Wir werden uns einige Arbeiten ansehen, die ich zum Thema GPS, äh, globales Positionierungssystem, durchgeführt habe. Und woher Sie das wissen, ist natürlich Ihr Smartphone oder Ihr Navigationsgerät. Das funktioniert so: Man kann die Entfernung zwischen sich und den Satelliten messen. Und wenn Sie wissen, wie weit vier dieser Satelliten von Ihnen entfernt sind, dann können Sie Ihre Position auf dem Globus berechnen. GPS funktioniert so: Es sendet ein Signal aus, das bei der Positionsbestimmung hilft. Aber es enthält auch darüber hinaus kodierte Daten. Die Übertragung erfolgt sehr langsam, nur mit 500 Bit pro Sekunde. Also etwa tausendmal schneller als die langsamsten Modems, mit denen die Leute aufgewachsen sind. Es genügt jedoch, Daten zu senden, die Ihnen mitteilen, wo sich jeder Satellit zu jedem Zeitpunkt befindet . Und das ist unerlässlich, denn man kennt nur die Entfernung. Wenn Sie also wissen wollen, wo Sie sich befinden, müssen Sie wissen, wo die anderen sind. Aber da ist noch einiges andere drin. Einiges davon ist uns bekannt, es geht also um den Zustand des Satelliten. Also, es sagt dir, ob du darauf achten solltest . Es gibt Ihnen auch Auskunft darüber, um welchen Satellitentyp es sich handelt. Das sagt Ihnen etwas über die Atmosphäre, sodass Sie gegebenenfalls Korrekturen vornehmen können. Aber eine Formulierung stach mir besonders ins Auge: „Nach Ermessen des Einsatzkommandos“. Es steht zwar „SMS“, aber sonst nichts über deren Inhalt . Und das ist normalerweise nichts, was auf Ihrem Smartphone oder gar auf Standard-GPS-Chips verfügbar sein wird. Äh, aber wenn Sie einen softwaredefinierten Receiver haben, dann können Sie ihn bekommen. Also, ähm, die hatte ich von anderen Projekten. Ich habe mir eine GPS-Antenne besorgt und dann die passende Software heruntergeladen, um die GPS-Daten zu erhalten, und da sah ich diese Meldungen, die auf den ersten Blick zufällig aussehen. Und das ist tatsächlich ziemlich ungewöhnlich. Zufällige Daten findet man in der Natur nicht. Entweder hat jemand die Daten zufällig generiert oder es handelt sich um verschlüsselte Daten. Aber so oder so fand ich es interessant. Und ein Großteil meiner Arbeit an anderen Projekten wie dem Tor-Projekt dreht sich darum, verschlüsselte Daten verständlich zu machen und insbesondere den Datenverkehr zu analysieren. Man nutzt also die Muster in diesen verschlüsselten Daten, um herauszufinden, was sie bedeuten und was sie über das System aussagen. Also, wie oft es sich ändert, wie groß es ist, woher es kommt – all diese Metadaten können Ihnen tatsächlich mehr Informationen liefern, als Sie allein aus dem Inhalt gewinnen können. Die GPS-Terminologie lautet Frames. Und ähm, jedes Einzelbild ist in ein Unterbild unterteilt. Und dann werden einige Unterrahmen in Seiten unterteilt. Die Daten, die uns interessieren, befinden sich also auf einer dieser Seiten. Deshalb wird es relativ selten versendet. Es wird nur ab und zu einmal verschickt . Das ist aber kein Problem, denn man braucht es ja nicht ständig. Und wir haben festgestellt, dass es sich einmal täglich ändert, manchmal auch seltener. Also habe ich für den Einstieg den softwaredefinierten Empfänger verwendet . Und das bescherte mir eine Handvoll ähm besonderer Nachrichten, die man von meinem Haus aus sehen konnte. Ähm, aber mit nur wenigen Nachrichten lässt sich im Bereich der Verkehrsanalyse oder Kryptoanalyse kaum etwas anfangen. Du brauchst eine Menge. Ich konnte also auf ein Archiv von GPS-Nachrichten zugreifen, die seit 2007 in einem Archiv in Potsdam gespeichert waren. Und dann führen Sie die Analyse durch. Und äh, wir hatten einen Studenten