Navires fantômes, crop circles et or mou : un mystère GPS à Shanghai

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Par une nuit d'été sensuelle en juillet 2019, le MV Manukai arrivait au port de Shanghai, près de l'embouchure de la rivière Huangpu. Cet affluent achalandé du Yangtsé serpente à travers la ville et comprend le Bund, une zone riveraine historique et un haut lieu touristique. Shanghai serait la dernière escale du porte-conteneurs américain en Chine avant de faire son long voyage de retour vers Long Beach, en Californie.

Alors que l'équipage manœuvrait avec précaution le navire de 700 pieds dans le port le plus achalandé du monde, son capitaine surveillait attentivement ses écrans de navigation. Selon le droit international, tous les navires commerciaux, sauf les plus petits, doivent installer des transpondeurs du système d'identification automatique (AIS). Toutes les quelques secondes, ces appareils diffusent leur identité, leur position, leur cap et leur vitesse et affichent les données AIS des autres navires dans la zone, contribuant ainsi à la sécurité des voies navigables encombrées. Les données de position de ces transpondeurs proviennent des satellites GPS.

Soar.Terre

Selon le Manukai , un autre navire remontait le même chenal à environ sept nœuds (huit milles à l'heure). Soudain, l'autre navire a disparu de l'affichage AIS. Quelques minutes plus tard, l'écran montra l'autre navire de retour au quai. Puis il était dans le chenal et se déplaçait à nouveau, puis de retour au quai, puis reparti une fois de plus.

Finalement, mystifié, le capitaine prit ses jumelles et scruta le quai. L'autre navire était resté immobile au quai tout le temps.

Quand est venu le temps du Manukai pour se diriger vers son propre poste d'amarrage, le pont a commencé à faire écho à de multiples alarmes. Les deux unités GPS du navire - il en transportait deux pour la redondance - avaient perdu leurs signaux et son transpondeur AIS était tombé en panne. Même un système de détresse d'urgence de dernière minute qui s'appuyait également sur le GPS n'a pas pu obtenir de solution.

Maintenant, de nouvelles recherches et des données inédites montrent que le Manukai , et des milliers d'autres navires à Shanghai au cours de l'année dernière, sont victimes d'une nouvelle arme mystérieuse capable d'usurper les systèmes GPS d'une manière jamais vue auparavant.

Ron Eggleton / Marinetraffic.com

Personne ne sait qui se cache derrière cette usurpation, ni quel pourrait être son but ultime. Ces navires pourraient être des sujets de test involontaires pour un système de guerre électronique sophistiqué, ou des dommages collatéraux dans un conflit entre des criminels environnementaux et l'État chinois qui a déjà fait des dizaines de navires et de vies. Mais une chose est sûre : il y a une guerre électronique invisible sur l'avenir de la navigation à Shanghai, et le GPS perd.

Le mystère s'épaissit

Bien que le Manukai finalement amarré en toute sécurité, son capitaine était suffisamment inquiet pour déposer un rapport plus tard dans la journée auprès du centre de navigation de la garde côtière américaine, qui recueille rapports de pannes GPS à l'échelle mondiale.

Toutes les connexions [d'antenne] sont sécurisées et sèches, a-t-il écrit. Il n'y a eu aucun autre problème avec ces unités. [Je] soupçonne qu'un brouillage du signal GPS se produit à ce poste d'amarrage.

En fait, quelque chose de bien plus dangereux se passait, et le Manukai Le capitaine de l'équipe n'était pas au courant. Bien que les signaux GPS du navire américain semblaient initialement avoir été brouillés, lui et son voisin avaient également été usurpés - leur position et leur vitesse réelles ont été remplacées par de fausses coordonnées diffusées depuis le sol. C'est grave, comme 50% de toutes les victimes en mer sont liés à des erreurs de navigation qui provoquent des collisions ou des échouements.

