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[28708] 2021-01-02_5G时代的物联网和卫星安全

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-19
2021-01-02_5G时代的物联网和卫星安全 5 G 时 代 的 物 联 网 和 卫 星 安 全 C r a i g   G i b s o n   O t s 安 全   2 0 2 1 - 0 1 - 0 2 随 着 5 G 蜂 窝 网 络 技 术 的 出 现 以 及 物 联 网 （ I o T ） 的 不 断 扩 展 ， 卫 星 已 经 已 经 成 为 物 联 网 和 I n t e r n e t 的 关 键 基 础 设 施 的 重 要 组 成 部 分 。 地 面 网 络 可 以 很 好 地 处 理 峰 值 负 载 ， 而 卫 星 则 可 以 很 好 地 处 理 灾 难 处 理 和 关 键 基 础 设 施 场 景 ， 而 卫 星 不 受 大 多 数 地 面 事 件 的 影 响 。 因 此 ， 确 保 卫 星 的 安 全 变 得 更 加 重 要 ， 并 为 此 需 要 采 取 更 多 的 举 措 。 在 5 G 公 私 合 作 伙 伴 关 系 （ 5 G P P P ）   ， 一 方 面 ， 正 在 与 大 型 实 体 ， 如 欧 盟 展 望 2 0 2 0   通 过 私 营 部 门 在 保 护 太 空 和 陆 地 5 G 电 信 方 面 的 投 资 来 最 大 程 度 地 发 挥 政 府 的 调 解 潜 力 。 5 G 卫 星 在 物 联 网 环 境 中 的 优 势 卫 星 在 物 联 网 环 境 中 的 优 势 卫 星 网 络 被 称 为 全 球 局 域 网 （ G A N ） ， 在 其 中 是 用 于 卫 星 数 据 的 宽 带 全 球 局 域 网 （ B G A N ） 。 B G A N 和 5 G 以 各 种 方 式 相 互 利 用 ， 从 而 为 物 联 网 （ 尤 其 是 工 业 物 联 网 （ I I o T ） ） 带 来 好 处 。 这 些 好 处 包 括 减 少 运 营 支 出 （ O P E X ） 和 I o T 管 理 方 法 ， 例 如 通 过 固 件 和 软 件 更 新 进 行 大 面 积 更 新 和 I o T 系 统 和 设 备 的 修 改 。 后 者 的 一 个 示 例 是 使 用 卫 星 更 新 诸 如 自 动 驾 驶 汽 车 之 类 的 移 动 I o T 设 备 中 的 用 户 识 别 模 块 （ S I M ） 卡 。 这 种 “ 有 效 的 内 容 交 付 出 于 各 种 原 因 进 行 了 规 划 ， 例 如 通 过 允 许 卫 星 直 接 访 问 5 G 设 备 来 绕 开 一 定 程 度 的 电 信 复 杂 性 和 费 用 。 从 太 空 更 新 I o T 设 备 的 能 力 可 以 使 旨 在 通 过 提 高 效 率 来 降 低 运 营 成 本 的 各 种 行 业 受 益 ， 其 中 包 括 汽 车 领 域 ， 这 被 称 为 空 中 固 件 / 软 件 更 新 （ F O T A   /   S O T A ） 。 这 也 解 决 了 诸 如 船 舶 和 无 人 飞 行 器 （ U A V ） 等 车 辆 的 问 题 ， 这 些 车 辆 可 能 没 有 蜂 窝 包 装 ， 或 者 可 能 在 没 有 覆 盖 的 偏 远 地 区 运 行 ， 例 如 大 型 工 业 园 区 或 智 能 工 厂 的 中 间 ， 偏 远 的 道 路 ， 高 空 飞 行 ， 露 天 煤 矿 或 公 海 的 站 点 。 卫 星 电 话 （ 又 名 卫 星 电 话 ） 也 将 此 功 能 用 作 其 核 心 功 能 的 一 部 分 。 卫 星 作 为 威 胁 向 量 卫 星 作 为 威 胁 向 量 在 信 息 安 全 中 ， 威 胁 （ 例 如 ， 一 个 人 或 一 个 民 族 国 家 ） 可 以 采 取 多 种 途 径 或 方 向 （ 也 称 为 媒 介 ） 。 