Mažiau žinoma gali būti tai, kad visų mūsų gyvenimai nuo šios sistemos priklauso ne tik pasiklydus miške. Mobiliojo ryšio operatorių bazinės stotys naudojasi šia sistema nukreipdamos telefono skambučius, bankomatai ir kasos ja naudojasi atlikdamos finansines operacijas, elektros tinklai ja remiasi siųsdami elektros srovę į gyventojų namus, akcijų biržose pagal šią sistemą reguliuojami akcijų pirkimai bei pardavimai. Ir ta sistema yra kur kas labiau pažeidžiama, nei mums norėtųsi tikėti.
„Kalbant apie ekonomikos infrastruktūrą, nemanau, kad plačioji visuomenė suvokia, kiek GPS signalai svarbūs operacijoms bankomatuose ir kituose finansinių operacijų taškuose JAV bei apskritai visame pasaulyje. Iki kokio lygio galėtume manyti, kad apsigynėme, jeigu priešininkas mūsų ekonomiką galėtų beveik visiškai sugriauti?“, – spalio pradžioje sakė buvęs NASA administratorius Michaelas Griffinas.
Kosminiai laikrodininkai
Pasirodo, laikas labai tiesiogine šio žodžio prasme yra pinigai. Kadangi skaitmeniniai pinigai juda greičiau, nei žmonės galėtų pagalvoti, bankai ir finansinio reguliavimo įstaigos visų finansinių operacijų stebėjimui naudoja laiko žymenis, kurie svarbūs užtikrinant, kad sukčiavimams būtų užkertamas kelias, o pinigai pasiektų tuos žmonės, kuriuos turi pasiekti. Kai išsiimate grynuosius pinigus iš bankomato ar atsiskaitote kortele kavinėje, turi būti nustatomas tikslus finansinės operacijos laikas, kuris užtikrintų, kad, pavyzdžiui, nebūtų viršytas sąskaitos balansas.
Kai išsiimate grynuosius pinigus iš bankomato ar atsiskaitote kortele kavinėje, turi būti nustatomas tikslus finansinės operacijos laikas, kuris užtikrintų, kad, pavyzdžiui, nebūtų viršytas sąskaitos balansas.
Atskiras laikrodukas kiekviename finansines operacijas atliekančiame aparate šiam darbui nebūtų tinkamas, nes ilgainiui net ir pačių tiksliausių laikrodžių rodmenys pradeda skirtis tarpusavyje. Tai gal ir nėra svarbu, kai kalbama apie sutartą pasimatymo laiką kokioje nors kavinėje, tačiau kai atliekamos finansinės operacijos, daugelyje šiuolaikinius standartus atitinkančių elektroninių tinklų registruojamos mikrosekundžių tikslumu, net mažučiai skirtumai gali sumauti visą operaciją.
Ekonominiu požiūriu pati svarbiausia Pasaulinės pozicionavimo sistemos dalis yra nesusijusi su pozicionavimu – tai yra jos gebėjimas padėti visiems pasaulio kompiuteriams sutarti, koks tiksliai yra laikas tą akimirką.
JAV kariuomenės praėjusio amžiaus gale sukurta ir į dangų iškelta sistema pilnu pajėgumu pradėjo veikti 1993 metais. Šiandien ją sudaro 31 palydovas. Kiekviename palydove yra po atominį laikrodį, o tie laikrodžiai tarpusavyje sinchronizuojami remiantis JAV Karinio jūrų laivyno observatorijos didelio tikslumo laikrodžių duomenimis. Telefonai, bankomatai ir kiti įrenginiai laiko signalus gali gauti iš trijų ar keturių palydovu ir pagal šiuos duomenis nustatyti kada tiksliai kiekvienas iš šių signalų buvo išsiųstas bei pagal laiko skirtumų duomenis trianguliacijos būdu nustatyti tikslią įrenginio vietą ant Žemės paviršiaus.
Kaip gi ja nesinaudoti? Ji veikia labai, labai gerai, už ją nereikia mokėti licencinio mokesčio ir ji veikia visame pasaulyje.
Laiko ir pozicijos nustatymo sistema ne tik suteikia JAV kariuomenei už popierinius žemėlapius geresnį būdą orientuotis aplinkoje, bet ir teikia daug naudos civiliams gyventojams per gausybę privačių įmonių. „Kaip gi ja nesinaudoti? Ji veikia labai, labai gerai, už ją nereikia mokėti licencinio mokesčio ir ji veikia visame pasaulyje“, – sakė Atsparios navigacijos ir laiko fondo (Resilient Navigation and Timing Foundation) prezidentas Dana Gowardas.
