SimSAFE – ПО для имитации атак типа спуфинг ГНСС и проверки методов борьбы с ними

Тестовое приложение SimSAFE фирмы Spirent Communications plc используется для проверки устойчивости приемников ГНСС к атакам с использованием ложных спутниковых навигационных сигналов (спуфинг ГНСС) и оценки эффективности методов борьбы с этими атаками.

Приложение SimSAFE может быть задействовано в процессах разработки, сертификации и сравнительных испытаний навигационной аппаратуры. Применение SimSAFE позволяет не излучать ложные навигационные сигналы в эфир, поскольку в рамках испытательного стенда они передаются только по коаксиальному кабелю.

Главное предназначение SimSAFE — управление имитатором сигналов ГНСС, чтобы тот выдавал ложные спутниковые навигационные сигналы, синхронизированные с подлинными сигналами, которые могут быть получены от антенны или сгенерированы этим же имитатором. Кроме того, данное приложение контролирует функционирование приемника ГНСС, подвергнутого сымитированной атаке, для оценки и совершенствования реализуемых приемником методов борьбы с атаками, включая методы аутентификации сигнала.

Принцип работы

В ходе лабораторных испытаний устойчивости приемников ГНСС к атакам типа спуфинг ГНСС тестовое приложение SimSAFE взаимодействует с ПО SimGEN и приемниками ГНСС. Для имитации различных атак SimGEN дает возможность изменять такие важные параметры ложных сигналов, как уровень мощности, псевдодальность и содержимое навигационного сообщения.

Основное окно SimSAFE

SimSAFE поддерживает две конфигурации испытательного стенда. В первой из них — SimSAFE Live — в качестве подлинных используются реальные сигналы ГНСС, принимаемые антенной, а во второй — SimSAFE Simulated — подлинные сигналы ГНСС генерируются имитатором. В обеих конфигурациях подлинный и ложный сигналы суммируются и подаются на тестируемый приемник по коаксиальному кабелю. Ложный сигнал всегда генерируется имитатором.

Типичная конфигурация стенда с принимаемыми подлинными сигналами (LIve)

Когда в качестве подлинных сигналов используются принимаемые сигналы ГНСС, в испытаниях должен использоваться контрольный приемник Septentrio. Если же подлинный и ложный сигналы генерируются имитатором, контрольный приемник не нужен.

Приложения SimSAFE и SimGEN работают на разных контроллерах. SimSAFE управляет имитатором, посылая удаленные команды приложению SimGEN. Есть возможность выбирать и редактировать сценарии и передавать SimGEN все параметры, нужные для эмуляции атаки типа спуфинг ГНСС.

Типичная конфигурация стенда c имитируемыми спутниковыми и ложным сигналами

В приложении SimSAFE также есть функции мониторинга, обеспечивающие контроль работы тестируемого приемника и оценку эффективности функций борьбы с атаками. Функционал мониторинга ориентирован на приемники, выдающие сообщения NMEA. Для мониторинга тестируемого приемника вместо SimSAFE пользователь при желании может задействовать другие средства мониторинга приемников и протоколирования его результатов. Генерация ложных сигналов и мониторинг работы приемника могут осуществляться независимо. Программе SimSAFE не нужно никакой информации от приемника, чтобы обеспечить генерацию ложных сигналов. В процессе мониторинга SimSAFE обнаруживает ложный сигнал (функция модуля GID), определяя в выходных данных тестируемого приемника скачки по псевдодальности, C/N0 и времени. Реализуется и NMEA-мониторинг.

Основные функции

Эмуляция атак типа спуфинг ГНСС:

Синхронизация ложного сигнала по коду, уровню мощности и доплеровскому сдвигу.
Генерация ложного сигнала на одном или нескольких каналах с требуемой динамикой.
Точная синхронизация шкал времени имитатора и реальной ГНСС.

Поддерживаемые конфигурации:

Использование принимаемых сигналов в качестве подлинных и имитируемых в качестве ложных.
Использование имитатора для генерации как подлинных, так и ложных сигналов.