Lorsque les marins perdent simplement un signal GPS, ils peuvent se rabattre sur les cartes papier, le radar et la navigation visuelle. Mais si le signal GPS d'un navire est usurpé, son capitaine - et tous les navires à proximité qui le suivent via AIS - seront informés que le navire est entièrement ailleurs. Les attaques n'ont pas non plus cessé une fois que le Manukai était en sécurité à son quai. Plusieurs fois ce jour-là, son système AIS a signalé qu'il se trouvait à plus de trois milles de distance.

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À l'autre bout du monde de Shanghai, une astuce a atterri sur le bureau de Washington, DC, d'un chercheur du Center for Advanced Defence Studies ( C4ADS ), une organisation à but non lucratif qui analyse les conflits mondiaux et les problèmes de sécurité. La nouvelle information, provenant d'une source de l'industrie du transport maritime, suggérait que quelqu'un usurpait les signaux GPS à Shanghai.

C'était la première fois que C4ADS entendait parler d'usurpation d'identité maritime généralisée sans lien évident avec les Russes. Quelques mois plus tôt, l'organisation avait publié un rapport qui détaille comment la Russie a utilisé le brouillage GPS en Crimée, en mer Noire, en Syrie, en Norvège et en Finlande. Il contenait également des preuves qu'une équipe russe de guerre électronique mobile avait perturbé les signaux GPS lors des apparitions publiques du président Poutine.

Après avoir reçu le conseil, C4ADS a examiné les données AIS, qu'il a achetées à une startup qui enregistre les émissions AIS dans le monde entier. Les analystes ont remarqué que les attaques avaient en fait commencé l'été précédent, augmentant au fil des mois. L'interférence la plus intense a été enregistrée le jour même de juillet où le Manukai Le capitaine du navire a signalé des difficultés, lorsqu'un total de près de 300 navires ont vu leur emplacement usurpé. Alors que la perturbation affectait les navires à travers Shanghai, la plupart de ceux qui avaient été usurpés étaient des navires naviguant sur le fleuve Huangpu.

Et c'était très différent du piratage observé dans les eaux russes, où les navires étaient tous usurpés en un seul point. Les données de Shanghai montraient des navires sautant toutes les quelques minutes vers différents endroits sur des anneaux sur la rive est du Huangpu. Sur une visualisation des données couvrant des jours et des semaines, les navires semblaient se rassembler en grands cercles.

Les chercheurs du C4ADS n'avaient jamais vu de tels motifs circulaires auparavant. Peut-être que des bogues ou des logiciels malveillants dans les systèmes AIS ou GPS des navires étaient à l'origine de cet effet ? Pour exclure cela, ils ont recherché des données provenant d'une autre forme de transport complètement : le vélo.

La Chine compte à peu près autant de vélos que le reste du monde réuni, avec près de 10 millions rien qu'à Shanghai. Certains cyclistes de la ville utilisent des applications de fitness pour smartphone pour suivre leurs trajets. L'un en particulier, Strava, partage un carte thermique mondiale des activités anonymisées des deux années précédentes. En zoomant sur Shanghai, les analystes de C4ADS ont pu voir les mêmes cercles mystérieux au bord de la rivière briller sur la carte thermique de Strava. Les attaques par usurpation affectaient tous les appareils GPS, pas seulement ceux des navires.

Il était temps de chercher une aide extérieure. C4ADS a partagé ses découvertes avec Todd Humphreys, directeur du Laboratoire de radionavigation de l'Université du Texas à Austin et autorité en matière de piratage GPS. Humphreys a examiné les données, mais plus il regardait de près, plus il devenait confus. Pouvoir falsifier plusieurs vaisseaux simultanément dans un cercle est une technologie extraordinaire. Cela ressemble à de la magie, dit-il.

En septembre, Humphreys a montré une visualisation des données lors de la plus grande conférence mondiale sur la technologie de navigation par satellite, ION GNSS + en Floride. Les gens étaient bouche bée quand je leur ai montré ce modèle d'usurpation d'identité, a-t-il dit. Ils ont commencé à l'appeler crop circles.

