Une campagne de terrain évalue les vulnérabilités des réseaux 5G

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La technologie de réseau mobile de cinquième génération, ou 5G, est à la mode ces jours-ci. Par rapport à la 4G, cette nouvelle façon de connecter des appareils sans fil aux réseaux cellulaires est conçue pour fournir des débits de données plus élevés, une latence ultrafaible, une fiabilité améliorée, une configurabilité étendue, une capacité et une disponibilité réseau accrues et une connectivité entre un plus grand nombre d'utilisateurs.

Le ministère américain de la Défense (DoD) aimerait tirer parti de ces avancées commerciales dans ses systèmes de communication, mais la 5G, comme ses prédécesseurs, manque de fonctionnalités de sécurité suffisamment robustes. Pour les applications militaires, la connectivité sans fil rend les communications vulnérables à une détection indésirable (identifiant la présence de signaux), à une géolocalisation injustifiée (déterminant l'origine des signaux) et à un brouillage délibéré (entravant la transmission et la réception des signaux). Avant que le DoD puisse exploiter pleinement la technologie 5G, les vulnérabilités des réseaux doivent être identifiées, quantifiées et atténuées.

"Pour les communications commerciales, vous pouvez vous inquiéter un peu des interférences, mais vous ne craignez pas que quelqu'un cherche intentionnellement à vous trouver et perturbe vos communications, comme c'est le cas dans l'armée", explique Nicholas Smith, chercheur au sein du groupe Réseaux tactiques. Group, qui fait partie du domaine R&D des systèmes de communication du laboratoire MIT Lincoln. "L'armée doit également faire face à des scénarios de mobilité plus difficiles, au-delà des personnes marchant ou conduisant, comme les avions voyageant à des vitesses de Mach."

Smith fait partie d'une équipe du Lincoln Laboratory évaluant les vulnérabilités de la 5G et développant des solutions potentielles pour rendre cette technologie de dernière génération suffisamment résiliente pour un usage militaire.

Des montagnes de données

En avril 2022, grâce au financement fourni par le DoD FutureG et 5G Office, l'équipe d'évaluation de la vulnérabilité 5G du Lincoln Laboratory s'est rendue à la Hill Air Force Base (AFB) près de Salt Lake City, Utah, pour mener une campagne de tests en direct au Banc d'essai du réseau 5G récemment ouvert, conçu et installé par Nokia Corporation. L'équipe est parmi les premières à exploiter ce banc d'essai à Hill AFB, qui est l'un des cinq bancs d'essai du DoD FutureG et 5G Office dans des installations militaires américaines servant de sites pour évaluer les capacités et les fonctionnalités des réseaux 5G. Bien que les vulnérabilités de la 5G aient déjà été modélisées, cette campagne de tests a représenté l’une des premières campagnes d’équipe rouge contre la 5G sur le terrain.

Pendant deux semaines, l'équipe a déployé des réseaux d'antennes équipés de GPS connectés à des radios définies par logiciel pour collecter les signaux du réseau, qui ont ensuite été analysés par un serveur informatique autonome. Chaque jour, l'équipe conduisait trois camions, chacun contenant un de ces systèmes de capteurs, vers différents sites de la base et demandait aux liaisons Hill AFB d'ajuster certains paramètres du réseau - par exemple, allumer ou éteindre certaines stations de base, augmenter ou diminuer la puissance des stations de base, ou ajuster les directions de direction du faisceau. À chaque ajustement, l’équipe a collecté des données pour déterminer la difficulté de détecter, géolocaliser et brouiller les signaux 5G. Le terrain montagneux a permis à l'équipe d'obtenir des résultats à différentes altitudes.

Avant de se rendre sur le terrain, l'équipe a effectué une modélisation et une simulation pour préparer son installation expérimentale, en tenant compte de facteurs tels que la distance à laquelle les signaux d'une station de base 5G peuvent être détectés, où placer les capteurs pour obtenir l'erreur de géolocalisation la plus faible et quoi. la meilleure géométrie du capteur est. Ils ont également vérifié les algorithmes utilisés pour la détection et la géolocalisation.

Sur place à Hill AFB, l'équipe a systématiquement détecté les signaux 5G grâce à plusieurs types d'algorithmes de détection, depuis les détecteurs d'énergie généraux (qui mesurent l'énergie, ou la puissance, d'un signal reçu) jusqu'aux détecteurs à filtre adapté plus spécifiques (qui comparent l'énergie d'un signal reçu inconnu à l'énergie d'un signal connu). Ils ont détecté des signaux jusqu'à l'horizon (jusqu'à environ 20 kilomètres et vérifié des distances plus lointaines grâce à la simulation) – une portée très lointaine, en particulier pour un type spécifique de signal appelé bloc de synchronisation de signal (SSB). Le SSB est détectable par conception ; les appareils mobiles doivent détecter le SSB afin de se synchroniser sur l'heure et la fréquence d'un réseau sans fil et finalement accéder au réseau. Cependant, cette détectabilité signifie que le SSB présente une vulnérabilité considérable.