am UCL, der viel Arbeit in die Entwicklung dieses Archivs investiert hat. Dann hat er sein Studium abgeschlossen und sich größeren und besseren Dingen zugewandt. Also übernahm ich die Kontrolle, extrahierte die Nachrichten und suchte dann nach Mustern darin. Und meine erste Frage war dann: Worauf haben sie denn genau geachtet? Das ist immer das Beste, was man mit Daten machen kann. Und sie sehen irgendwie willkürlich aus. Es handelt sich nicht um völlig zufällige Bits, sondern die GPS-Spezifikation besagt, dass nur bestimmte Zeichen zulässig sind. Aus dieser Liste zulässiger Zeichen ergibt sich also ein ziemlich zufälliges Bild. Das ist nur ein Gefühl. Wenn man wirklich verstehen will, ob etwas zufällig ist, muss man statistische Berechnungen anstellen. Es besteht eine interessante Übereinstimmung zwischen dem Informationsgehalt einer Nachricht und ihrer Zufälligkeit sowie ihrer Komprimierbarkeit. Je besser etwas komprimierbar ist, desto weniger Information ist darin enthalten. Das ist also tatsächlich eine der Definitionen dessen, was es bedeutet, Information zu sein. Und wir messen das als Entropie in Bits. Ich verwende die Technik namens PPMD. Dabei nimmt man seinen Nachrichtenkorpus, lässt eine Nachricht weg, komprimiert ihn und fügt diese Nachricht dann wieder ein, um zu sehen, wie stark er anwächst. Wenn es nur geringfügig zunimmt, enthält es sehr wenige Informationen, und das würde der Fall sein, wenn es sich anhand dessen, was man zuvor gesehen hat, recht einfach erraten ließe. Wenn der Wert aber sprunghaft ansteigt, dann deutet das darauf hin, dass diese Nachricht viele Informationen enthält und dass es sich um eine ziemlich überraschende Nachricht handelt. Ich habe also jede der Nachrichten in einem Diagramm dargestellt und daraus ein Histogramm erstellt. Das Ergebnis zeigt, dass die Nachrichten fast vollständig so verteilt sind, wie man es erwarten würde, wenn sie zufällig ausgewählt würden, aber eben nicht ganz. Manche Nachrichten sind viel vorhersehbarer, als man erwarten würde, und einige Nachrichten sind viel überraschender, als man erwarten würde, wenn sie zufällig generiert würden. Und so habe ich mir angesehen, was diese Nachrichten beinhalteten . Diejenigen, die sehr überraschend waren, ähm, nennen wir sie Wächter, waren zum Beispiel nur Nullen, oder ähm, nur Leerzeichen, oder äh, binär 101010, und das erwies sich als ein sehr wichtiger Wert. Weitaus vorhersehbarer als erwartet waren die Nachrichten, die einige Zeichen aus zuvor gesendeten Nachrichten enthielten. Sie waren also nicht mehr identisch wie zuvor. Falls sie mit den vorherigen identisch waren, habe ich diese einfach entfernt . Ich schaue mir nur eindeutige Nachrichten an. Wenn sie aber fast gleich, aber nicht ganz gleich wären, dann enthielte die Variable im Sinne der Information weniger Informationen, was aber eigentlich sehr überraschend wäre, denn wenn die Daten zufällig wären, würde man so etwas nie erwarten. Wenn die Daten perfekt und gleichmäßig verschlüsselt wären, würde man niemals erwarten, diese zu sehen. Es könnte also sein, dass es sich um Fehler handelte, oder es könnte sich um eine Notfallsituation oder etwas Unerwartetes gehandelt haben, das dazu führte, dass das System begann, Meldungen auszugeben, die nicht mehr dieselben wie zuvor, aber fast identisch mit den vorherigen waren. Das war also der überraschende Inhalt. Ähm, eine weitere Möglichkeit, die man mit diesen Nachrichten hat, ist, einfach zu zählen, wie oft sie sich ändern, oder wie oft sie sich pro Tag ändern. Und , grob gesagt, sendet die gesamte Satellitenkonstellation, also etwa 31 Satelliten , gleichzeitig