Мониторинг тестируемого приемника:

Обнаружение ложных сигналов на основе контроля данных, выдаваемых тестируемым приемником.
Поддержка SBF (Septentrio Binary Format) и Spirent API.

Технические требования

Приложение SimSAFE разработано для платформы Microsoft .NET Framework 4.0 и предназначено для работы на физической машине с 32-разрядной версией Windows 7.
Для нормальной работы приложения требуется высокопроизводительный персональный компьютер (подойдет конфигурация c двухъядерным процессором P8400 c тактовой частотой 2,26 ГГц или более мощным, ОЗУ объемом 4 Гбайт и свободным дисковым пространством объемом 20 Гбайт). Не обязательно использовать выделенную машину, но необходимо гарантировать, чтобы одновременно с SimSAFE не выполнялись какие-либо ресурсоемкие приложения, например антивирусный сканер.
Приложение SimSAFE совместимо c ПО SimGEN версии 4.03 или более высокой.
SimSAFE предназначено для работы со следующим оборудованием:

Имитатор сигналов ГНСС Spirent GSS9000.
Эталонные приемники PolaRx4 PRO и PolaRxS фирмы Septentrio.
Типовой приемник с поддержкой NMEA.

см. также

Рабочие характеристики

Параметры генерации сигналов

Параметр	Значение	Примечание

«Созвездия» и сигналы	GPS L1, Galileo E1

Максимальное число каналов	40

Максимальное число многолучевых сигналов на каждый спутник	4	Многолучевые сигналы генерируются с помощью команды MP_SWITCH

Максимальное число ложных сигналов	40

Максимальная длительность имитации	24 ч

Уровень сигнала GPS L1 C/A с антенны	-158,5 дБВт	Измеряется на входе сумматора в конфигурации Live

Уровень сигнала Galileo E1 с антенны	-152 дБВт	Измеряется на входе сумматора в конфигурации Live

Диапазоны задаваемых значений и их разрешение при генерации сигнала

Параметр		Диапазон значений и разрешение

Регулировка уровня спутникового сигнала		Диапазон: -99...+40 дБ. Разрешение: 0,01 дБ

Линейное изменение уровня спутникового сигнала		Интервал обновления: 0,1 с. Разрешение: 0,001 дБ. Макс. скорость: 10 дБ/с

Регулировка кода и несущей		Диапазон: ± 3000 м. Разрешение: 0,0001 м

Линейное изменение кода и несущей		Интервал обновления: 0,1 с. Разрешение: 0,00001 м/с. Макс. скорость: ± 100 м/с

Синусоидальный сигнал		Разрешение по мощности: 0,01 дБ. Разрешение по скорости изменения псевдодальности: 0,01 м/с. Регулировка мощности: ± 10 дБ. Регулировка псевдодальности: ± 1000 м

Контролируемые параметры (GID)

Параметр	Значение	Примечание

Cкачок по псевдодальности	Диапазон: 0,5...100 м. Разрешение: 0,1 м

Скачок по С/N0	Диапазон: 1...10 дБГц. Разрешение: 1 дБГц

Δ времени	Диапазон: 0,01...10000 нс. Разрешение: 0,01 нс

Δ высоты	Диапазон: 0,0001...10000 м. Разрешение: 0,0001 м	Функциональность доступна при использовании двух приемников SBF

Δ местонахождения	Диапазон: 0,0001...10000 м. Разрешение: 0,0001 м	Функциональность доступна при использовании двух приемников SBF

Δ горизонтальной скорости	Диапазон: 0,01...1000 м/с. Разрешение: 0,01 м/с	Функциональность доступна при использовании двух приемников SBF

Δ вертикальной скорости	Диапазон: 0,01...1000 м/с. Разрешение: 0,01 м/с	Функциональность доступна при использовании двух приемников SBF

Навигационные данные	Разрешение: 1 бит	Функциональность доступна при использовании двух приемников SBF