这 些 被 称 为 威 胁 向 量 。 一 种 威 胁 媒 介 是 卫 星 。 像 现 实 世 界 中 的 大 多 数 路 径 一 样 ， 卫 星 威 胁 向 量 是 双 向 传 播 的 （ 空 间 和 地 面 ） 。 它 甚 至 可 以 上 下 摆 动 （ 从 地 面 到 卫 星 再 到 卫 星 ） ， 也 可 以 上 下 摆 动 （ 从 卫 星 到 地 面 到 地 面 ） 。     图 1 ： 由 5 G 启 用 的 用 户 设 备 （ 例 如 手 机 和 I o T 设 备 ） 从 地 面 上 的 核 心 网 络 （ C N ） 接 收 卫 星 无 线 电 接 入 网 （ R A N ） 消 息 大 多 数 卫 星 旨 在 成 为 “ 直 通 ” 或 “ 哑 管 ” 传 输 方 法 ， 旨 在 应 对 与 地 理 相 关 的 问 题 ， 例 如 穿 越 山 脉 铺 设 电 缆 ， 或 解 决 经 济 问 题 ， 例 如 向 许 多 接 收 者 发 送 单 个 消 息 。 因 此 ， 大 多 数 卫 星 中 与 无 线 电 相 关 的 安 全 性 很 小 。 从 卫 星 弹 起 恶 意 信 号 （ 可 能 是 恶 意 软 件 或 犯 罪 活 动 的 协 调 ） 带 来 的 风 险 很 大 。 诸 如 I n m a r s a t 和 I r i d i u m 之 类 的 全 球 通 信 卫 星 网 络 都 使 用 经 过 修 改 的 G S M   S I M 卡 。 这 些 网 络 中 的 卫 星 在 功 能 上 等 效 于 G S M 陆 地
基 站 。 许 多 人 在 电 信 和 卫 星 域 之 间 使 用 称 为 中 间 模 块 中 继 器 （ I M R ） 的 桥 梁 ， 该 桥 将 “ 不 可 见 的 ”   S I M 无 线 管 理 （ S I M - O T A ） 消 息 从 卫 星 传 递 到 4 G 或 更 早 的 域 。 对 于 许 多 功 能 ， 在 5 G 中 不 需 要 此 I M R ， 因 为 可 以 将 S I M 更 新 消 息 直 接 从 轨 道 传 递 到 用 户 设 备 。 还 值 得 注 意 的 是 ， 许 多 使 用 无 线 电 的 与 卫 星 有 关 的 攻 击 都 依 赖 于 目 标 卫 星 的 开 销 。 攻 击 者 可 以 通 过 《 天 文 百 科 全 书 》 和 其 他 在 线 目 录 来 选 择 目 标 卫 星 ， 并 预 测 何 时 将 其 抛 在 头 顶 。 攻 击 类 型 攻 击 类 型 舞 弊 舞 弊 通 过 使 用 卫 星 连 接 ， 使 各 种 电 信 欺 诈 ， 例 如 国 际 收 入 分 成 欺 诈 （ I R S F ） ， 变 得 更 加 有 利 可 图 。 通 过 跨 非 常 昂 贵 的 基 础 架 构 路 由 攻 击 （ 甚 至 只 是 通 过 卫 星 欺 骗 “ 出 现 ” ） ， 攻 击 者 可 以 提 高 攻 击 的 犯 罪 价 值 。 在 这 种 情 况 下 ， 犯 罪 价 值 可 比 喻 为 通 话 费 用 ： 在 正 常 通 话 中 每 分 钟 仅 需 花 费 0 . 0 3 美 元 的 情 况 下 ， 卫 星 通 话 则 可 能 每 分 钟 花 费 1 8 美 元 。 两 者 之 间 的 区 别 是 ， 攻 击 者 通 过 卫 星 网 络 执 行 此 欺 诈 类 型 时 可 获 得 的 收 入 。 （ 欺 诈 和 相 关 犯 罪 的 范 围 在 通 信 欺 诈 控 制 协 会 的 报 告 中 有 详 细 说 明 。 ） 应 当 指 出 ， 电 信 行 业 在 进 行 昂 贵 欺 诈 时 所 采 用 的 通 常 方 法 是 封 锁 最 方 便 的 号 码 范 围 或 地 理 区 域 。 但 是 ， 从 历 史 上 看 ， 这 使 目 标 完 全 不 提 供 任 何 服 务 ， 这 种 情 况 称 为 电 话 拒 绝 服 务 （ T D o S ） 。 