die gleiche Nachricht . Und dann wechseln sie alle innerhalb kurzer Zeit zu einer neuen Botschaft. Die Zeitspanne, in der die Konstellation eine Botschaft sendet, hat sich jedoch im Laufe der Zeit verändert. Das begann damit, dass ich Daten über etwa 3,7 Tage pro Nachricht hatte. Dann geschah etwas auf diesem Graphen. Man kann erkennen, dass sich am 26. Mai 2011 etwas verändert zu haben scheint. Aber auch hier handelt es sich nur um ein Gefühl, ob sich etwas verändert hat oder nicht. Um die Aussagekraft zu erhöhen, müssen Sie einige statistische Tests durchführen. Die von mir verwendete Methode heißt kumulative Summe und zeigt an, wann sich die Daten vor und nach der Berechnung verändert haben. Und tatsächlich ist das Muster, das da zu sein scheint, auch tatsächlich vorhanden. Ungefähr Ende Mai 2011 geschah etwas . Und nach diesem Zeitraum begannen die Nachrichten sich deutlich schneller zu verbreiten. Statt 3,7 Tagen pro Nachricht waren es also nur noch etwa 1,8 Tage pro Nachricht. Das warf auch die Frage auf, was dann geschah. Und äh, es gibt sehr wenig geschrieben über [räuspert sich] die Funktionen von GPS, außer denen, die zur Positionsbestimmung verwendet werden, aber es gab eine Präsentation von jemandem, der am GPS-System selbst arbeitet. Und er sprach über die drahtlose Verbreitung und die drahtlose Umcodierung. Das System, das die meisten Menschen für GPS verwenden, benötigt also keine Verschlüsselungs- oder Entschlüsselungsschlüssel. Das Signal ist da draußen, die Dokumente sind veröffentlicht, Sie laden die Daten herunter, Sie können Ihre Position ermitteln. Das Militär hat ein anderes System. Es nutzt dieselben Satelliten, aber es verwendet verschlüsselte Daten. Und das wird für zwei Zwecke genutzt. Eine Möglichkeit ist, mit dem Spoofing aufzuhören. Da die GPS-Signale öffentlich sind, kann man nicht nur vorhersagen, wo man sich laut den Signalen an seinem jeweiligen Standort befindet, sondern auch, wie die Signale an jedem anderen Ort der Welt aussehen würden. Und die Signale sind außerordentlich schwach. Es handelt sich wahrscheinlich um die schwächsten Signale, die man sich vorstellen kann. Ähm, wenn es gesendet wird, hat es ungefähr die gleiche Leistung wie eine schwache Glühbirne. Und wenn es die Erde erreicht, ist es nahezu vernachlässigbar. Es ist erstaunlich, dass du es überhaupt einfangen konntest . Das bedeutet aber, dass man, selbst mit einem sehr kleinen Sender, das Satellitensignal problemlos übertönen kann. Wenn Sie also wissen, wie das Signal an einem anderen Ort aussehen würde, und Sie dieses Signal aussenden, dann beginnen Sie, GPS-Empfänger zu verwirren. Genau solche Dinge befürchtet das Militär in Konflikten. Sie haben also ihr verschlüsseltes System entwickelt, bei dem man nicht nur etwas über die Satelliten wissen muss , sondern auch diesen Verschlüsselungsschlüssel kennen muss, und dieser Verschlüsselungsschlüssel wird nur an die richtigen Personen verteilt, also an die USA und ihre Verbündeten. Und das macht Spoofing viel, viel schwieriger. Es erschwert auch das Stören des GPS-Signals, denn wenn man nicht weiß, wie das Signal aussehen wird, ist es schwieriger, mit hochpräziser Störtechnologie weitere Signale zu erzeugen. Das funktioniert also ganz gut, aber irgendwie muss man dafür sorgen, dass die Schlüssel den richtigen Leuten, aber nicht den falschen Leuten, in die Hände fallen. Man kann sie also nicht einfach ins Internet stellen. Man muss physisch zu allen GPS-Empfängern gehen, die Daten darauf laden und das dann immer wieder tun , weil sie sonst verloren gehen. Mitglieder können eurer Allianz beitreten, Mitglieder können eure