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소식

2018.07.19 14:37

GPS 스푸핑을 통해 운전자를 엉뚱한 곳으로 유도하는 기법.

PHYloteer https://gigglehd.com/gg/3213287

🤔

조회 수 2522 댓글 20

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참고/링크	https://www.rtl-sdr.com/using-a-hackrf-t...t-drivers/

제목없음.png

SDR 송신기 (HackRF)로 GPS 스푸핑을 해 운전자를 엉뚱한 길로 유도하는 공격 기법이 발표되었습니다. 위치정보를 적절히 조작해 네비게이션 소프트웨어에서 좌회전/우회전 정보를 (공격자의 의도에 따라 실제와는 다르게) 알려주게 하는 것입니다. 하드웨어를 구성하는 데 든 돈은 불과 US$ 225.

물론 운전자가 목적지까지의 길을 잘 모르고, 네비를 자세히 보지 않고 있어야 먹힙니다. 단, 공격 대상이 사람이 아니라 드론이나 자율주행 차라면 이야기가 좀 다르지요.

출처: https://people.cs.vt.edu/gangwang/sec18-gps.pdf , https://www.rtl-sdr.com/using-a-hackrf-to-spoof-gps-navigation-in-cars-and-divert-drivers/

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Comments '20'

낄낄 2018.07.19 14:41

하... 진짜 이런거 생각하는 사람들의 머리란....
?
PHYloteer 🤔 2018.07.19 14:51

깜빡하고 본문에 안 썼는데, 논문 제목이 "All Your GPS Are Belong To Us" 입니다. (.....)
애플마티니 양고기를 좋아합니다. 2018.07.19 14:56

AYBABTU!
ForGoTTen 결제중.... 2018.07.19 15:15

너 GPS 더 내꺼다요.
?
퀘윈 $ dd if=/dev/zero of=/dev/null bb=500M count=1024 2018.07.19 17:06

아니 제목 센스가...
BlooShak 서버를 파는중인 사람/4090 오우너 2018.07.19 14:55

가는지역에 처음가는 사람은 무조건 당하는 공격방식이네요
?
hjk9860 2018.07.19 15:46

재밍도 아니고 하이재킹이라니 그저 놀랍네요
발전시켜서 군사용으로 쓰면 재미날지도요?
마이크로소프트 2018.07.19 16:14

이미 군사용으로 쓰인 사례가 몇년 전 있습니다.

미국의 RQ-170이 이런식으로 이란에 나포됬지요.

그래서 요즘 항재밍 GPS는 gps 위성 위치에서 오지 않는 gps 신호는 무시하겠끔 되어 있죠
?
로리링 2018.07.19 17:18

민간gps에 대한 신뢰도가 확떨어지는기분이네여 경계해야겟는..평상시에 대안품을 찾아봐야겟군염
플레타 2018.07.19 19:48

북한이 쓰는 GPS 교란도 저거랑 비슷하겠죠?
?
단순한생각 전 워스파이트 피규어를 세개나 지른 다메 데도쿠입니다. 궁민의 심판을 받... 2018.07.19 20:03

사실 저 부분은 회피할수 있는 간단한 방법이 두가지 있는데... 그게 일반 네비게이션에는 탑재가 안된 기능일겁니다. 군용 GPS의 경우 최소 두가지 방법으로 저런 해킹을 회피하도록 되어 있다죠.