Une escalade dangereuse ?

Pour comprendre pourquoi les experts sont déconcertés, réfléchissez au fonctionnement du GPS. L'US Air Force maintient une constellation d'au moins 24 Système de positionnement global satellites en orbite autour de la Terre ; il y en a actuellement 31. Chaque satellite diffuse plusieurs codes compliqués générés à partir de sa position et de l'heure actuelle, telle que mesurée par une horloge atomique super précise à bord. Chaque horloge est précisément synchronisée avec celles des 30 autres satellites.

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Un récepteur GPS détectant les signaux d'un satellite ne peut calculer qu'approximativement la distance qui le sépare de ce satellite. Ajoutez les signaux d'un deuxième satellite et il peut réduire considérablement son emplacement. Un troisième satellite lui permet de se situer à une latitude et une longitude données, et un quatrième établit son élévation et l'heure précise. Les signaux provenant de plusieurs satellites augmentent la précision.

Alors que les satellites GPS diffusent plusieurs signaux différents destinés à la fois à un usage militaire et civil, l'AIS s'appuie sur un seul d'entre eux. Ces signaux sont plutôt faibles et peuvent facilement être noyés - brouillés - même par un émetteur modeste au niveau du sol. Ils peuvent également être usurpés par des signaux qui imitent de vrais satellites GPS mais encodent de fausses données de temps et de position.

Lors de l'usurpation d'identité, chaque récepteur à portée reçoit généralement les mêmes faux signaux et se croit donc au même endroit. Bien que cela soit plus grave que de simplement brouiller les signaux GPS, un capitaine alerte remarquerait certainement si tous les navires sur l'écran de navigation sautaient soudainement au même endroit au même moment.

Les crop circles de Shanghai, qui falsifient d'une manière ou d'une autre chaque navire vers un faux emplacement différent, sont quelque chose de nouveau. Je suis toujours intrigué par cela, dit Humphreys. Je n'arrive pas à le faire fonctionner en maths. C'est un mystère intéressant. C'est aussi un mystère qui soulève la possibilité d'accidents potentiellement mortels.

Les capitaines et les pilotes sont devenus très dépendants du GPS, car il a toujours été très fiable, explique Humphreys. S'il prétend fonctionner, ils s'y fient et ne le vérifient pas tant que ça.

Le 5 juin de cette année, le Exécuter 5678 , un cargo fluvial, a tenté de rattraper une embarcation plus petite sur le Huangpu, à environ cinq milles au sud du Bund. le Courir a évité le petit navire mais s'est enfoncé droit dans le Nouvelle gloire (nom chinois : Tong Yang Jingrui), un cargo faisant route vers le nord.

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le Nouvelle gloire puis a perdu le contrôle et a viré dans la berge, disperser les piétons sortir pour une promenade en soirée. Une petite partie de la berge s'est effondrée, mais heureusement, personne n'a été blessé.

Bien qu'il ne soit pas certain que cela se soit produit à cette occasion particulière, les données AIS indiquent que le Nouvelle gloire a été usurpé à Shanghai au moins cinq fois au cours des six mois précédant la collision, dont moins de deux semaines auparavant. Les données montrent également une demi-douzaine d'attaques contre d'autres navires dans la ville le même jour.

Même la police fluviale de Shanghai, la Huangpu Maritime Safety Administration (MSA), a été victime d'attaques par usurpation d'identité presque quotidiennement. Les données montrent que l'un de ses patrouilleurs a été usurpé au moins 394 fois en neuf mois.

Or doux

Une possibilité est que les crop circles soient une escalade dans une guerre électronique frémissante à Shanghai qui a mis en danger des milliers de marins, de passagers et même le fleuve lui-même. Pendant des années, la MSA a suivi et saisi des navires qui, sans brouiller ni falsifier les signaux GPS, ont piraté les transpondeurs AIS qui contribuent à la sécurité des rivières et des ports de Shanghai. Ces navires ont cloné les identités AIS d'autres navires afin d'entrer et de sortir du port sans être inquiétés par les autorités.

