آیا می‌شود جی‌پی‌اس را هک کرد؟

• سیاوش آذرشیر
• پژوهشگر فیزیک نظری

امروز تقریبا هر کسی دائم یک جی‌پی‌اس با خود حمل می‌کند. همه تلفن‌های هوشمند مجهز به گیرنده جی‌پی‌اس هستند. هر چند وقت یکبار مشکل خطای عملکرد جی‌پی‌اس به صدر اخبار میرسد. اخیرا کوهنوردانی که در طوفان ارتفاعات شمال تهران گیر افتاده بودند هم از بی‌فایده بودن جی‌پی‌اس در مسیریابی آن روز گله داشتند. متاسفانه در آن روز یازده کوهنورد جان باختند.

اگر تلفن همراه موقعیت را اشتباه نشان می‌دهد یکی از این دو حالت اتفاق افتاده: یا شما از یک اپلیکیشن هک اطلاعات جی‌پی‌اس استفاده می‌کنید یا سیگنالی که به سامانه جی‌پی‌اس شما می‌رسد حامل اطلاعات اشتباه است و به اصطلاح، جی‌پی‌اسِ شما را "گول" می‌زند.

در حالت اول که معمولا با خواست صاحب گوش تلفن همراه انجام می‌شود هدف شما ندادن اطلاعات درست به اپلیکیشن‌هایی است که به موقعیت مکانی شما دسترسی دارند. مثلا ممکن است بعضی راننده‌های تاکسی‌های اینترنتی از این روش استفاده ‌کنند تا سفرهای دروغین ثبت کنند درحالیکه در خانه نشسته‌اند. گول زدن جی‌پی‌اس اما روش پیچیده‌تری است و به ابزارهای فرستنده سیگنال نیاز دارد. برای درک بهتر این موضوع اول باید نحوه عملکرد سیستم موقعیت‌یاب جهانی روشن شود.

آمریکا فناوری موقعیت‌یاب جهانی را ابداع کرده و هدایت می‌کند. درحال حاضر۳۱ ماهواره موقعیت‌یاب درمدارمیانی به دورکره زمین درگردشند. سازمان بین‌المللی هوانوردی غیرنظامی این فناوری را برای استفاده درناوبری غیرنظامی پذیرفته است.

ماهواره‌های ناوبری در مدار زمین

جی‌پی‌اس چگونه کار می‌کند؟

یک سیستم ساده موقعیت‌یاب جهانی یا جی‌پی‌اس می‌تواند موقعیت مکانی را با خطای کمتر از هشت متر محاسبه کند. برای این منظور ۳۱ ماهواره در مدار میانی زمین دائم در حال ارسال اطلاعات مکانی به سمت زمین هستند. دستگاه‌های گیرنده میتوانند موقعیت خود را با این اطلاعات معین کنند، با تفریق زمانی که سیگنال ارسال شده و زمانی که سیگنال دریافت شده.

بگذارید این محاسبات را با جزئیات بیشتری توضیح دهم. هرکدام از ماهواره‌های سامانه موقعیت‌یاب، مجهز به یک ساعت اتمی‌اند که با دقت بسیار بالا با یکدیگرروی یک زمان تنظیم شده‌اند. سیگنالی که ازهرماهواره فرستاده می‌شود حاوی موقعیت دقیق ماهواره درمدارولحظه دقیق فرستادن سیگنال است. دستگاه گیرنده با دریافت سه سیگنال مجزا از سه ماهواره باید بتواند موقعیت تقریبی سه بعدی خود را به دست بیاورد. اما این جواب خطا دارد چون ساعت دستگاه‌های گیرنده جی‌پی‌اس خیلی دقیق نیست. دستگاه گیرنده باید مدت زمان دقیق سفرسیگنال را هم حساب کند و برای این کارباید مجهزبه یک ساعت اتمی باشد که با آن سه ماهواره همزمان شده باشد. برای جبران این کمبود (وخودداری از تعبیه ساعت اتمی درتلفن همراه) سیگنال دیگری ازیک ماهواره چهارم گرفته می‌شود. چهارمعادله، چهار مجهول. به این ترتیب موقعیت مکانی یعنی طول جغرافیایی، عرض جغرافیایی وارتفاع وهمینطورزمان به دست می‌آید.

سیگنال‌هایی که ماهواره‌ها از مدار زمین می‌فرستند در تمام جهت‌ها پخش می‌شوند. این سیگنال‌ها وقتی روی کره زمین به ما می‌رسند خیلی پرانرژی نیستند. به علاوه عبوراز لایه‌های متعدد جو هم سرعت و انرژی این سیگنال‌ها را گرفته است. به همین دلیل است که گاهی زیر درختان پربرگ یا درکنارساختمان‌های بلند جی‌پی‌اس شما خوب کار نمی‌کند. اگریک دستگاه فرستنده سیگنال نزدیک شما باشد براحتی می‌تواند با سیگنال پرقدرت خود بر سیگنال ضعیف رسیده از فضا غلبه کند و اطلاعات خود را جایگزین اطلاعات واقعی کند. به این عمل جمینگ یا "گول زدن" سیگنال جی‌پی‌اس گفته میشود. ازاین روش برای گمراه کردن کشتی یا هواپیما درجنگ الکترونیک استفاده می‌شود و درسال‌های گذشته جمینگ جی‌پی‌اس ازطرف نیروهای نظامی گزارش شده است.

این روش درسازمان‌های امنیتی هم کاربرد دارد. سازمان‌های امنیتی درشرایط حساس ناچارند برای جلوگیری ازنفوذ ابزارهای کنترل خودکار، سیگنال‌های غلط جی‌پی‌اس منتشرکنند. مثلا بسیاری ازپهپادهایی تجاری حتی اسباب‌بازی امروزی باعث نگرانی مسئولان در کشورهای جهان شده‌اند.

دربیشتراخباری که از جمینگ جی‌پی‌اس منتشر شده موقعیت گیرنده یک فرودگاه را نشان می‌داده است. کشورهایی که به جمینگ جی‌پی‌اس مبادرت می‌کنند از روشی استفاده می‌کنند که پرواز پهپادها را مختل می‌کند. از آنجاکه پرواز پهپاد درنزدیکی فرودگاه خطرناک است، کارخانه‌های سازنده پهپاد موقعیت مکانی تمام فرودگاه‌های دنیا را درحافظه پهپاد ذخیره کرده‌اند تا از آنها دوری کنند. حتی اگرخلبان پهپاد آن را به سمت فرودگاه هدایت کند، درست درنزدیکی فرودگاه کنترل ازدستش خارج می‌شود و پهپاد خودکارازمحدوده فرودگاه فاصله می‌گیرد.

بنابراین اگردرهنگام جمینگ جی‌پی‌اس سیگنال اطلاعات یک فرودگاه را منتشر کنیم هیچ پهپادی قادربه پروازدرنزدیکی ما نخواهد بود. این سیگنال می‌تواند بحدی قوی باشد که محدوده یک شهریا بیشتررا دربربگیرد. اگرچه با این کارجلوی پروازاحتمالی پهپادهای موذی درکل شهرگرفته می‌شود ولی درعین حال زندگی روزانه میلیون‌ها شهروند وابسته به فناوری مختل می‌شود وحتی ممکن است جان شهروندان به خطر افتد.