하나는 전파발신원을 특정해서 식별하는 방법이고, 나머지 하나는 도플러 효과를 통한 추가적 검증 과정입...(펑)
?
PHYloteer 🤔 2018.07.19 20:55

그것만 전문적으로 연구하는 교수님도 뵌 적이 있으니 확실히 군용 GPS 장비는 그런 대비가 되어 있을 것 같습니다.
슬렌네터 Human is just the biological boot loader for A.I. 2018.07.19 20:26

과연 필로땅님 -.-b
GumPCB 2018.07.19 21:27

드론 결계!
Centrair http://centrair.kr 2018.07.19 21:46

미드 CSI에서도 다뤄진 적이 있는 방법이군요.
벨드록 2018.07.20 01:29

할 수 있다고 하더라도 원하는 만큼 확실하게 안될걸요?
저게 gps칩셋마다 반응하는 정도가 다 달라놔서… 그때그때의 전파 상황에따라 다르기도 할 거구요.
그리고 위에 단순한생각님이 말씀하신 도플러 효과에 의한 검증은 하고 있는 민수용 장비도 있습니다.
그리고 애초에 군용gps는 일반 민수용 gps외에 별도의 보정용(외부에 오픈되지 않은) 추가 정보를 받고 있기 때문에 해당 신호 방식까지 스푸핑 하지 않는 이상 애초에 저런 방식은 군용 gps에는 안먹힐 가능성이 높죠.
?
PHYloteer 🤔 2018.07.20 02:57

논문 섹션 6부터 PoC가 나오는데, (작성자들이 정직하다고 믿는다면) 실제 하드웨어에다 했을 때도 잘 된다고 합니다. 저렇게 실시간으로 GPS pseudolite를 만들어 굴리는 게 만만치는 않은데 안되는 것도 아니라.. 당장 저랑 가까운 사람이 연구했던 게 관련된 내용이었기도 하고요.

전파상황이야 어차피 실제 GPS에서 오는 신호는 노이즈 플로 한참 밑에 숨어버릴 정도로 약하니 스푸핑 장비가 엄청 약한 출력만 아니라면 위성에서 나온 신호는 스푸퍼의 신호에 완전히 덮어씌워질 수 밖에 없고, 그 신호에 한번 락되기 시작하면 뭐 반응 특성 상관없이 위치정보는 원하는 대로 덧씌울 수 있지요. 거기까지만 성공하면 공격 특성상 칩셋 특성은 별 상관이 없는데, 거기까지 성공할 수 있다는 건 이미 다른 사람들이 다 보여줬습니다. SDR기반 스푸퍼나 특화 pseudolite들로..

저 논문에서는 도플러 효과까진 커버 안합니다만 사실 공격대상의 위치와 속도를 알고 있으면 도플러 효과조차 고려할 수가 있습니다. (예: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/rob.21513 ) 결국 위성과 공격대상의 이동속도와 위치를 알고 있으면 공격대상의 입장에서 도플러 효과가 어떻게 나올지 대충은 알 수 있고, 신호를 생성할 때 부터 이걸 고려해서 듣는 쪽이 눈치채기 힘들도록 생성할 수가 있습니다. (원래도 gps가 spoofer에 잘 락이 되게 해주려면 위성의 위치와 속도을 고려해서 도플러 효과를 보정해주어야 하는데, 그저 거기에 공격대상의 속도 정보도 같이 넣어주어야 할 뿐입니다.) 물론 정확하게 재현을 할 수 있는 것은 아니지만 검출도 많이 힘들고, 결국 민수용 장비가 이런 공격을 제대로 막으려면 AoA같은 걸 해야 하는데, 그럼 안테나랑 채널을 왕창 박아넣어야 해서 구조가 많이 복잡해집니다.

