Полевая кампания оценивает уязвимости сетей 5G

Предыдущее изображение Следующее изображение

Технология мобильных сетей пятого поколения, или 5G, в наши дни находится на пике популярности. По сравнению с 4G, этот новейший способ подключения беспроводных устройств к сотовым сетям обеспечивает более высокую скорость передачи данных, сверхнизкую задержку, повышенную надежность, расширенные возможности настройки, повышенную пропускную способность и доступность сети, а также возможность подключения большего числа пользователей.

Министерство обороны США (DoD) хотело бы использовать эти коммерческие достижения в своих системах связи, но 5G, как и его предшественники, не имеет достаточно надежных функций безопасности. В военных целях беспроводная связь делает связь уязвимой для нежелательного обнаружения (определения присутствия сигналов), необоснованного определения местоположения (определения источника сигналов) и целенаправленного подавления (препятствования передаче и приему сигналов). Прежде чем Министерство обороны сможет полностью использовать технологию 5G, необходимо выявить, количественно оценить и устранить уязвимости сети.

«В случае коммерческой связи вы можете немного беспокоиться о помехах, но вы не беспокоитесь о том, что кто-то намеренно попытается найти вас и нарушить вашу связь, как это происходит в армии», — объясняет Николас Смит, исследователь Tactical Networks. Group, часть отдела исследований и разработок систем связи в лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института. «Военным также приходится иметь дело с более сложными сценариями мобильности, помимо ходьбы или передвижения людей, например, с самолетами, движущимися со скоростью Маха».

Смит входит в состав группы лаборатории Линкольна, которая оценивает уязвимости 5G и разрабатывает потенциальные решения, которые сделают эту технологию последнего поколения достаточно устойчивой для использования в военных целях.

Горы данных

В апреле 2022 года при финансировании, предоставленном Министерством обороны США по вопросам будущего и 5G, группа по оценке уязвимостей 5G Лаборатории Линкольна направилась на базу ВВС Хилл (AFB) недалеко от Солт-Лейк-Сити, штат Юта, чтобы провести кампанию по беспроводному тестированию на базе недавно открытый испытательный стенд сети 5G, спроектированный и установленный корпорацией Nokia. Команда является одной из первых, кто использовал этот испытательный стенд на авиабазе Хилл, который является одним из пяти испытательных полигонов Министерства обороны США FutureG и 5G на военных объектах США, служащих местами для оценки возможностей и функциональности сетей 5G. Хотя уязвимости 5G уже были смоделированы ранее, эта кампания по тестированию представляет собой одну из первых кампаний «красных команд» против 5G на местах.

В течение двух недель команда развернула антенные решетки, оснащенные GPS, подключенные к программно-определяемым радиостанциям, для сбора сетевых сигналов, которые затем анализировались автономным компьютерным сервером. Каждый день команда отвозила три грузовика, каждый из которых содержал одну из этих сенсорных систем, к разным объектам базы и просила представителей связи на авиабазе Хилл настроить определенные параметры сети — например, включить или выключить определенные базовые станции, увеличить или уменьшить мощность базовых станций или отрегулируйте направления управления лучом. При каждой корректировке команда собирала данные, чтобы определить, насколько сложно обнаружить, геолокировать и блокировать сигналы 5G. Гористая местность позволила команде получить результаты на разных высотах.

Прежде чем отправиться в полевые работы, команда выполнила моделирование и симуляцию, чтобы подготовиться к экспериментальной установке, принимая во внимание такие факторы, как то, как далеко от базовой станции 5G могут быть обнаружены сигналы, где разместить датчики для наименьшей ошибки геолокации и что лучшая геометрия сенсора. Они также проверили алгоритмы, используемые для обнаружения и геолокации.

На авиабазе Хилл команда последовательно обнаруживала сигналы 5G с помощью нескольких типов алгоритмов обнаружения: от обычных детекторов энергии (которые измеряют энергию или мощность полученного сигнала) до более конкретных детекторов согласованного фильтра (которые сравнивают энергию неизвестного принятого сигнала к энергии известного сигнала). Они обнаруживали сигналы до горизонта (примерно на расстоянии 20 километров и проверяли дальнейшие расстояния с помощью моделирования) — очень большой диапазон, особенно для определенного типа сигнала, называемого блоком синхронизации сигналов (SSB). SSB обнаруживается по замыслу; мобильным устройствам необходимо обнаружить SSB, чтобы синхронизироваться со временем и частотой беспроводной сети и, в конечном итоге, получить доступ к сети. Однако такая обнаруживаемость означает, что SSB представляет собой значительную уязвимость.