Allianz verlassen, daher müssen Schlüssel eine relativ kurze Lebensdauer haben und regelmäßig ersetzt werden. Dieses Problem wird zunächst als Schlüsselverteilung bezeichnet, und wenn dann neue Schlüssel an verschiedene Personen verteilt werden müssen, nennt man das Neuschlüsselung. Und das geschah früher ausschließlich mit diesen aufgehübschten USB-Sticks, die an diese Geräte angeschlossen wurden. Aber das ist natürlich ziemlich arbeitsintensiv. Das vorgeschlagene Verfahren zur drahtlosen Verteilung und Umcodierung von Funksignalen sieht also vor, dass dies drahtlos, also über Funk, erfolgen kann. In der Präsentation wurde jedoch nicht erwähnt, wie die Schlüssel verteilt wurden. Unbekannt war jedoch, welcher Mechanismus zum Einsatz kam. Also, handelte es sich um dieselben Satelliten, um verschiedene Satelliten, welche Frequenz wurde verwendet, da GPS mehrere Frequenzen nutzt und so weiter. Was aber wirklich auffiel, war, dass 2011 das Jahr war, in dem die Einführung des Systems angekündigt wurde, und 2011 war auch das Jahr, in dem wir diesen drastischen Wandel der Botschaften erlebten. Nicht nur die Frequenz der Nachrichten änderte sich, sondern es gab auch ein ganz bestimmtes Ereignis im Inhalt, nämlich die Rückkehr zum erwähnten Wächter, diesem 101010. Was also geschah, war Folgendes: Am 26. Mai stellten alle Satelliten die Übertragung ihrer zufälligen Daten ein. Und sie begannen genau um Mitternacht am 27. Mai mit der Übertragung von 10101010 und so weiter, danach wechselten sie wieder zur Übertragung von Zufallsdaten. Aber zufällige Daten werden schneller verarbeitet als zuvor. Dies war also offensichtlich ein Ereignis im Bereich GPS. Es entspricht sehr genau dem, was als drahtlose Verteilung und Umcodierung erwähnt wurde. Und deshalb glaube ich, dass die Nachrichtenübermittlung innerhalb von GPS wahrscheinlich der Mechanismus ist, durch den die Schlüsselneucodierung und -verteilung erfolgt. Ich bin mir nicht sicher, es könnten auch andere Dinge sein. Journalisten haben das Militär gefragt, was die Antwort ist. Es gibt erwartungsgemäß keine unmittelbare Reaktion, aber ich denke, das ist so ziemlich der stärkste Beweis, den man aus einer Verkehrsanalyse dafür ziehen kann, dass genau das der Fall ist . Und natürlich wäre das, nun ja, vielleicht nicht ganz selbstverständlich, aber das Sentinel-Ereignis, von dem Sie schon einmal gesprochen haben, für die Menschen völlig unsichtbar gewesen, wenn sie nicht diese spezielle Frequenz, nicht die Frequenz an sich, sondern einen Teil des Signals überwacht hätten. War das fair? Ja . GPS-Empfänger ignorieren also einfach Nachrichten, die sie nicht verstehen müssen. Und GPS-Empfänger sind hauptsächlich für die Positionsbestimmung, aber auch für die genaue Zeiterfassung konzipiert. Und das ist für beides nicht relevant, also wird es einfach ignoriert. Die höherwertigen Receiver verfügen über Debugging-Funktionen, mit denen man dies sehen kann , aber auch diese werden ignoriert werden. Ähm, wir haben zwar einige Fälle gesehen, in denen GPS-Empfänger Fehlfunktionen aufwiesen, als ungewöhnliche Daten auftauchten. Und das war in diesem Fall, soweit ich weiß, nicht der Fall, aber das 101010-Muster ist interessant, weil es in der Spezifikation eigentlich nicht zulässig ist , es stellt einen Verstoß dar. Und es gab auch andere Fälle, in denen andere Bereiche in GPS dasselbe Sentinel-Muster aufwiesen. Und die Receiver sind abgestürzt. Es gab also einen Vorfall, bei dem GPS- Empfänger aus einem ähnlichen Grund nicht richtig funktionierten, aber nicht aus dem gleichen Grund. Für den durchschnittlichen Empfänger wäre dies einfach unbemerkt