군용 같은 경우 말씀하신대로 숨겨진 정보들이 있어서 좀 더 힘들긴 한데.. 사실 '외부에 오픈되지 않은 추가정보' 라는 것만으론 별 의미가 없는 게 그건 또 relay attack이나 replay attack이 있습니다. 말 그대로 다른 지역에서 무선 신호를 녹음해다 가져와서 다른 데서 똑같이 재생하는 게 가능하기 때문에 (빠른 인터넷이 있으면 거의 실시간으로 가능), 그걸 막아야 합니다. 거기에 빔포밍같은것까지 적절히 해서 각 위성에서 오는 신호를 분리하고 거기에 도플러 시프트를 보정해다 쏴버리면 구분하기가 굉장히 난처할 수 있습니다. 물론 그래도 구분하는 게 아예 불가능은 아니고, GPS anti-jamming과 anti-spoofing은 미국 교수 여러명이 붙어서 연구를 하고 있기 때문에 뭔가 그것도 다 막고 있긴 할 겁니다. 딱 하나 문제가 있다면 미국 방위업체랑 일해 본 사람 말에 따르면 요즘 그쪽에 의외로 수준 떨어지는 실무자들이 많다는 점 정도 (이민온 지 굉장히 오래된 미국인만 뽑아야 하는데 그런 사람 중 STEM을 공부하는 사람이 적어서 수준 저하가 심각하다고...).
벨드록 2018.07.20 13:24

실제 하드웨어에다가 했을 때에 효과는 있겠죠. 효과도 없는데 저런 논문을 만들어서 썼다면야 그거야 말로 기만이고 문제겠죠. 하지만 각 하드웨어들의 종류마다 신호를 받아다가 그걸 반영하는 데 걸리는 시간이나 이런게 다 다릅니다.

즉, 특정 칩셋에서 잘 되도록 튜닝해 놓은 스푸핑 공격이 다른 칩셋에서는 무용지물까진 아니지만
저렇게 정확하게 방향을 확 틀어버릴 정도의 정확도가 안나올 수도 있다는 거죠.
저 공격의 목적은 그냥 일반 재밍처럼 GPS를 무력화 시켜서 방향을 알 수 없게 만드는 것이 아니라 GPS를 정밀하게 오동작 시켜서 원하는 방향으로 움직이게 만드는 것이니까요.
만약 90도 틀어야 하는 상황에서 60도 틀게 만들어 버린다면 사용자는 그 순간 뭔가 잘못됐다고 느끼겠죠. 60도 틀어서 갈 수 있는 곳이 없을테니까요.

그리고 몇몇 A-GPS가 적용된 칩셋들에서는 GPS신호에서 받는 위성 정보를 그대로 믿는게 아니라 서버로부터 받는 GPS정보를 더 신뢰하게 만들어져있는 칩셋들도 있구요. (되려 이게 문제를 일으키는 경우도 존재합니다만....)

그리고 애초에 저런 공격자체가 불가능한건 아닌건 GPS 신호 시뮬레이션 기계가 이미 존재하거든요. 저희 회사에서도 내부적으로 제품 테스트 할 때 씁니다. 닫힌 공간에다가 GPS 신호 쏘는 안테나를 놓고 수십대 단말기를 한꺼번에 돌립니다. 그러면 내부의 단말기들이 모두 움직이는 것처럼 동작하죠. 일반적으론 이런데....... 일부 스마트폰 단말기들은 이게 안먹습니다. 아까 설명드린것 처럼 A-GPS가 적용된 모델들은 수신받는 GPS신호상의 위성의 정보보다 AGPS로 수신하는 GPS 정보를 더 우선시하도록 되어있습니다. A-GPS상의 위성의 정보와 GPS신호의 정보가 상이하면 문제가 있다고 판단하는 거죠.

즉, 저 방법자체가 불가능하다고 말하고 있는게 아니라 저 방법 자체가 실제 적용하기에는 현실적인 난관이 많고 실제로는 원하는 만큼 정확도를 확보시키기 어려울거라는 얘기를 하고 있습니다. 그리고 아마 주변에 다른 GPS 사용하는 차량들은 모두 동일하진 않겠지만 비슷한 오동작을 일으키게 될거고 해당 차량뿐 아니라 다른 차량들까지 영향을 받으면서 혼란이 일어날 거고 원하는 대로의 정밀한 오동작을 일으키는 공격은 불가능 하겠죠. (GPS신호 특성상 한 대상에게만 선별적으로 공격은 불가능 합니다.) 한적한 길에 차량 한대만 지나가고 있다면 가능은 하겠네요.

