Practical Spoofing Attacks against Galileo OSNMA with Time-Synchronization Manipulation

Imaginez que vous essayez de trouver votre chemin en utilisant une carte magique et invisible, projetée depuis les étoiles. C'est ainsi que les systèmes mondiaux de navigation par satellite (GNSS), comme le système européen Galileo, fonctionnent pour votre téléphone ou votre voiture. Ils envoient un flux constant de « murmures » numériques indiquant exactement où vous vous trouvez et quelle heure il est. Mais parce que ces murmures sont publics, un farceur sournois pourrait prétendre être un satellite, en criant de fausses coordonnées pour vous mener au mauvais endroit. Pour empêcher cela, le système Galileo a ajouté une fonction de sécurité spéciale appelée OSNMA. Considérez l'OSNMA comme un sceau d'approbation de haute technologie sur chaque message. Il utilise un code secret qui change au fil du temps ; le satellite envoie le message maintenant, mais la clé permettant de déverrouiller et de vérifier ce message arrive un peu plus tard. Si la clé correspond au message, vous savez qu'il est authentique.

Cependant, il y a un piège : pour que ce système de sécurité fonctionne, votre appareil (le récepteur) doit posséder une horloge interne très précise. Il doit connaître l'heure « officielle » suffisamment bien pour vérifier si la clé retardée est arrivée au bon moment. Si votre horloge est très décalée, le système considère que le message est faux et le rejette. Ce document explore une faille astucieuse dans cette règle de vérification de l'horloge. Les chercheurs ont découvert que si un farceur peut manipuler l'horloge interne de votre appareil et envoyer un faux signal en même temps, il peut tromper le système de sécurité en lui faisant croire que tout est parfaitement synchronisé, alors que l'heure et la position sont complètement erronées. C'est comme un voleur convainquant un garde que l'horloge au mur est correcte, tout en lui remettant simultanément une fausse pièce d'identité qui correspond à cette mauvaise heure.

Le Grand Casse de l'Horloge

Dans cette étude, une équipe de chercheurs de l'Université Xidian en Chine a décidé de voir s'ils pouvaient briser le nouveau garde de sécurité du système Galileo. Ils n'ont pas essayé de percer les codes secrets eux-mêmes — ce qui est mathématiquement impossible avec la technologie actuelle. Au lieu de cela, ils ont examiné les règles que le garde utilise pour décider qui entre. Le garde a une règle stricte : « L'heure sur votre montre doit être à moins de 30 secondes de l'heure officielle du satellite. » Si votre montre est décalée de plus de 30 secondes, le garde dit : « Non, vous êtes trop confus pour être digne de confiance », et vous ignore.

Les chercheurs ont réalisé que le garde vérifie seulement si votre montre correspond à l'heure du satellite, et non si votre montre est réellement correcte par rapport au monde réel. Cela a conduit à une stratégie sournoise qu'ils appellent la « Synchronisation Temporelle Artificiellement Manipulée » (ATS - Artificially Manipulated Time Synchronization). Imaginez que vous essayez d'entrer dans un club avec un videur strict. Le videur dit : « Votre montre doit corresponder à l'horloge murale. » Si vous entrez avec une montre réglée sur 14h00 et que l'horloge murale indique 14h05, vous entrez. Mais et si le videur est trompé ? Et si vous changez secrètement l'horloge murale pour 14h00 avant de montrer votre montre ? Maintenant, votre montre de 14h00 correspond à l'horloge murale de 14h00, et le videur vous laisse entrer, même si l'heure réelle est en fait 17h00. C'est exactement ce que les chercheurs ont fait aux récepteurs Galileo.

Les Trois Astuces du Métier

En utilisant cette astuce « ATS », l'équipe a construit trois manières différentes de tromper le système, qu'ils ont testées sur de vrais appareils commerciaux et des récepteurs logiciels open-source.

