Quanto è robusto lo standard temporale atomico internazionale contro i malintenzionati?
Questa risposta spiega lo standard internazionale del tempo atomico (TAI). Il fatto che i sistemi GLONASS russi e GPS americani siano referenziati ai loro sistemi di clock nazionali, che sono poi alla fine riferiti alla media del TAI, mi ha fatto chiedere se uno stato dannoso possa danneggiare l'accuratezza del sistema GNSS di un altro riportando intenzionalmente in modo errato le loro frequenze (mentre si utilizzano le frequenze non alterate per il proprio GNSS), ad es. costantemente sotto-segnalazione di una quantità sufficientemente piccola da essere ancora all'interno delle barre di errore per ciascuna misurazione ma nel tempo causa problemi.
Il mio sospetto è che la stabilità del TAI sia molto migliore di quella necessaria anche per il GNSS militare ad alta precisione che questo attacco non sarebbe efficace, ma non ho potuto verificarlo da solo.
Una risposta ideale sarebbe qualcosa del tipo "se ogni membro della NATO (o solo metà dei membri per ottenere un numero facile) che contribuisce a TAI accettasse segretamente questo per un decennio, potrebbe distorcere le misurazioni GLONASS di [una certa distanza]"
Risposte
Un attacco a TAI non influirebbe sulla precisione della posizione di nessuno dei sistemi GNSS. Ogni sistema GNSS utilizza la propria realizzazione di UTC (k) per i propri satelliti. Anche se questa consapevolezza si allontana, non avrà importanza poiché tutti i satelliti hanno ancora una scala temporale coerente.
Per quanto riguarda gli attori malintenzionati e il loro potenziale effetto su diverse realizzazioni di UTC (k), la risposta è un po 'più complicata. Le persone che gestiscono i sistemi in tutto il mondo sono un gruppo relativamente piccolo che si conosce abbastanza bene. C'è molta fiducia nei colleghi di questo gruppo e questo si vede nell'intera configurazione del sistema. Sebbene ci siano controlli incrociati, questi sono pensati più per errori involontari nel sistema dovuti a errori e guasti alle apparecchiature piuttosto che per partecipanti malintenzionati. Ci sono diversi punti in cui un malintenzionato potrebbe iniettare errori nel percorso tra l'orologio atomico e la misurazione segnalata al BIPM. Anche se il BIPM non utilizza ciecamente nessuno dei numeri e fa molti controlli (c'è un motivo per cui le pubblicazioni di Circular-T richiedono così tanto tempo), un aggressore dedicato potrebbe aggirarli.
Detto questo, per ottenere una differenza significativa tra due UTC (k), è necessario modificare lentamente e costantemente i dati, altrimenti verrebbero visualizzati in uno dei controlli. Così lentamente che ci vorrebbero anni per ottenere più di poche centinaia di ns di differenza di fuso orario. E dovresti essere in grado di manipolare tutti i controlli effettuati sul sistema, il che è quasi impossibile. Ad esempio, il modo principale di trasferimento dell'ora è utilizzare il trasferimento bidirezionale di tempo e frequenza satellitare (TWSTFT), ovvero misurare la differenza tra due realizzazioni di UTC (k) con un satellite dedicato. Le diverse regioni del mondo sono divise in gruppi separati, con ogni gruppo che ha un coordinatore e misura le differenze in modo circolare. Il coordinatore è responsabile della trasmissione delle misurazioni al BIPM. Oltre a TWSTFT è abbastanza comune utilizzare la vista comune GNSS (pensa di misurare separatamente l'offset relativo a ciascun satellite visibile) per riempire gli spazi tra le sessioni TWSTFT e ridurre il rumore di misurazione. Sebbene la vista comune del GNSS abbia più bias che non possono essere compensati, offre comunque la precisione nello stesso ordine di grandezza di TWSTFT e quindi, se calibrato regolarmente, anche la stessa precisione. Sia la vista comune GNSS che TWSTFT di solito concordano fino a pochi ns e la deriva è solitamente lenta. Inoltre, per un controllo di integrità, viene utilizzato il GNSS tutto in vista (si pensi all'uso "normale" del GNSS per ottenere il tempo), anche se di solito offre solo una precisione di <10ns. Ma è già abbastanza accurato da mostrare la maggior parte delle derive che sono passate inosservate dagli altri sistemi.
Per ottenere un offset tecnicamente significativo, dovresti spostare un obiettivo UTC (k) di oltre 1 µs per ottenere qualsiasi forma di attacco che funzioni su un sistema (almeno su qualsiasi di cui io sia a conoscenza). E un compenso così ampio si presenterebbe nei controlli sopra menzionati.
Primo, non poteva succedere. Questi offset non sono fatti alla cieca come una blockchain bitcoin e "troppo male" se non sei d'accordo. I membri TAI esaminano gli input e gli orologi più stabili contribuiscono maggiormente alla media. Ciò significa che qualsiasi tentativo di controllarlo si presenterebbe come un problema simultaneo con più orologi che hanno mostrato una stabilità costante. Ciò giustificherebbe un'indagine. Gli algoritmi che generano il consenso sono stati aggiornati e rivisti per le loro prestazioni spesso negli ultimi dieci anni, quindi non possono essere semplicemente ignorati o persi.
In secondo luogo, i sistemi GNSS non si basano su alcun valore effettivo di TAI per funzionare. Forniscono un valore temporale all'utente finale derivato dal TAI, ma il funzionamento del sistema di navigazione continuerebbe indipendentemente dal valore assoluto. Poiché il funzionamento del sistema dipende dal segmento di controllo che determina dove si trovano i satelliti rispetto ai trasmettitori a terra noti, a condizione che sia il segmento terrestre che quello spaziale utilizzino lo stesso tempo, non vi è alcun effetto sulla navigazione spaziale. Le effemeridi del veicolo vengono ricalcolate e caricate quotidianamente, quindi i cambiamenti di questo valore nell'arco di un decennio sono irrilevanti.
Sia gli astronomi che i fornitori di GNSS devono fare i conti con il fatto che la rotazione terrestre non è stabile come il TAI. La rotazione terrestre rallenta e accelera di quantità rilevabili nel corso dei mesi. Poiché queste variazioni vengono gestite, qualsiasi variazione nella TAI dovrebbe essere (molto) maggiore per essere al di fuori dell'intervallo di correzione facilmente.