乌克兰卫星电视系统攻击事务清静剖析
宣布时间 2024-05-21一、概述
据外媒报道 ，2024年5月9日 ，黑客对乌克兰的电视频道举行了入侵 ，使得部分乌克兰住民意外寓目到了莫斯科红场的胜利日阅兵直播 。这次攻击影响了StarLightMedia和Inter两家电视台的卫星广播 ，攻击划分在当日上午10点至10点18分、11点27分至11点29分以及中午12点51分至12点55分三个时间段内爆发 。为了应对这一情形 ，相关频道不得不暂时切断卫星信号 。
黑客通过播放莫斯科的胜利日阅兵直播 ，意在撒播特定的政治信息和宣传 ，这种信息战的战术旨在塑造或扭曲乌克兰民众对俄乌冲突的认知 。这种战略可能对乌克兰内部的政治稳固和民意造成影响 ，增添社会破碎 。
近年来网络空间地缘政治化的趋势日益显著 ，针对卫星或电视系统的要害基础设施的清静事务越来越多：
? 2022年2月24日俄乌冲突爆发时 ，笼罩乌克兰地区的美国卫星运营商Viasat遭遇网络攻击 ，导致数千乌克兰用户、数万名欧洲其他地区用户断网 。
? 2023年 ，以色列13频道电视台遭到黑客网络攻击 ，画面被插播巴勒斯坦国旗 。
? 2023年 ，莫斯科国家广播电台和电视频道服务器在遭到黑客入侵后 ，发出了虚伪的空袭警报 。
为此 ，酷游官网ADLab针对这次数字卫星电视系统的攻击事务举行了手艺性剖析 。
二、卫星电视系统架构
图1 卫星电视系统示意
卫星电视系统通讯历程 ，涉及内容的编码、传输和吸收 。这个历程主要可以分为以下几个办法：
（1）内容编辑与编码：拍摄后的原始视频和音频内容需要通过编辑整理成最终的播特殊式 。之后 ，这些内容会被转换（编码）成适合于卫星传输的名堂 。这一步通常包括压缩和编码 ，这样能够镌汰数据的巨细 ，确保它可以有用地通过卫星链路传输 。
（2）上行信号传输：编码后的信号被传输到上行地面站 。这里 ，信号会被进一步处置惩罚 ，并转换为微波信号 ，然后通过强盛的发射天线发射到空中的卫星 。
（3）卫星中继：微波信号抵达地球同步轨道上的卫星后 ，卫星会吸收这些信号 ，并对其举行再放大和处置惩罚 。然后 ，卫星会使用差别的频率（下行信号通常使用与上行差别的频率 ，以避免信号滋扰）将信号重新发送回地球 。
（4）下行信号吸收：地球上的种种吸收站（若有线电视网络的地面吸收站或小我私家的卫星吸收盘）捕获来自卫星的信号 。这些信号经由低噪声放大器(LNA)放大后 ，被转换为电视机或其他装备可以识别和处置惩罚的名堂 。
（5）内容分发与播出：吸收到的信号被送往电视网络或直接传送到用户的电视吸收器 。在电视网络中 ，信号可能会经由进一步的处置惩罚和分发 ，以顺应差别地区或用户群的需求 。
（6）电视吸收：最终 ，观众通过他们的电视或吸收装备寓目这些节目 。这些装备将卫星信号解码 ，转换成音频和视频输出 ，供用户寓目和听取 。
三、数字电视卫星的清静攻击面
卫星电视系统包括地面发射控制系统、星载转发系统和地面吸收系统三大部分 。与卫星相关的攻击面主要包括以下四部分 。
3.1 卫星信号滋扰
信号滋扰是常用的卫星攻击手艺 。攻击者淹没或压制信号、发射机或吸收机 ，滋扰正当传输 。
滋扰已成为卫星服务受损或拒绝服务的主要缘故原由 。黑客使用定向天线 ，输出专门的滋扰信号 ，其功率足以笼罩原始传输的信号 。卫星信号滋扰的两种形式主要是轨道滋扰和地面滋扰 。
3.1.1 轨道滋扰
