Comment fonctionne l'usurpation de la navigation d'un drone ?

Lorsque l'on parle de détourner un drone, la plupart des gens pensent à pirater son contrôleur. Mais d'après mon expérience, la véritable vulnérabilité se trouve plus loin, dans les signaux invisibles qui guident le drone dans le ciel. L'usurpation de ces signaux est l'un des moyens les plus subtils et les plus puissants de rediriger ou de perturber un drone sans jamais toucher à son logiciel.

Usurpation de la navigation des drones fonctionne en imitant les signaux GPS réels et en fournissant de fausses données au système de navigation du drone, ce qui l'amène à mal calculer sa position ou à suivre un itinéraire erroné.

Cette attaque ne brouille pas le drone. Elle ne coupe pas le signal. Elle dit simplement au drone : "Vous êtes ailleurs." Et la plupart des drones le croient. Dans cet article, j'expliquerai comment fonctionne le spoofing, comment les attaquants génèrent ces signaux trompeurs, ce qu'il faut pour lancer une attaque de spoofing et comment nous pouvons nous en défendre.

Qu'est-ce que le GPS Spoofing et comment interfère-t-il avec la navigation des drones ?

L'usurpation de GPS n'est pas de la science-fiction : il s'agit d'une méthode réelle qui incite les drones à voler dans le mauvais sens en leur fournissant de fausses données de localisation. J'ai étudié le fonctionnement de ces systèmes et j'ai constaté la rapidité avec laquelle ils peuvent modifier le comportement des vols.

Les dispositifs d'usurpation d'identité transmettent de fausses Signaux GPS avec une puissance supérieure à celle des vrais signaux satellites. Les drones se verrouillent sur ces faux signaux et calculent leur position sur la base de données erronées.

Approfondissement : Comment les signaux GPS sont-ils usurpés ?

Les drones utilisent généralement les signaux GPS des satellites pour déterminer leur position. Ces satellites envoient des informations précises sur le temps et la position depuis l'espace. Un drone reçoit des signaux d'au moins quatre satellites et calcule sa position. position par triangulation. Mais les signaux réels sont faibles, généralement de l'ordre de -130 dBm lorsqu'ils atteignent la Terre.

Les dispositifs d'espionnage au sol génèrent des signaux qui imitent les messages des satellites, mais qui contiennent de fausses données de localisation et d'heure. Comme ces signaux sont plus proches, ils atteignent le drone avec plus de force, ce qui incite le drone à les "préférer".

Le signaux usurpés sont soigneusement conçus pour correspondre à la fréquence (généralement L1 : 1575,42 MHz), à la modulation (BPSK) et au code pseudo-aléatoire (C/A ou code P) des vrais signaux GPS. Lorsqu'un drone capte le faux signal, il commence à naviguer sur la base de coordonnées, de vitesses et d'horodatages erronés, c'est-à-dire qu'il s'écarte de sa trajectoire sans le savoir.

Cela ne provoque pas seulement une erreur de localisation. Le drone peut s'écraser, atterrir dans une zone piégée ou rester sans cesse en vol stationnaire dans le mauvais espace aérien, tout en pensant que tout est normal.

Comment les signaux usurpés peuvent-ils induire en erreur la trajectoire de vol ou la destination d'un drone ?

Le spoofing ne consiste pas seulement à envoyer de fausses coordonnées. C'est un jeu de timing, d'escalade et de manipulation subtile. J'ai vu comment un attaquant habile peut modifier le comportement d'un drone lentement et de manière invisible, en le guidant pas à pas au mauvais endroit.

Les signaux usurpés prennent progressivement le contrôle en imitant d'abord les données satellitaires réelles, puis en injectant des valeurs de localisation et de vitesse modifiées afin d'induire le drone en erreur.

Approfondir : Le processus de détournement des signaux

Il commence par détournement de signal. Le dispositif de l'attaquant augmente progressivement la puissance du signal usurpé jusqu'à ce que le récepteur du drone passe des données satellitaires réelles au faux signal. Cette transition est subtile et passe souvent inaperçue dans les diagnostics internes du drone.

Une fois le contrôle obtenu, l'attaquant modifie les principales données de navigation :

• Position: En transmettant des coordonnées incorrectes, le drone recalcule sa position et peut se réorienter.
• Vitesse et altitude: Des valeurs falsifiées peuvent entraîner l'accélération ou la descente du drone sur la base d'hypothèses erronées.
• L'heure: L'usurpation des valeurs temporelles du GPS interfère avec la synchronisation, entraînant une dérive du positionnement.

Si l'objectif est de rediriger le drone, l'attaquant peut modifier lentement les coordonnées jusqu'à ce que le drone dévie de sa trajectoire. Si l'objectif est de le faire atterrir, de fausses coordonnées peuvent correspondre aux conditions d'atterrissage en toute sécurité du drone et le faire descendre à un endroit précis.

Ce qui le rend dangereux, c'est le réalisme. Le drone reçoit toutes ces données dans le même format que les données GPS réelles. Il n'y a pas de signal d'alarme, sauf si des mesures de protection supplémentaires sont mises en place.

Quelles sont les technologies utilisées pour lancer des attaques de mystification de la navigation sur les drones ?