知 道 了 这 一 点 ， 攻 击 者 可 以 选 择 将 要 遭 受 T D o S 攻 击 的 组 ， 因 为 攻 击 者 可 以 选 择 数 量 范 围 。 目 标 组 可 以 是 攻 击 者 希 望 剥 夺 服 务 的 任 何 组 ， 例 如 人 口 统 计 资 料 ， 特 定 的 一 组 设 备 （ 如 智 能 工 厂 机 器 人 ） ， 一 组 手 机 或 某 个 地 理 区 域 （ 如 一 个 岛 国 ） 。 如 果 对 攻 击 者 的 选 择 进 行 了 深 思 熟 虑 ， 则 受 害 者 可 能 无 法 恢 复 服 务 。 在 某 些 情 况 下 ， 拒 绝 服 务 的 情 况 可 能 如 此 严 重 ， 以 致 受 害 者 可 能 不 得 不 亲 自 开 车 或 飞 向 其 提 供 者 以 要 求 恢 复 服 务 。 在 极 端 情 况 下 ， 服 务 卫 星 本 身 可 能 会 在 功 能 上 被 阻 止 提 供 服 务 。 跨 卫 星 攻 击 跨 卫 星 攻 击 在 铱 星 卫 星 网 络 中 ， 卫 星 之 间 使 用 无 线 电 交 叉 链 路 将 数 据 中 继 到 最 近 的 卫 星 ， 并 与 地 球 站 建 立 连 接 。 这 样 ， 当 攻 击 者 实 际 上 来 自 多 个 位 置 并 且 仅 由 距 离 受 害 者 最 近 的 一 颗 提 供 服 务 时 ， 攻 击 者 可 能 看 起 来 像 是 来 自 一 颗 卫 星 。 滥 用 卫 星 电 话 滥 用 卫 星 电 话 在 某 些 国 家 / 地 区 禁 止 或 以 其 他 方 式 限 制 拥 有 卫 星 电 话 ， 包 括 中 国 ， 印 度 （ 仅 允 许 使 用 I n m a r s a t ） ， 缅 甸 ， 朝 鲜 和 俄 罗 斯 （ 自 2 0 1 2 年 以 来 要 求 在 国 家 政 府 注 册 设 备 并 使 用 已 注 册 的 设 备 ） 仅 六 个 月 ） 。 卫 星 电 话 和 卫 星 接 入 通 常 给 政 府 带 来 麻 烦 的 原 因 之 一 是 它 们 “ 破 坏 ” 了 地 理 环 境 。 座 机 或 手 机 需 要 通 过 包 含 受 东 道 国 控 制 或 管 制 的 设 备 的 地 面 网 络 ， 并 拦 截 （ 合 法 的 窃 听 ） 设 备 。 从 本 质 上 讲 ， 卫 星 和 卫 星 电 话 可 以 垂 直 通 信 ， 而 无 需 越 过 诸 如 窃 听 之 类 的 陆 地 或 非 轨 道 网 络 安 全 设 备 。 通 过 这 种 方 式 ， 卫 星 电 话 穿 越 的 国 家 可 能 根 本 不 会 控 制 卫 星 电 话 和 卫 星 服 务 的 物 联 网 设 备 。 实 际 上 ， 启 用 卫 星 的 电 信 设 备 实 际 上 可 能 不 会 非 常 频 繁 地 跨 越 传 统 的 网 络 安 全 范 围 。 此 外 ， 由 于 合 法 拦 截 通 常 需 要 法 院 下 达 命 令 ， 因 此 通 常 受 管 辖 范 围 的 限 制 。 因 此 ， 聪 明 的 攻 击 者 将 选 择 不 太 可 能 及 时 获 得 法 院 命 令 的 国 家 管 辖 范 围 内 的 卫 星 作 为 目 标 。 攻 击 场 景 及 其 后 果 攻 击 场 景 及 其 后 果 大 多 数 卫 星 已 有 五 年 以 上 的 历 史 ， 可 能 缺 少 修 补 在 其 进 入 轨 道 时 发 现 的 漏 洞 的 手 段 。 使 它 进 入 轨 道 的 大 部 分 安 全 性 是 基 于 标 准 的 审 核 的 结 果 ， 缺 乏 无 线 电 强 化 功 能 - 意 味 着 到 达 空 间 中 大 多 数 卫 星 （ 即 无 线 电 ） 的 唯 一 方 法 是 安 全 性 最 低 的 方 法 。 大 多 数 卫 星 中 的 漏 洞 所 代 表 的 攻 击 场 景 包 括 ： 虚 假 地 球 站 – 人 造 卫 星 是 从 地 面 通 过 地 面 或 基 站 进 行 控 制 的 。 