在轨道滋扰中 ，攻击者通过恶意上行链路站直接向卫星发送笼罩频率波段的信号 。这样卫星会收到混淆的滋扰信号与正当信号 ，因而无法正常事情 。滋扰信号能够笼罩正当传输并阻断其向吸收方的传输 。
针对上行链路的洪泛攻击被以为是最具破损性的攻击 ，由于它能够大面积地影响所有可能的吸收方的通讯 。
上行链路滋扰对卫星的物理影响相对较小 ，由于它可以滋扰卫星在大规模内的传输 ，但只是暂时的 ，并且不会永世损害目的系统 。
针对控制下令的上行链路滋扰可以阻止卫星吸收来自地面的下令 。它还可以针对用户传输的数据 ，从而滋扰吸收方的正常数据的吸收 。
3.1.2 地面滋扰
地面滋扰不是像轨道滋扰那样以卫星自己为目的 ，而是向外地消耗者级卫星天线的偏向发射恶意的卫星信号 。滋扰频率限于特定区域 ，并且仅能够滋扰特定位置的卫星发出的频率 。小型便携式地面滋扰机易于购置和使用；它们在都会地区的射程通常为3-5公里 ，而在农村地区 ，它们的射程可以增添到20公里 。
下行链路滋扰是一种可逆攻击 ，它只影响滋扰机视线规模内的用户 。针对对地面装备的滋扰攻击可能会影响卫星架构的有限部分 ，从而造成稍微损害 。
2006年 ，Robert Kehler中将在美国众议院军事委员会战略步队小组委员会作证时强调 ，美国军方租赁的商业系统已经受到滋扰 。在“伊拉克自由行动”时代 ，对16个月时代商业卫星通讯链路的剖析发明 ，有50起纪录在案的商业卫星通讯滋扰军事通讯的事务；其中五次攻击一定是由仇视滋扰源实验的 。
3.2 卫星流量窃听
与滋扰差别 ，窃听传输允许攻击者会见传输的数据 。只管险些每一个卫星通讯都是加密的 ，可是我们可以从许多果真的信息渠道获得怎样使用现成的产品来阻挡卫星传输 ，无论这些传输是携带卫星广播媒体、卫星电话对话照旧互联网流量 。
2012年头 ，德国清静研究职员证实 ，使用市场上现成的装备 ，只要一台小我私家电脑和一根天线 ，就可以很容易地阻挡和破译卫星电话 。卫星电话运营商接纳了两种加密标准算法 GMR-1和GMR-2来�；ぴ擞痰奈佬堑缁靶藕诺那寰� 。在非洲、中东和北亚的Thuraya卫星电话都接纳了这两种加密算法 。
GMR-1是由GSM标准实现的A5/2算法的变体 。它很容易受到纯密文攻击 。GMR-2标准引入了一种新的加密算法 ，可是它的加密强度不敷 ，只有64bits 。2017年 ，两名中国清静研究专家发明GMR-2算法保存严重缺陷 ，接纳新型实时反转攻击要领 ，险些可以实时破解GMR-2的加密密钥 。研究职员称：“在一个3.3GHzCPU的盘算机平台上 ，我们可以在0.02秒内破解出GMR-2密码 。我们的研究效果再次证实 ，在GMR-2密码标准中保存严重的清静缺陷 ，因此卫星通讯服务提供商应该尽快升级各自所接纳的加密系统 ，以提升通讯的保密性 。”
增强卫星传输数据的加密会带来一系列的问题 。首先是运营本钱的增添；另一个需要思量的因素是对整体性能的影响 。清静专家称加密卫星信号会导致性能下降80% 。
3.3 卫星信号重放攻击
卫星信号重放攻击主要是针对地面站的上行链路信号重放 ，地面发射站的上行链路信号包括卫星控制下令及用户传输数据 。卫星的控制下令是卫星控制指针对卫星的控制手艺 ，包括卫星姿态控制、温度控制、动力控制等 。攻击者提前录制并重放卫星� ？叵铝羁梢晕痹煺庇没Э刂莆佬� ，严重的可以调解卫星的空中姿态 ，注入恶意代码等 。
3.4 高能脉冲攻击
