Daten vom Satelliten zur Erde: Attacken mittels Störsendern

Telekommunikation. Spezielle Algorithmen sollen die Sicherheit der Satellitennavigation gewährleisten.

Ein selbstfahrender Lkw – über GPS-Daten für einen bestimmten Zielort programmiert – weicht plötzlich von der vorgegebenen Route ab. Fährt nicht in die gewählte Richtung, sondern in die entgegengesetzte.

Der Inhaber einer privaten Jacht hatte ein derartiges Erlebnis im Golf von Mexiko. Das über GPS gesteuerte und auf Autopilot eingestellte Schiff – eine um 80 Millionen Dollar hochgerüstete Jacht – veränderte plötzlich den Kurs. Anschließend erfuhr die Besatzung, dass sie Teil einer wissenschaftlichen Demonstration war. Techniker hatten mit Spoofing-Störsignalen (spoofing = täuschen, in die Irre führen) die GPSSignale verfälscht.

Seit diesem Experiment im Jahr 2013 sind mögliche Störsignale, die globale Satellitennavigationssysteme (GNSS) attackieren, zu einem weltweiten Forschungsthema geworden. In Österreich wurde mit Unterstützung der Forschungsförderungsgesellschaft FFG das bis April 2018 angesetzte Projekt „Decode“(Detection, Countermeasures and Demonstration of GNSS Spoofing) begründet, bei dem es um die Simulation und Detektion von Spoofingattacken geht. Decode ist eine Zusammenarbeit zwischen der TeleConsult Austria GmbH (TCA) und einem Team am Institut für Electronic Engineering der FH Joanneum mit dem Ziel, Algorithmen zur Detektion und Schadensbegrenzung von Spoofingangriffen zu entwickeln.

Messkammer in Kapfenberg

An der Fachhochschule steht die Erstellung der Hardware im Mittelpunkt, bei der TCA die Entwicklung der Algorithmen. „Um Spoofingattacken zu erkennen und die Auswirkungen auf GNSSbasierte Geräte und Anwendungen zu analysieren, müssen vorerst derartige Angriffe in Form von verschiedenen Spoofing-Szenarien nachgestellt werden“, sagt Florian Mayer von der FH Joanneum. Für die Tests ist in Kapfenberg eine speziell abgeschirmte Messkammer vorhanden. In dieser isolierten Umgebung wird verhindert, dass sich unbeabsichtigt Störfelder aufbauen und dass auf GNSS-basierte Systeme in der näheren Umgebung kein Einfluss genommen wird.

Florian Mayer weist auf ein besonderes Gefahrenszenario hin: Ein Transmitter, der Spoofingsignale senden kann, könnte von Leuten mit einem speziellen Know-how im Eigenbau hergestellt werden. Die Einzelteile bestehen aus handelsüblichen Materialien, die zu erschwinglichen Preisen erhältlich sind.

Im Zuge des FFG-Projekts wurde die ermittelte Position eines GNSS-Empfängers manipuliert und eine entsprechende Satellitenposition vorgetäuscht. „Die Detektion von Spoofern ist der erste notwendige Schritt, um die negativen Auswirkungen dieser Sender zu eliminieren“, sagt FH-Mitarbeiter Mayer. Damit könne man letztlich die Zuverlässigkeit der GNSS-Anwendungen erheblich steigern. Nun sollen ausgereifte Algorithmen entwickelt werden, die exakt zwischen den echten und den gefälschten Signalen unterscheiden können. Noch für dieses Jahr sind Testserien im Freifeld angesetzt.

Im Jahr 2013 wurde mit einem Störsignal vor der US-Küste der Autopilot einer Jacht beeinträchtigt und damit der Kurs geändert. Wissenschaftler haben somit eine Spoofingattacke – ein Angriff auf die Satellitennavigation – nachgestellt.

In Österreich wird ein Forschungsprojekt eingeleitet, das die Verhinderung der Spoofingattacken zum Ziel hat. 2018 will man diesbezügliche Algorithmen präsentieren.