#382 – Interferenze GPS

Ho mal di gola, forse si sente, me ne scuso, ma non posso farci nulla, abbiate pazienza, per questa e la prossima puntata, che registro lo stesso giorno, perché il prossimo fine settimana sono al Linux Day a Pordenone e non ho modo di portarmi appresso tutto lo studio di registrazione.
Buon ascolto dall’aldilà.

Da qualche anno ormai, soprattutto dall’inizio dell’aggressione Russa in territorio Ucraino, c’è stato un forte incremento delle interferenze sui segnali GPS, che hanno creato molti problemi a tutti i dispositivi che usano questo sistema per geolocalizzarsi sulla terra, per capire dove sono e dove devono andare.
Come si può interferire con dei segnali che arrivano dallo spazio al punto da falsare il posizionamento a terra?

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Come sempre, in questo podcast si parte dalle basi.
Cos’è e come funziona il sistema GPS?
La faccio semplice, perché il sistema GPS è molto complesso, al punto che negli orologi atomici che sono a bordo dei satelliti, deve essere presa in considerazione la relatività, il tempo non viaggia alla stessa velocità alla quale viaggia sulla terra.
I satelliti GPS sono in gestione al dipartimento della difesa, ah, no adesso si chiama della guerra, del governo Americano.
Già questo è un problema, ma l’Europa si è attrezzata e ha lanciato il sistema Galileo, che funziona più o meno nello stesso modo, è più preciso, ha scopi civili e non può essere spento o limitato in base a quello che decidono gli USA.
I sistemi di posizionamento funzionano pressapoco così.
Ogni satellite sa con precisione dov’è e che ore sono.
Manda un segnale a terra e a terra si sa, in base a quando arriva, quanto è distante il satellite e più o meno dove ci si trova
Un solo satellite non basta per sapere le coordinate precise, ne servono 4.
Se riceve il segnale di 4 satelliti, l’antenna del dispositivo riesce a fare i conti per ricavare le coordinate precise della posizione a terra, compresa l’altitudine sul livello del mare.
I satelliti trasmettono su frequenze comprese tra 1 e 2GHz.
La loro orbita è a circa 20.000km dalla superficie terrestre.
Da quella distanza è abbastanza semplice comprendere che il segnale che arriva a terra è molto debole.
Abbiamo difficoltà a ricevere i segnali radio FM se non siamo vicini alle antenne a terra, pensate a un segnale radio che arriva da 20.000km
Non l’ho detto, ma è importante che ci sia visibilità ottica con il satellite, non che lo dobbiamo vedere a occhio nudo o con un binocolo, ma l’antenna non deve avere ostacoli in mezzo per ricevere il segnale.
Ostacoli come tettoie, troppi alberi, tunnel e altri oggetti simili che ci si pongono sopra.
Abbiamo le basi di come funziona il sistema GPS.
Soprattutto adesso sappiamo che il tutto funziona con dati che arrivano via radio con segnali molto deboli.
Tutto quello che viaggia nell’etere da un punto all’altro usa una frequenza, che sia visibile, ascoltabile o impercettibile per noi.
Prendiamo una forma d’onda che conosciamo bene: le frequenze da 0 a 20kHz, circa, lo spettro udibile.
Se siamo in un posto silenzioso, con un messaggio audio ad un certo volume, questo viene trasmesso e lo sentiamo bene.
Se abbassiamo il volume, lo sentiamo e riusciamo a capirne il contenuto, con un po’ di impegno.
Ma se qualcuno si mette in mezzo con un altoparlante che emette rumore bianco, quello della radio quando non è sintonizzata, ad alto volume, non riusciamo più a sentire il messaggio.
Vi faccio sentire un esempio.
Questo è il messaggio che vi deve arrivare
– messaggio audio –
adesso lo trasmetto di nuovo e poi ci metto sopra del rumore bianco molto forte
– messaggio audio e poi rumore bianco –
avrete notato che il messaggio audio originale non è più comprensibile.
Perché?
Il rumore bianco copre tutte le frequenze, comprese quelle del messaggio audio che ci deve arrivare, se il volume è più alto del messaggio, essendo sulle stesse frequenze, lo copre e a noi il messaggio non arriva più.
Questo, in radiofrequenza, si dice Jamming, disturbo.
Emetto un segnale molto potente su tutte le frequenze che voglio disturbare, le copro e il segnale non arriverà più.
Per il GPS funziona nello stesso modo.
Mi metto a terra con dei generatori di segnale molto potenti sulle frequenze dei segnali del GPS, i miei sono di potenza elevata, sono vicini al ricevitore e sovrastano il segnale dai satelliti che sono a 20.000km di distanza.
L’antenna GPS non riceve più i segnali e non è in grado di geolocalizzarsi.
Vi ho appena descritto il disturbo.
Se nella mia stanza, dove devo sentire il messaggio audio a basso volume, qualcuno entra con un megafono e dice un messaggio diverso, a volume molto più alto, io sentirò il messaggio del megafono, che è a volume molto più alto di quello di partenza, lo sovrasta, non è rumore e contiene un dato valido per le mie orecchie. Le mie orecchie percepiranno il messaggio del megafono.
Io so che in quella stanza devo sentire un messaggio audio, sento quello del megafono e lo ritengo valido.
Se il messaggio originale diceva “compra 2 kg di pasta” e quello con il megafono dice “compra 10 kg di mele” io tornerò a casa con 10 kg di mele.
questo è di nuovo il messaggio originale
– messaggio originale –
adesso mettiamo un messaggio diverso, sopra, a volume più alto
– somma dei due messaggi –
come avrete sentito quello originale sparisce e si sente solo l’altro, con il contenuto sbagliato.
Per il GPS la situazione è simile. Questo tipo di attacco è più complesso, ma fattibile. Da terra devo simulare il segnale reale di 4 satelliti, con un’intensità maggiore, al punto da sovrastare e cancellare il segnale originale e indurre l’antenna a prenderli per buoni. A questo punto posso dire all’antenna che è in un posto diverso a quello dove effettivamente si trova.
Questo tipo di attacco si chiama spoofing.
Se uno di questi due attacchi viene ricevuto dall’antenna del GPS che vi sta portando a destinazione mentre guidate in auto, vi accorgete che il sistema non funziona o che la mappa non collima con le strade che state percorrendo. Vi fermate, ragionate, passate alla modalità vecchia dei cartelli stradali e le cartine, il problema è fastidioso, ma non è grave.
Se invece l’attacco colpisce l’antenna GPS di un aereo o di un missile che deve colpire un certo punto basandosi sulle coordinate, vi renderete conto che questo attacco è paragonabile a un attacco di guerra.

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Per rimanere in tema con la puntata, visto che gli attacchi GPS sono un problema serio anche per l’aviazione civile, ci sono delle mappe che mostrano in tempo reale lo stato dei disturbi, sia jamming che spoofing nel mondo. Ve ne lascio uno, giusto per vedere in che parti del mondo succedono e per immaginare il perché.

Questa puntata di Pillole di Bit è giunta al termine, vi ricordo che se ne può discutere nel gruppo Slack e che tutti i link e i riferimenti li trovate sull’app di ascolto podcast o sul sito, non serve prendere appunti.
Io sono Francesco e vi do appuntamento a lunedì prossimo per una nuova puntata del podcast che, se siete iscritti al feed o con una qualunque app di ascolto vi arriva automagicamente.

Grazie per avermi ascoltato

Ciao!