Amerikietiškų palydovų sistema yra pagrindinis duomenų apie tikslų laiką ir poziciją šaltinis, tačiau panašias sistemas vysto ir kitos valstybės – Europos Sąjunga turi „Galileo“, Rusija – GLONASS, Kinija – „BeiDou“, o taip pat teikiamos mažesnės apimties regioninės palydovinės navigacijos paslaugos, kurios visos kartu vadinamos GNSS – Globalinės navigacijos palydovinėmis sistemomis.
Laiko panaudojimas
Būtų ganėtinai sunku nurodyti kokią nors reikšmingą skaitmeninę infrastruktūrą, kurios veikime nebūtų naudojamos GNSS. Kadangi mobiliajam ryšiui išskirtos dažnių juostos yra ganėtinai ribotos, bazinės ryšio stotys negali tiesiogiai transliuoti elektromagnetinių bangų viena į kitą – susidarytų milžiniškos duomenų grūstys ir trukdžiai. Tad šie tinklai efektyviai išnaudoja dažnius labai tiksliu laiku abiem kryptimis siunčiamų duomenų pliūpsniais, o intervalai tarp šių pliūpsnių būna per trumpi, kad žmonės tą suvoktų. Netgi laidinių tinklų pralaidumas yra priklausomas nuo sutarimo dėl to, kas yra tikslus laikas.
Investuotojai milijonus dolerių skiria tobulinti algoritmus ir ryšių sistemas, kad jų atliekamos pirkimo bei pardavimo operacijos įvyktų mikrosekundėmis greičiau nei konkurentų, tačiau visas šis vargas nueitų perniek, jeigu nebūtų įmanoma sutarti, kada tiksliai buvo atlikta kiekviena iš šių operacijų.
Niujorko akcijų birža savo laiko matavimą grindžia GNSS antenos, esančios ant Naujojo Džersio tarnybinių stočių „fermos“ pastato stogo – pagal tos antenos siunčiamus rodmenis nustatomas visų finansinių transakcijų – taip pat automatiškai atliekamų kompiuteriais – laikas. Investuotojai milijonus dolerių skiria tobulinti algoritmus ir ryšių sistemas, kad jų atliekamos pirkimo bei pardavimo operacijos įvyktų mikrosekundėmis greičiau nei konkurentų, tačiau visas šis vargas nueitų perniek, jeigu nebūtų įmanoma sutarti, kada tiksliai buvo atlikta kiekviena iš šių operacijų.
Netgi šiuolaikinių elektros tinklų veikimas priklauso nuo ultra-tikslios sinchronizacijos būtent reikiamu metu tiekiant energiją vietoms, kur išauga energijos poreikiai, tokiu būdu apsisaugant nuo energijos tiekimo pertrūkių ir nuo pavojingų energijos šuolių. O vardijant šias sistemas, kurioms svarbus tikslus laikas, dar net neprieita prie akivaizdžios pagrindinės GNSS paskirties – rodyti kryptį visų rūšių transportui – nuo lengvųjų automobilių ir sunkvežimių iki lėktuvų ir keleivinio bei krovininio jūrų transporto.
Vairuotojo dilema
Darbuotojams toks darbas stebint „Didžiojo brolio“ akiai nepatiko, tad išmaniausieji iš jų aptiko šį tą įdomaus: GNSS signalą blokuoti yra santykinai paprasta.
Pirmieji GNSS sistemų pažeidžiamumo požymiai pasireiškė darbuotojams maištaujant prieš vadovus. Kai vairuotojai pradėjo GNSS pagalba planuoti savo maršrutus siekiant kuo greičiau nusigauti nuo taško A į tašką B, jų darbdaviai greitai suvokė, kad turi nesudėtingą būdą nuolat stebėti darbuotojų ir įmonės automobilių judėjimą, tokiu būdu, pavyzdžiui, užtikrinant, kad vairuotojai ne snaudžia kur nors stovėjimo aikštelėje, o išvežioja krovinius užsakovams. Darbuotojams toks darbas stebint „Didžiojo brolio“ akiai nepatiko, tad išmaniausieji iš jų aptiko šį tą įdomaus: GNSS signalą blokuoti yra santykinai paprasta.
GPS palydovai virš Žemės sukasi maždaug 20 tūkst. km aukštyje, o jų energijos poreikius patenkina Saulės energijos skydeliai. Kaip palygino D.Gowardas, tai yra ekvivalentiška „40 vatų lemputei, įžiebtai Niujorke, kurią bandoma įžiūrėti iš Kalifornijos“. Iš tikrųjų GPS palydovų signalas yra silpnesnis nei foninis kosminis spinduliavimas, vadinamas „kosminiu ūžesiu“. Ir nors tai nėra teisėta, nereikia itin stiprių techninių įgūdžių norint pasigaminti įrenginį, kuris GNSS naudojamu dažniu transliuotų signalą, kuris būtų pakankamai stiprus, kad „perrėktų“ navigacijos palydovus. Dar mažiau įgūdžių reikia tokį įrenginį įsigyti internete – jie pardavinėjami po kelis šimtus eurų.