反卫星激光武器可以通过地基或天基向目的卫星发射高功率脉冲 ，高脉冲能量通过卫星吸收天线对卫星内部电子器件造成不可逆的危险 ，可能导致整个卫星测控� ？橥耆� ，造成卫星的拒绝服务 。
四、事务剖析
4.1 卫星先容
乌克兰电视频道StarLightMedia和Inter TV是乌克兰的两大电视台 ，其中StarLightMedia接纳了以色列Spacecom公司的Amos-3及Amos-7卫星举行数字电视卫星广播 。Inter TV接纳了以色列Spacecom公司的Amos-3卫星举行数字电视卫星广播 。
表1 Amos-3卫星基本参数表
图2 Amos-3卫星Ku波段笔直偏向在欧洲笼罩情形
表2 Amos-7卫星基本参数表
图3 Amos-7卫星Ku波段笔直偏向在欧洲笼罩情形
表3 被攻击的卫星电视频道基本参数表
4.2 攻击方法剖析
图4 卫星电视攻击事务现场效果
表4 被攻击的卫星电视频道基本参数表
由于这种攻击手法接纳攻击时间较短 ，但笼罩面及影响面较量大 ，可以影响到乌克兰大面积的领土面积 。接纳卫星信号滋扰攻击的方法 ，由于攻击源头由攻击者控制 ，车载的攻击源可以移动 ，攻击可以在境外差别位置完成 ，很难从源头定位并切断攻击泉源 。
据报道 ，2024年4月17日乌克兰1+1 Media旗下的卫星电视频道也遭受了严重的攻击 ，攻击者滋扰 Astra 4A和Hotbird 13E 星上属于乌克兰电视频道的卫星信号 。这家媒体巨头透露 ，包括其该媒体旗下的39个频道无法会见 ，这对该国媒体基础设施造成了重大攻击 。官方建议接纳其他方法获取电视信号 ，包括 T2、有线、OTT 和基于互联网的平台 ，以减轻未来攻击对卫星广播的影响 。
综合上述剖析 ，我们以为攻击者接纳轨道滋扰的攻击要领举行插播的可能性最大 。
下面我们来剖析一下数字卫星电视插播的原理 。
4.2.1 卫星电视插播的手艺原理
卫星转发器的主要部件是大功率放大器 。Ku波段的功率输出转发器通常接纳行波管放大器或牢靠功放 ，当输入功率小于饱和点时 ，放大器事情在线性区 。
若是输入功率凌驾额定值时 ，功率放大器就进入饱和区或过饱和区 。大功率放大器会泛起非线性效应 。当功率放大器事情在过饱和区 ，其输出功率大大降低 ，并且会泛起功率大的信号挤压功率小的信号的情形 ，并陪同泛起大宗噪声和误码率 。
4.3 卫星滋扰攻击溯源手艺
针对上行信号的滋扰攻击 ，可以通过“双星定位”手艺等手艺来追溯攻击者的方位 。“双星定位”的原理就是使用两颗运行在地球同步轨道的卫星和用户之间的三角关系 ，来确定用户在地球外貌的位置 。双星定位系统可以实现对一个有限区域内的导航定位 。双星定位主要涉及到地面吸收站及两颗在轨卫星及卫星信号攻击者 。在攻击者发送滋扰信号的时间 ，卫星地面吸收站凭证两颗在轨卫星的位置及两颗卫星吸收到攻击者发送的统一信号的时间差 ，可以盘算出攻击者到两颗卫星的距离（星户距） 。凭证卫星地面吸收站的地心坐标 ，推算出攻击者到地心的距离 。凭证同步轨道卫星1 ，卫星2 ，地面吸收站的地心坐标 ，就可以盘算出攻击者的其时的三维位置 。
图6 双星定位溯源示意
五、清静提防建议
网络空间是地缘政治的映射 。随着国际形势的转变 ，卫星或电视系统的要害基础设施面临严重的清静挑战 。我们仍需要在以下方面增强事情：
（1）增强卫星通讯的抗滋扰能力
通讯抗滋扰手艺较量有用的要领是接纳扩频通讯 。凭证扩频的方法差别 ，主要分为直接序列扩频（DS）、跳频（FH）和跳扩团结等方法 。