그리고 도플러 효과를 고려해서 스푸핑을 하려고 한다면 말씀하신대로 공격당하는 차량의 위치와 공격하는 자의 위치 자체가 실시간으로 완벽히 동기화가 이루어져야 하겠죠. 문제는 위성과 차량의 거리보다 공격자와 차량의 위치가 너무 가깝다는데 있습니다. 도플러 효과를 완벽히 재현한다손 쳐도 위치에 대한 동기화가 제대로 이루어지지 않거나 약간만 오차가 생겨도 공격 받는 쪽의 GPS는 오차가 생겨서 도플러 효과에 대한 재현은 힘듭니다. 오히려 GPS가 오동작(엄한 곳으로 위치가 튄다던가....)을 하게 만드는 경우가 생길 가능성이 많습니다.

그리고 relay attack이나 replay attack도 마찬가지로 해당 공격 받는 GPS가 실제로 가고 있다고 믿는 지점에서의 신호를 가져다가 딜레이 없이 해당 GPS에다가 쏴야 하는 데 마찬가지로 위치의 동기화 자체가 매우 중요하고 신호를 relay하면서 발생하는 delay 때문에 공격이라는 거를 눈치 챌 수 밖에 없을거 같네요.

그리고 제가 저런 anti-spoofing anti-jamming 쪽을 연구한다면 너무 갑자기 오는 강력한 GPS신호는 무시하는 방법도 고려해볼만할 거 같습니다. 위성에서 차량등에까지 GPS신호가 도착하려면 신호의 세기도 약해질테고 어느정도의 노이즈도 존재할 수밖에 없는데 저렇게 너무 강력한 신호가 온다면 그건 뭔가 이상한거죠.
?
PHYloteer 🤔 2018.07.20 15:38

"각 하드웨어들의 종류마다 신호를 받아다가 그걸 반영하는 데 걸리는 시간이나 이런게 다 다릅니다."

-> 그게 상관이 없습니다. 막 몇십초씩 어긋나고 그런 것만 아니라면야..

애초에 GPS 리시버는 몇 위성에 락을 한 다음 TDOA 추측 후에 칼만필터로 스무딩을 하기 때문에 잠깐 끊었다가 특정 장소에서 정밀하게 스푸핑을 해다 신호를 비튼다거나 그런 건 안되고, 공격 백터를 보시면 아시겠지만 지속적으로 이동 속도같은 걸 속여서 엉뚱한 교차로에서 네비게이션으로부터 턴을 하라는 지시가 나오게 만든 겁니다. 칩셋 특성같은 거 전혀 상관없고 대충 위치랑 속도정보가 나오는 리시버면 다 먹힙니다. 정확도도 필요 없습니다. 수십미터 수준만 나오면야..

GPS 신호 시뮬레이션 기계.. 그게 pseudolite의 일종이고 저희 집에서 하청으로 개발하고 있었습니다. 뭐 아버지 돌아가시면서 끊겼습니다만. 안 그래도 마지막에 도플러시프트 보정 연구하고 계셨었는데 완성은 못 했군요.

A-GPS는 제 분야가 아니라 잘 모르겠는데 뭐 그건 이런 경우에 도움이 되긴 하지 싶군요.

주변 GPS기기들에 오작동을 일으킬 거란 건 사실입니다. 근데 멀리서 옴니로 쏘지 않고 대형 어레이나 디렉셔널 안테나를 써서 비교적 근거리에서 쏘면 문제를 최소화할 수는 있겠지요. 그렇게 해도 서울 도로같이 복잡한 데선 좀 힘들긴 하겠습니다만.. 이론상 빔을 샤프하게 만들 수 있다면 딱 한 대상에게만 공격하는게 됩니다. 단, 실제론 반사나 회절이 좀 있을 테고 실시간으로 목표의 안테나를 추적해서 날카로운 빔을 날려야 하니 알고리즘이 많이 복잡해지고 저런 저렴한 장비론 안 되긴 하겠죠. 즉, 그건 문제는 맞는데 못 고칠 문제라기보단 돈과 시간이 많이 드는 문제 쯤 됩니다. 그리고 애초에 이런 기술을 현실에 서 쓸 만한 단체가 그런 걱정을 할 거냐면 음..