2008 m. Niuarko (JAV) Tarptautinis oro uostas pradėjo naudoti GPS signalus kaip pagalbinę priemonę skrydžių kontrolieriams valdyti kylančių ir besileidžiančių lėktuvų kryptis. Ir beveik nedelsiant pastebėjo, kad iš automobilių, važiuojančių greta esančiu itin judriu greitkeliu, sklinda interferencijos. 2012 m., po skundų dėl GPS signalo trikdymo, JAV Federalinė ryšių komisija nustatė, kad oro uosto teritorijoje dirba rangovas, kurio automobilyje įmontuotas GPS ryšio slopintuvas. Rangovui buvo skirta 32 000 JAV dolerių bauda. Dar tais pačiais metais Londono akcijų biržoje pastebėta, kad apie 10 minučių per dieną jie būna praradę prieigą prie tikslaus laiko duomenų – galimai dėl to, kad signalo slopintuvą naudojo vairuotojas.
Jungtinėje Karalystėje veikia prabangių automobilių vagių gauja, kuri, naudodamasi GNSS signalo slopintuvais, užkerta kelią galimybei šiuos automobilius aptikti.
Tokie atsitiktiniai trikdžiai katastrofų nesukėlė, nes namudiniai GPS signalo slopintuvai veikia ribotu nuotoliu. Tačiau pasitaiko ir ne tokių nekaltų nutikimų – Jungtinėje Karalystėje veikia prabangių automobilių vagių gauja, kuri, naudodamasi GNSS signalo slopintuvais, užkerta kelią galimybei šiuos automobilius aptikti.
Ir tai dar ne viskas – GNSS signalus galima ne tik užgožti, bet ir padirbti, manipuliuoti juo taip, kad imtuvui būtų pateikiami klaidingi duomenys. Tokių manipuliacijų neretai ir kariniais tikslais imasi valstybių lygio veikėjai – ypač Rusija ir Šiaurės Korėja. 2011 m. Iranas sugebėjo sugauti amerikiečių bepilotę skraidyklę, kuri į šios šalies oro erdvę nuklydo į Iraną – taip nutiko, kaip manoma, Iranui manipuliavus GPS duomenimis ir taip įviliojus skraidyklę į savo šalies teritoriją. Nors JAV Vyriausybė tai neigia, nepriklausomi ekspertai tvirtina, jog toks skraidyklės vagystės būdas yra iš esmės įmanomas.
Signalais manipuliuoti gali ir paprasčiausi nusikaltėliai. Pavyzdžiui, JAV Nacionalinio saugumo departamentas skelbė, kad GPS signalus padirbinėja narkotikų karteliai, tolyn nuo savęs nukreipiantys stebėjimo veikla užsiimančias bepilotes skraidykles, patruliuojančias ties JAV-Meksikos siena. O Teksaso universiteto (JAV) inžinerijos profesorius Toddas Humphreysas yra įsitikinęs, kad GPS signalų modifikavimas gali suteikti neteisėto pasipelnymo galimybes ir netgi tokius ištisas ekonomikas paveikiančius įvykius, kaip 2010 metų akcijų rinkos griūtis.
Net ir šią akimirką finansų rinkos gali būti veikiamos subtiliu GPS signalų manipuliavimu. Tokių manipuliavimų esmė – neleisti kitiems žmonėms pastebėti, kad tai vyksta.
„Net ir šią akimirką finansų rinkos gali būti veikiamos subtiliu GPS signalų manipuliavimu. Tokių manipuliavimų esmė – neleisti kitiems žmonėms pastebėti, kad tai vyksta“, – sakė D.Gowardas.
Atkreipkite dėmesį – iki šiol visos išvardintos grėsmės GPS signalo naudojimui kyla pačioje Žemėje, jos nebuvo tiesiogiai susiję su palydovais. Bet tai nereiškia, kad patys palydovai yra visiškai saugūs. Juos gali sugadinti ir kosminės šiukšlės, ir kosminiai orai – pavyzdžiui, stipresnis Saulės žybsnis būtų pražūtingas ne tik visoms GNSS sistemoms, bet ir didelei daliai antžeminės elektrinės infrastruktūros. Pagrindinė apsisaugojimo nuo tokios grėsmės priemonė yra rizikos valdymas, planavimas ir maldos.
Pagrindinė apsisaugojimo nuo tokios grėsmės priemonė yra rizikos valdymas, planavimas ir maldos.