1. La Relecture Temporelle (TSR - Time-Travel Replay)
D'abord, ils ont tenté une « Relecture Temporelle ». Habituellement, si vous enregistrez un signal de satellite d'hier et que vous le rejouez aujourd'hui, le récepteur le rejette car l'heure du signal (hier) ne correspond pas à l'heure actuelle du récepteur (aujourd'hui). Mais avec l'astuce ATS, les chercheurs ont d'abord piraté l'horloge interne du récepteur pour lui faire croire que c'était hier. Ensuite, ils ont rejoué l'ancien enregistrement. Le récepteur a vérifié l'heure, a vu que son horloge « piratée » correspondait parfaitement au signal « ancien », et a joyeusement accepté la fausse position d'hier. Dans leurs expériences, ils ont réussi à rejouer des signaux datant jusqu'à 150 secondes, et ont même réussi à tromper un récepteur en lui faisant croire qu'il était deux jours dans le passé, tout en recevant le feu vert du système de sécurité.

2. La Falsification de Pièce d'Identité (TSF - Fake ID Forgery)
Ensuite, ils voulaient faire plus que simplement rejouer d'anciens signaux ; ils voulaient créer de nouveaux faux emplacements. C'est l'attaque par « Falsification ». Les chercheurs ont construit un système pour générer des signaux de satellite complètement faux pour un emplacement de leur choix — par exemple, une base secrète au milieu de l'océan. La partie difficile était de rendre les codes de sécurité réels. Comme ils ne pouvaient pas inventer de nouvelles clés secrètes, ils ont utilisé des clés « volées » de diffusions passées (qui sont publiques) pour signer leurs faux messages. En combinant ces anciennes clés avec leur horloge de récepteur piratée, ils ont créé un « Signal Falsifié » qui semblait parfaitement valide. Ils ont réussi à tromper des récepteurs en leur faisant croire qu'ils étaient à des coordonnées fausses spécifiques, comme (20° N, -51° W), et à un moment précis du passé, tout en passant le contrôle de sécurité.

3. La Double Déception (TSDF - Double-Deception)
Enfin, les récepteurs modernes sont intelligents ; ils écoutent deux bandes radio différentes (E1 et E5b) pour s'assurer qu'ils ne sont pas trompés. Si vous falsifiez l'une mais pas l'autre, le récepteur vous attrape. Ainsi, les chercheurs ont créé une « Falsification à Double Fréquence ». Ils ont utilisé deux dispositifs pour diffuser des signaux faux sur les deux bandes simultanément, en veillant à ce que les faux emplacements et les faux temps correspondent parfaitement sur les deux. C'était comme un magicien tirant deux lapins identiques de deux chapeaux différents au même moment. Leurs tests ont montré que même ces récepteurs intelligents à double bande ont été dupés, acceptant la fausse position et l'heure comme authentiques.

Les Résultats et Le Réalité Check

L'équipe a testé ces astuces dans un laboratoire réel en utilisant de vrais récepteurs Galileo de sociétés comme Septentrio et u-blox, ainsi que des logiciels open-source. Les résultats sont clairs : chaque attaque a fonctionné. Les récepteurs ont accepté les faux signaux, ont passé le contrôle de sécurité OSNMA et ont calculé la mauvaise position et la mauvaise heure comme s'il s'agissait de la vérité.

Cependant, les chercheurs ont pris soin de préciser les limites de leur magie. Pour réaliser cela, l'attaquant doit être proche de la victime (à quelques mètres dans leurs tests) et disposer d'un signal assez fort pour étouffer les vrais satellites. Ils ont également noté que l'attaque par « Falsification » ne peut envoyer quelqu'un que vers un lieu à un moment du passé — spécifiquement, un moment pour lequel les clés secrètes ont déjà été révélées. Vous ne pouvez pas utiliser cela pour envoyer quelqu'un à une date future ou à un lieu où les clés n'ont pas encore été partagées.

Le document conclut que bien que la cryptographie du système Galileo soit robuste, la façon dont elle dépend de l'horloge interne du récepteur crée une vulnérabilité. Si un attaquant peut manipuler cette horloge, l'ensemble du système de sécurité peut être contourné. Les chercheurs suggèrent que la résolution de ce problème pourrait passer par l'utilisation de méthodes plus sécurisées pour obtenir l'heure (comme des protocoles réseau cryptés) ou en rendant les clés de sécurité spécifiques à une zone géographique afin qu'elles ne puissent pas être réutilisées ailleurs. Pour l'instant, ils ont montré que le « garde » à la porte peut être trompé si l'« horloge » au mur est truquée.