J'ai travaillé avec des ingénieurs en guerre électronique qui m'ont montré comment sont construits les dispositifs d'usurpation d'identité. Certains sont sophistiqués et de qualité militaire. D'autres utilisent du matériel standard. Quoi qu'il en soit, le concept est le même : produire des contrefaçons crédibles.

Les attaques de spoofing utilisent des générateurs de signaux, des SDR (Software Defined Radio), des logiciels de simulation GPS et des horloges de haute précision pour construire et diffuser de faux signaux satellites.

Approfondir : Usurpation des composants d'un système

Les spoofers fonctionnent de différentes manières :

• Spoofing génératif: Ce système crée de faux signaux à partir de zéro, en simulant des constellations entières de satellites. Il utilise des protocoles de signaux précis (Modulation BPSK, fréquence L1) et ajuste les coordonnées en temps réel.
• Transfert Spoofing: Cet appareil capte des signaux satellites réels, les retarde ou les modifie légèrement, puis les rediffuse. Le retard fait que le drone calcule mal sa position, comme s'il entendait un autre satellite.
• Spoofing basé sur la radio logicielle: Utilisation Plates-formes SDR comme HackRF ou USRP, les attaquants génèrent des signaux GPS personnalisés à l'aide d'un logiciel. Ces signaux comprennent de fausses données de synchronisation, de position et de vitesse. La radio logicielle rend l'usurpation d'identité flexible et portable.

La création de signaux d'usurpation réalistes nécessite plus qu'un simple équipement. Il faut synchronisation spatio-temporelle. Les appareils doivent imiter le comportement des horloges des satellites (à l'aide d'horloges à rubidium ou d'horloges à cristal contrôlées par un four), simuler les orbites des satellites (sur la base des lois de Kepler) et reproduire les décalages Doppler provoqués par le mouvement des drones.

Les systèmes avancés comprennent

• Conception du gradient de puissance: Augmentation lente de la puissance du signal pour éviter la détection.
• Antennes à formation de faisceau: Diriger les signaux usurpés vers un drone cible tout en minimisant les fuites.
• Usurpation d'identité multi-constellations: Simulation simultanée du GPS, du GLONASS et du Beidou pour les drones utilisant des récepteurs multi-GNSS.
• Correspondance des trajectoires en temps réel: Utilisation de filtres de Kalman pour simuler le comportement réaliste des drones, en évitant les sauts brusques de signaux qui déclenchent des alarmes.

Dans les environnements urbains, les attaquants simulent propagation par trajets multiples en modélisant les réflexions du signal sur les bâtiments, ce qui rend le faux signal plus crédible.

Comment protéger les drones contre l'usurpation et la manipulation des signaux ?

La défense commence par la sensibilisation. Trop de drones s'appuient encore uniquement sur le GPS, sans sauvegarde ni recoupement. Je recommande toujours d'intégrer la résilience, car même le meilleur drone est vulnérable s'il se fie à un mauvais signal.

Les drones peuvent se défendre contre l'usurpation d'identité en utilisant la navigation multi-signaux et en vérifiant la cohérence des signaux, GNSS cryptéet des systèmes de repli comme la navigation inertielle.

Approfondir : Construire des défenses solides

A partir d'un technique point de vue :

1. Vérification multi-sources: Les drones devraient utiliser non seulement le GPS, mais aussi Galileo, Beidou ou GLONASS, ainsi que des systèmes inertiels. Si l'un des signaux présente une anomalie, les autres font office de vérification.
2. Validation du signal: Analysez l'intensité du signal, les décalages de fréquence Doppler, les heures d'arrivée et la géométrie des satellites. Si plusieurs satellites semblent provenir de la même direction ou si les décalages Doppler ne correspondent pas au mouvement attendu, c'est un signal d'alarme.
3. Signaux cryptés: Alors que le GNSS militaire dispose de canaux cryptés, les systèmes civils peuvent encore utiliser des signaux semi-authentifiés tels que L'OS-NMA de Galilée (Open Service Navigation Message Authentication).
4. Repli de la navigation inertielle: Lorsque les données GPS sont perdues ou incohérentes, les drones doivent s'appuyer sur les UMI pour maintenir un positionnement à court terme.

A partir d'un gestion perspective :

• Clôtures électroniques peut empêcher les drones de pénétrer dans les zones sensibles.
• Formation est essentiel - les pilotes doivent reconnaître les signes d'usurpation d'identité comme les changements de cap soudains ou la dérive en l'absence de vent.
• Enregistrement des vols doit capturer les données des signaux GNSS, les décalages Doppler et les horodatages. Cela facilite l'analyse après le vol et l'application de la loi en cas de suspicion d'usurpation d'identité.

En fin de compte, c'est une question de redondance. Aucune solution unique ne peut empêcher complètement l'usurpation d'identité, mais la combinaison de la détection et de la navigation de secours donne aux drones une chance de se battre.

Conclusion

Les attaques par usurpation d'identité ne brisent pas les drones, elles les induisent en erreur. C'est ce qui les rend dangereuses. Avec le bon équipement et les bonnes connaissances, un attaquant peut prendre le contrôle sans jamais toucher le drone. Mais comme je l'ai vu dans des déploiements réels, avec une conception intelligente et des défenses en couches, les drones peuvent repérer les mensonges. Dans un monde où la navigation est primordiale, la confiance dans les signaux fait désormais partie de la survie des drones.