JAV kariuomenė taip pat turi ko bijoti – Kinija ir Rusija gali turėti „priešpalydovinių“ ginklų. Tiesa, karinės pajėgos turi galimybių šias grėsmes identifikuoti ir smogti atgal. „Kinetinės atakos prieš GPS palydovus būtų ekstremaliai žalingos, tačiau labai mažai tikėtinos. Kur kas paprasčiau slopinti arba padirbti signalus, nei fiziškai sunaikinti palydovus“, – sakė Saugaus pasaulio fondo atstovas Brianas Weedenas. Ir jeigu tarpvalstybiniai konfliktai pasiektų tokį lygį, kad jau būtų numušinėjami ir palydovai, tai bet kokiu atveju visi turėtume kur kas rimtesnių problemų, nei mobiliojo ryšio sutrikimai ar neveikiantys bankomatai.
Problemos sprendimas
Praėjusiais metais Atsparios navigacijos ir laiko fondas publikavo analizę apie didžiausias grėsmes GPS sistemai, surikiuodamas jas pagal pažeidžiamumą, potencialią žalą, atakoms atlikti reikalingo pasirengimo ir piktybiškumo. Trys didžiausios grėsmės buvo „atsitiktinis“ signalų slopinimas (prisiminkite automobilio su slopintuvu Niuarko oro uoste atvejį) bei potencialus nusikalstamų, teroristinių organizacijų arba priešiškų vyriausybių atliekamas galingų signalus blokuojančių įrenginių panaudojimas.
Sąmoningas arba nesąmoningas signalų blokavimas gali pridaryti milijoninės žalos – ir netgi gali baigtis tragiškai.
„Pirmas dalykas, įvykstantis sutrikus GPS veikimui – visų transporto rūšių sulėtėjimas ir pavojingumo padidėjimas. Tuomet prasideda laikrodžių desinchronizacija įvairiuose paveiktos teritorijos tinkluose. Kadangi šie tinklai yra labai skirtingi, neįmanoma pasakyti, kurie tinklai, kur ir kokia tvarka sutriktų, tačiau žinoma, kad po kurio laiko prasidėtų mobiliojo ryšio, informacinių, finansinių tinklų, griūtis. Akcijų biržos būtų priverstos užsidaryti, nes negalėtų nustatyti, kurie finansiniai veiksmai atlikti anksčiau ar vėliau, neveiktų bankomatai, nes bankai nėgalėtų patikrinti, ar sąskaitoje yra pinigų, ilgainiui gedimai pasireikštų ir elektros tinkluose. Dievai težino, kaip greitai vystytųsi tokia suirutė“, – pasakojo D.Gowardas.
Norint pasiruošti tokioms grėsmėms ekspertai rekomenduoja kurti įstatymus, kurie reglamentuotų kritinės infrastruktūros stiprinimą iki tiek, kad jos galėtų pakankamai patikimai ir tiksliai skaičiuoti laiką praėjus net 30 dienų po GNSS signalų išnykimo.
Bet dar svarbiau būtų sukurti GPS sistemos antžeminę atsarginę kopiją: sukurti dar vieną nematomą laikrodį, kuris veiktų čia, Žemėje. Yra sukurtas netgi tokio laikrodžio modelis „Loran“ (angl. LOng RAnge Navigation) – radijo bokštų tinklas, transliuojantis žemo dažnio signalus, kuriuos būtų galima naudoti navigacijai ir sinchronizavimui. Antrojo pasaulinio karo metais sukurto modelio variacijos buvo naudojamos iki pat GNSS eros pradžios, o tada visa „Loran“ infrastruktūra paseno ir tapo praktiškai nebenaudojama.
2004 m. tuometinis prezidentas George'as W.Bushas pasirašė įsakymą kurti atsarginę GPS kopiją. Atsakymas į šį įsakymą buvo patobulinta „Loran“ versija – „eLoran“. Šios sistemos, galinčios teikti panašias paslaugas, kaip ir GPS, signalas yra kur kas stipresnis ir visai kitame dažnių spektro gale, nei radijo dangų ruožas, kuriuo veikia GPS, tad užblokuoti abi sistemas vienu metu būtų sudėtingiau. Tačiau dėl JAV biudžeto apkarpymų 2008 m. tuometinis prezidento Baracko Obamos administracija atšaukė įsakymą atnaujinti „Loran“.
Tokios sistemos atnaujinimas ir aktyvavimas šiandien kainuotų 500 mln. JAV dolerių – nemažai, bet mažiau nei 547 mln. dolerių, kuriuos kainuoja vienas paskutinės kartos GPS palydovas (o dabartinėje GPS sistemoje yra toli gražu ne vienas palydovas, kurio numatytas teorinis darbo laikas jau seniai baigėsi).
