27295

افزايش مقاومت گيرنده GPS در مقابل حمله همگام سازي زماني

كارشناسي ارشد

مهندسي برق مخابرات امن و رمزنگاري

1401

1401/03/29

سيد محمدرضا موسوي

برق

فريب، مداخله‌اي است كه هدف آن مجبور كردن گيرنده GPS براي دستيابي و رديابي داده‌هاي ناوبري نامعتبر است. حمله همگام سازي زمان يك حمله فريب است كه آفست ساعت گيرنده هدف را تغيير مي‌دهد. هدف از اين حمله، ايجاد خطا در زمان تخمين زده شده توسط گيرنده است. اين حملات معمولاً روي گيرنده‌هاي ساكن اعمال مي‌شوند كه در واقع از GPS براي برنامه‌هاي همگام سازي زمان خود استفاده مي‌كنند. يكي از اقدامات متقابل اصلي در برابر هرگونه آسيب‌پذيري امنيتي، درك فرآيند توليد حمله و نقاط ضعف سيستم است. روش پيشنهادي امكان‌پذيري يك حمله فريب را در گيرنده GPS مورد بررسي قرار مي‌دهد. حمله به عنوان يك مسئله بهينه‌سازي تعريف مي‌شود كه هدف آن حداكثر كردن آفست ساعت گيرنده است. متغيرهاي تصميم‌گيري در مسئله بهينه‌سازي مختصات مكان گيرنده و متغيرهاي افمريد ماهواره هستند. محدوديت‌ها به گونه‌اي هستند كه متغيرهاي تصميم‌گيري و موقعيت‌هاي ماهواره محاسبه‌شده از حل مسئله بهينه‌سازي به مقادير قبل از حمله نزديك هستند، به طوري كه از طرح‌هاي تشخيص احتمالي كه جهش‌هاي بزرگ در مقادير اين متغيرها را بررسي مي‌كنند، اجتناب شود. با توجه به مفاهيم ساده، پياده‌سازي آسان الگوريتم‌هاي فراابتكاري و افزايش پيچيدگي مسائل براي حل مسئله بهينه‌سازي از الگوريتم¬هاي شامپانزه و ازدحام ذرات استفاده مي‌كنيم. با حل مسئله بهينه‌سازي، بيشترين تغييرات در آفست ساعت گيرنده 1.6 ميلي ثانيه بدست مي‌آيد كه بر اساس استاندارد IEEE C37.118 قابل قبول است. اين تغيير با لحاظ كردن تغيير 10 متري در مختصات مكان گيرنده به دست مي‌آيد.

1401/08/18

increase gps receiver resistance against time synchronization attack

6/19/2023 12:00:00 AM

Spoofing attack is an intervention aimed at forcing the GPS receiver to achive and track invalid navigation data. Time Synchronization Attack is a spoofing attack that changes the receiver clock offset. The purpose of this attack is to create an error in the time estimated by the receiver. These attacks usually target static receivers that actually use GPS for their time-syncing applications. The proposed method demonstrates the feasibility of a deceptive attack on the GPS receiver. Attack is defined as an optimization problem that aims to maximize the receiver clock offset. The decision variables in the optimization problem are the coordinates of the receiver and the satellite's ephemrides variables. The constraints are such that the decision variables and satellite positions calculated from solving the optimization problem are close to pre-attack values, so as to avoid possible detection schemes that examine large mutations in the values of these variables. Due to the increasing complexity of problems, simple concepts and easy implementation of Metaheuristic Optimization Algorithms (MOA), we use Chimp Optimization Algorithm (ChoA) and Particle Swarm Optimization (PSO) algorithms to solve the optimization problem. By solving the problem, the maximum change in the receiver clock offset is 1.6 ms, which is a severe attack based on IEEE C37.118 standard. This change is achieved despite a change of 10 meters in the coordinates of the receiver position.

حمله فريب , حمله همگام سازي زمان , بهينه‌سازي

Spoofing attack , Time Synchronization Attack , Optimization problem

zahra

bagheri sourki