如 果 地 球 站 与 卫 星 之 间 的 验 证 不 正 确 或 不 存 在 ， 则 攻 击 者 可 以 控 制 卫 星 或 其 传 输 的 有 效 载 荷 。 邪 恶 卫 星 双 胞 胎 – 位 于 高 空 的 犯 罪 设 施 或 设 备 ， 例 如 金 融 区 建 筑 物 ， 无 人 驾 驶 飞 机 的 腹 部 或 被 黑 的 卫 星 ， 可 以 广 播 信 息 ， 就 好 像 它 来 自 合 法 来 源 。 然 后 ， 可 以 轻 松 地 操 纵 基 于 卫 星 信 息 的 预 期 动 作 ， 从 而 导 致 诸 如 G P S 在 高 速 公 路 上 造 成 僵 局 ， 自 动 驾 驶 车 辆 丢 失 ， 电 视 广 播 被 恐 怖 分 子 的 宣 传 所 覆 盖 ， 甚 至 阻 止 或 干 扰 广 播 卫 星 通 信 和 控 制 等 情 况 。 卫 星 间 信 任 – 卫 星 通 常 是 相 互 信 任 的 网 状 网 络 的 一 部 分 ， 从 而 允 许 网 络 中 的 其 他 卫 星 位 于 其 安 全 范 围 内 。 由 于 卫 星 通 常 没 有 经 过 无 线 电 加 固 ， 因 此 冒 充 网 络 成 员 可 以 轻 松 访 问 卫 星 。 这 些 情 况 的 后 果 包 括 ： 以 类 似 于 伊 朗 击 落 C I A   S e n t i n e l 无 人 机 的 方 式 ， 将 虚 假 遥 测 注 入 机 器 人 ， 轮 船 ， 坦 克 ， 自 动 驾 驶 汽 车 和 5 G 网 络 等 系 统 和 设 备 中 ； G P S 邪 恶 双 胞 胎 迫 使 G P S 偏 向 造 成 后 勤 混 乱 ， 就 像 不 知 道 要 去 哪 里 的 无 人 驾 驶 汽 车 被 迫 停 车 ，
进 而 造 成 僵 局 ； 以 及 在 野 战 中 使 用 的 军 用 G P S 偏 斜 的 覆 盖 。 可 能 的 解 决 方 案 可 能 的 解 决 方 案 5 G 的 复 杂 性 ， 易 变 性 和 可 扩 展 性 要 求 自 动 化 水 平 达 到 电 信 领 域 前 所 未 有 的 水 平 。 因 此 ， 有 必 要 解 决 不 容 忍 无 边 界 和 多 孔 边 界 网 络 的 信 息 安 全 模 型 的 演 变 。 需 要 通 过 5 G 机 器 学 习 实 现 的 安 全 协 调 ， 以 在 这 种 自 动 的 ， 始 终 在 线 的 数 据 驱 动 的 全 局 模 型 中 检 测 新 威 胁 。 这 是 一 种 基 于 风 险 的 人 工 智 能 模 型 ， 已 在 银 行 和 交 易 大 厅 成 功 使 用 了 十 多 年 ， 并 已 修 改 用 于 其 他 环 境 。 5 G 的 到 来 将 电 信 领 域 的 复 杂 性 拉 到 了 信 息 技 术 （ I T ） 领 域 ， 其 中 包 括 在 4 G 中 被 隔 离 的 所 有 威 胁 因 素 。 在 5 G 中 ， 电 信 威 胁 行 动 者 具 有 从 上 方 通 过 卫 星 以 及 从 下 方 通 过 电 信 从 地 面 降 落 在 所 谓 的 安 全 “ 栅 栏 ” 内 的 新 功 能 。 可 以 帮 助 确 保 卫 星 安 全 的 最 有 希 望 的 选 择 之 一 是 区 块 链 ， 它 被 吹 捧 为 安 全 的 分 散 式 分 布 式 账 本 。 美 国 国 防 部 国 防 高 级 研 究 计 划 局 （ D A R P A ） 已 经 在 探 索 在 保 护 卫 星 安 全 中 使 用 区 块 链 ， 而 电 信 和 银 行 业 正 在 寻 求 使 用 该 技 术 建 立 其 模 型 的 互 操 作 性 。 这 三 者 可 能 都 将 区 块 链 的 价 值 视 为 一 种 确 保 跨 基 础 架 构 交 易 的 手 段 ， 同 时 利 用 机 器 学 习 和 人 工 智 能 来 阻 止 其 他 不 断 升 级 的 威 胁 ， 例 如 犯 罪 人 工 智 能 。 阅 读 原 文
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