法国商业卫星机队运营商欧洲通讯卫星组织在其推出的Eutelsat8 West B卫星上安排了实验性尖端电视频道滋扰缓解功效 。欧洲通讯卫星组织在卫星吸收天线后面装置新一代变频器能够在不影响用户终端吸收的下行链路频率的情形下更改上行链路信号的频率 ，这意味着卫星可以在被恶意上行链路信号滋扰时 ，地面发射台和卫星吸收机可以举行同步变频 ，包管了服务的稳固性 。
别的 ，在地面卫星信号上行站也可接纳功率较大的发射机和高增益发射天线来增添广播电视节目的上行功率 ，使滋扰小于正常信号 ，进而抵达强功率压制效果 。
2023年底, 我国发射的中星6E卫星在自主可控的基础上 ，接纳多种步伐提升卫星抗滋扰能力 ，并优化转移轨道程序控制计划 ，确守卫星清静 ，包管广播电视节目清静传输 。
（2）增强卫星信号传输链路、地面传输链路的清静监测 。
当不法电视信号插播时 ，由于TS传输信号的编码结构 ，复用结构等参数都会爆发突变 ，在输出侧解码时会泛起短时间的马赛克及黑屏征象 。地面吸收站通过对码流或音视频质量的实时监控可以发明异常并报警 。
（3）运用卫星通讯加密手艺 ，包管播出内容清静 。
通过对卫星电视的上行数据及控制信号的加密 ，可以有用避免插播攻击及敏感信息泄露 。由于上行数据是加密的 ，吸收端收到加扰视频数据后需要解扰解码后才华准确显示 。若是解密不乐成则会拒绝显示电视视频内容 。
在这种情形下 ，攻击者需要获得密钥才华提倡插播攻击 ，不然只能造成黑屏的攻击效果 。凭证卫星电视单点发射多点吸收的特点 ，合理地运用公钥系统手艺可以很好地包管了内容的清静 。
（4）增强素材泉源、EPG、第三方CP、OTT直播的管控 ，从输入侧减低危害隐患 。
关于节目制作的素材 ，我们要做到素材泉源都要先举行清静杀毒检测 ，关于泉源不明的素材坚决不使用 。
由于OTT传输由于接纳互联网传输 ，容易受到网络攻击 。关闭OTT直播通道 ，关闭不清静的内容入口 ，包管电视撒播的清静 。
EPG（电子节目指南系统）、CP（第三方内容提供商）这些影响到清静播出的第三方系统往往是我们防御的薄弱环节 ，容易成为攻击者的目的 。
（5）强化网络界线防护,在网络要害节点安排上网行为管理、入侵防御检测、界线防火墙等清静装备 ，有用拒绝非授权会见 ，自动防御阻断外部攻击 。
2015年4月8日晚间 ，法国电视5台（TV5 Monde）法语频道受到黑客攻击 。
法国电视5台向媒体先容说 ，8日晚10时左右 ，袭击从电视台的社交网络最先 ，紧接着 ，电视台内部信息系统以及全球规模内的发射台同时陷入瘫痪 。事情职员在两小时后恢复了对社交网络的控制 ，但直到9日早上 ，电视台网站仍无法使用 ，电视节目也只能在部分地区播放 。
[1]https://news.china.com/socialgd/10000169/20240510/46499879.html
[2]https://www.infosecinstitute.com/resources/scada-ics-security/hacking-satellite-look-up-to-the-sky/
[3]http://www.xinhuanet.com/science/2022-08/19/c_1310654162.htm
[4]https://m.spacechina.com/n2014789/n2014809/c3972913/content.html
京公网安备11010802024551号