doch nicht gehn. Wo denke ich falsch?

Ganz allgemein ist eine Eigenschaft (ich sage bewusst nicht „Problem“), dass öffentliche Infrastruktur in der Regel zuverlässig gegen Störungen ist, nicht aber gegen mutwillige Manipulation. Das hat auch sehr lange funktioniert. Mittlerweile kommen wir aber in eine Zeit, in der man damit rechnen muss, dass irgendwelche Asozialen einfach so mutwillig was kaputt machen. Im großen Maßstab durch Terroristen, im kleineren Maßstab schlichtere Gemüter wie die „Schotterer“ (Greenpeace-Magazin: Schottern schlimmstenfalls Geldstrafe), oder auch Kupferdiebe, wie auch bei der Bahn oft gesehen.

Ob das nun ein Problem der Infrastruktur ist, oder vielmehr etwas über die Entwicklung der Menschheit aussagt, darüber kann man trefflich streiten. Genauso darüber, ob wir uns für teures Geld Infrastruktur entwickeln sollen, die solchen Mitmenschen standhält (sofern möglich), oder gar Überwachungssysteme, oder eben nicht – uns also gewissermaßen den Tag von ihnen vorschreiben sollten. Ich weiß es nicht.

Comments




N I Q
Recent changes RSS feed Creative Commons License Donate Minima Template by Wikidesign Driven by DokuWiki