vorübergegangen . Ich habe außerdem geprüft, ob es von den GPS-Betreibern eine Ankündigung gab, dass etwas im Gange sei, und das gab es nicht. Sie machen jeden Tag Bekanntmachungen, um über den Zustand des Systems zu sprechen, darüber, was passieren wird und was passiert ist. Da sind viele Informationen drin, aber diese Zeiträume und auch andere Muster, die mir aufgefallen sind, werden in der veröffentlichten Dokumentation, die sie auf der Website anbieten, nicht besprochen. Mhm. Es besteht also der Verdacht, dass es wahrscheinlich etwas mit diesem Schlüssel zu tun hat, aber natürlich werden wir es nie erfahren. [Gelächter] Ja, das wissen wir ganz sicher nicht. Vielleicht gibt es ja ein Leck. Vielleicht werden sie es ankündigen. Ich glaube nicht, dass es unbedingt geheim sein muss. Wenn Militärs über ihr Geheimhaltungssystem sprechen , gehen sie natürlich davon aus, dass alles geheim ist, denn in diesem Kontext kann eine übermäßige Geheimhaltung kaum schaden . Eine Veröffentlichung könnte schädlich sein , oder zumindest muss sorgfältig geprüft werden, ob sie sicher ist. Vielleicht werden diese Informationen also veröffentlicht. Vielleicht wird es ja durchgesickert. Aber ein Grund, warum ich mich frei fühlte, darüber zu sprechen, ist, dass ich mit nichts, was ich getan habe, in der Lage war, auch nur eine dieser Nachrichten zu entschlüsseln. Und selbst in Fällen, in denen ich ungewöhnliche Muster entdeckte, die auf Fehler hindeuten könnten, gehören diese längst der Vergangenheit an. Die für das GPS verwendeten Schlüssel sind eine Woche lang gültig. Die Schlüssel sind also schon lange irrelevant, als ich dies veröffentlichte. Und nur eine Frage zum Thema Schlüssel. Es handelt sich also um verschlüsselte Daten zur Verschlüsselung von Schlüsseln, die wiederum zur Verschlüsselung anderer Daten dienen. Stimmt das? Ja . Ähm , ich frage mich also, wie sie an die Schlüssel dafür kommen. Die Schlüssel müssen also irgendwie zunächst auf diese Geräte geladen werden. Im alten System hatten die Schlüssel eine Lebensdauer von einer Woche und mussten daher regelmäßig ausgetauscht werden. In diesem Fall können die Schlüssel eine viel längere Lebensdauer haben, da sie nicht Schlüssel zur Identifizierung des Signals sind, sondern Schlüssel zur Entschlüsselung des Schlüssels zur Identifizierung des Signals, oder vielleicht sogar noch weitere Indirektionsebenen. Das könnte also folgendermaßen funktionieren: Einige Schlüssel gehen an das US-Militär, ein anderer Schlüssel an die NATO und ein weiterer Schlüssel an die Verbündeten, die in diesem Zeitraum mit ihnen zusammenarbeiten. Und die Sendung, die mit diesen speziellen Nachrichten ausgestrahlt wird, wird dann der heutige GPS-Schlüssel sein, der mit allen drei Schlüsseln verschlüsselt ist. Wenn es dann aber zu einem Zerwürfnis mit den Personen kommt, mit denen sie derzeit zusammenarbeiten, dann verteilen sie nicht den mit drei Schlüsseln verschlüsselten Schlüssel, sondern nur den mit zwei Schlüsseln verschlüsselten Schlüssel. Und nun können auch diese anderen Personen, obwohl sie über einen gültigen Schlüssel verfügen, keinen Zugriff mehr auf das Signal erhalten. Es gibt also viele komplizierte Tricks, mit denen man diese Art der Schlüsselverteilung realisieren kann, aber so ungefähr könnte es funktionieren, und aus diesen Präsentationen lassen sich einige Hinweise darauf ableiten, dass dies die Art von Entscheidungen ist, die getroffen werden. Und das stimmt auch, aber auf dieser Ebene, wenn Shawn und ich genau nach Norden gehen und unsere Winkel zum Äquator exakt gleich halten, dann bleibt die natürliche Krümmung der Erde, solange man …