그리고 위치 정보의 경우 그래서 저 논문을 보시면 아시겠지만 그래서 공격자측에서 꾸준하게 공격대상을 추적하고 있고, 공격 대상의 위치정보와 이동속도를 알고 있습니다. 도플러 주파수는 좀 오차나도 크게 안 튀니 괜찮고, 그거 말고 다른 파라메터들이 좀 튈 수 있는데 다른 논문들 보면 그런 것도 꽤 잘 맞습니다. 어차피 도시 주행은 스캐터링과 채널 변동이 심해서 상용 gps 수신기같은 경우 약간 위상 등이 튀는 것 정도는 씹도록 필터가 설계되어 있어서 신호가 말도 안되게 튀지만 않으면 그러려니 하고 넘어가기도 하고요.

relay attack같은 건 적어도 상용 gps에선 잘 먹힙니다. 어떻게 아냐면.. 만들어봤거든요. 딜레이가 있으면 gps 리시버쪽에서 그 딜레이된 신호에 동기를 합니다. 이걸 막으려면 수신기에 고정밀 클럭이 있고 신호에도 관련된 내용이 있어야 하는데.. 뭐, 이론적으론 막을 순 있고 아마 실제로도 스펙상으로 그런 게 요구하지 싶긴 한데 제가 군용 GPS를 뜯어본 게 아니라 실제로 정상적으로 되고 있는지는 모르겠군요. 미국 방산업체의 물건들을 보면 은근 선전한대로의 무선 성능이 안 나오는 게 많고, 위에 다른 분도 말씀하셨지만 미국쪽 드론이 GPS신호납치 당한 사례도 있어서;

뭐 강력한 신호를 무시하는 건 합리적이긴 합니다. 상용 gps는 보통 그런 거 안 하지만요.. 실제 gps 신호는 약해진 정도가 아니라 아예 써멀 노이즈에 묻혀서 매치드 필터링을 하기 전에는 감지가 안 되어야 정상인데, 스푸퍼는 그냥 PSD상에서 보입니다. 단, 여기도 하나 문제가 있긴 한데, 스푸핑은 막을 수 있지만 재밍은 안다고 막을 수 있는 건 아닙니다. 무슨 말이냐면, 공격이 있다고 아는 것과 거기에 맞춰 대응하는 것은 또 다른 이야기란 뜻입니다. 뭐 바꿔말하면 하기 어려운 만큼 연구하기 좋은 분야라서 안티재밍을 연구하시는 교수님이 많긴 합니다.
?
단순한생각 전 워스파이트 피규어를 세개나 지른 다메 데도쿠입니다. 궁민의 심판을 받... 2018.07.20 15:57

어... 도플러 효과는 흔히들 주파수만 바뀌는걸로 알고 있는데, 실제로는 바뀌는게 몇개 더 있습니다(파고들면 전파공학의 지옥이니 설명은 생략합니다). 이거까지 재현을 하려면 아주 고성능의 안테나가 필요한데, 이거 구하기가 매우 어렵고 설사 안테나가 있다 하더라도 현존하는 장비의 스펙으로 전파의 변이요소까지 실시간으로 따라하는건 여러 제반요건때문에 힘들지 않나. 마 그리 생각을 합니다.(...)

그리고 민수용 장비의 경우 도플러 효과에 따른 검증이 사실 장식이라서요. 말 그대로 오차보정용이지 별도의 ECM상황에서 ECCM용으로 쓰는 그런 검증체계는 아닙니다.

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