GPS 전파교란 원리와 공격

GPS (Global Positioning System)

GNSS(Global Navigation Satellite System) 위성을 이용한 전파항법 시스템으로, 수십 개의 위성을 이용하여 전 세계의 모든 지역에 위치와 시각 서비스를 제공하는 시스템으로 GPS는 GNSS의 대표적인 하나로 미 국방성이 개발하였다. GNSS는 지구상으로부터 약 2만km 상공에서 약한 신호를 송신하므로 수신감도가 미약하여 간섭에 취약하다.
 GPS(Global Positioning System) 시스템은 고도 약 2만km, 주기 11시간 58분, 궤도 경사각 55도인 원궤도에 32개의 위성이 사용된다.

• 송출 신호세기(25W), 평균 수신 신호세기(-160dBW, 휴대전화의 1/300)
• 인공위성으로부터의 신호는 원자발진기의 기본주파수 10.23MHz 사용
• (L1 반송파) 중심주파수 1575.42 MHz = 10.23 x 154배, C/A코드, P(Y) 코드, M 코드 등이 신호 송출
• (L2 반송파) 중심주파수 1227.60 MHz = 10.23 x 120배, C/A 코드, P(Y) 코드, M 코드 등이 신호 송출 (군사용)
• (L5 반송파) 중심주파수 1176.45 MHz = 10.23 x 115배, P 타입 코드로 신호 송출 (항공 안전 관련)
• GPS 의사랜덤코드(PRN, Pseudo Random Noise) 각 GPS 위성 마다 다른 의사랜덤수열을 발생시킴으로써 위성 식별 및 거리 계산이 가능하다.

GPS 전파교란 원리

GPS 신호는 약 25,200km 상공에서 25와트(W)의 출력으로 송신되어 지상에서의 수신전력이 극히 미약하여 혼신에 취약하다. GPS 신호 혼신은 약 25,200km 상공의 위성에 설치된 25W 백열전구를 지상에서 관찰하는 상황과 유사하여 공격자가 이보다 강한 빛을 비추면 백열전구 불빛을 식별할 수 없게 되는 원리이다.

GPS 재밍 원리

GPS 공격

(GPS 공격형태) GPS 신호를 재밍, 위조하여 정해진 경로를 이탈하게 하거나 GPS 신호를 교란 및 신호 재밍을 통해 관제(통제) 시스템의 정상적인 통제를 불가능하게 할 수 있다.

• 재밍(jamming)은 GPS 주파수 대역에 큰 신호 전력을 송신하여 GPS 수신기가 GPS 위성신호를 수신하지 못하게 하는 공격으로 재방송(repeat-back jamming)과 같이 위성신호 수신시간 지연으로 거리오차를 발생시키는 공격이 있다.
• 기만(spoofing)은 GPS 위성 신호보다 약간 높은 신호로 GPS 신호와 비슷한 위조된 정보를 방송하여 GPS 수신기가 잘못된 위치와 시각을 계산하도록 하는 공격이다. 상용 GPS의 경우에는 주파수, 코드 및 신호구조가 노출되어 있어 교란이 상대적으로 용이하다. 하이재킹(Hijacking)과 같이 운항 중인 드론의 조종기능을 빼앗고 불법으로 납치하는 방식이 사용되기도 한다.

북한으로부터 GPS 전파교란 발생 현황

북한으로부터 GPS 전파교란 발생 현황

GPS 간섭 분석 프로그램

GPS 간섭 분석 프로그램

GPS 재밍

GPS 재밍 전파교란