La raison pour laquelle ils font cela a à voir avec la cargaison Nouvelle gloire transportait lorsqu'il s'est échoué : du sable ordinaire ordinaire.

Les constructeurs chinois l'appellent l'or doux. Le sable dragué du fleuve Yangtze, qui a la consistance et la composition idéales pour le ciment, a contribué à alimenter le boom de la construction à Shanghai dans les années 1980 et 1990. Au tournant du millénaire, l'extraction imprudente de sable avait sapé les ponts, saccagé les écosystèmes et provoqué l'effondrement de longues étendues de la berge. En 2000, les autorités chinoises ont complètement interdit l'extraction de sable sur le Yangtze.

Cependant, le commerce s'est poursuivi de manière illicite, s'étendant au dragage illégal de sable et de gravier de l'estuaire du Yangtze et des hautes mers près de Shanghai. De jour, ces navires semblent inoffensifs. La nuit, ils descendent des tuyaux jusqu'au lit de la rivière pour aspirer des milliers de tonnes de sable en une seule séance. Une retenue complète peut valoir plus de 85 000 $. Jusqu'à présent en 2019, la police le long du fleuve Yangtze a saisi 305 navires d'extraction de sable et plus de 100 millions de pieds cubes de sable, suffisamment pour remplir plus d'un millier de piscines olympiques.

La MSA de Shanghai affirme que des navires illégaux de sable et de gravier ont causé 23 naufrages le long du fleuve Yangtze en 2018, représentant plus de la moitié de tous les accidents majeurs et tuant 53 personnes.

Régime

Sous le couvert de l'obscurité, l'AIS peut être un outil utile pour un voleur de sable. Les navires qui ne sont pas équipés ou autorisés pour les voyages en mer, par exemple, sont connus pour cloner les systèmes AIS des bateaux de mer pour éviter la détection.

Les voleurs de sable ne sont pas non plus les seuls utilisateurs de la technologie AIS piratée. En juin de cette année, un pétrolier équipé d'un système AIS cloné a percuté un patrouilleur de la MSA à Shanghai alors qu'il tentait d'échapper à la capture. La police pense qu'il s'agissait de contrebande de pétrole. Les navires de ce type sont généralement conduits par des intérêts illégaux, a déclaré un responsable de la MSA. Une fois découverts, ils se battront contre les forces de l'ordre et tenteront de s'échapper, constituant une grande menace pour l'environnement de la navigation fluviale. Nous ne tolérerons pas de tels navires fantômes.

La question est maintenant de savoir si ces hacks AIS précédents sont connectés d'une manière ou d'une autre aux nouveaux cercles GPS de Shanghai ? Un système d'usurpation d'identité efficace pourrait valoir des millions aux voleurs de sable. En usurpant leurs propres navires, ils pouvaient glisser de manière invisible dans le port. Ou en usurpant les autres et en créant le chaos, les passeurs se donneraient une meilleure chance de passer inaperçus. Il se pourrait que la capacité à générer des cercles usurpés soit une escalade du savoir-faire technologique des voleurs de sable.

Bien sûr, cela pourrait être juste une coïncidence si les cercles usurpés se produisent à un point chaud pour le clonage AIS. Une autre possibilité est que l'État chinois lui-même teste une nouvelle arme électronique, peut-être pour une utilisation éventuelle dans des régions contestées de la mer de Chine méridionale.

Bien que les données n'identifient pas les coupables, elles contiennent quelques indices. Le centre des cercles d'usurpation d'identité sur le Huangpu est une usine appartenant à Sinopec Shanghai Petrochemical Company, un grand fabricant de produits chimiques. Mais il n'est pas clair si l'activité est associée à l'installation ou s'il s'agit simplement de l'endroit où les navires sont usurpés.

Je ne pense pas que ce soit un acteur voyou, dit Humphreys. Cela peut être lié à une capacité expérimentale que [les autorités chinoises] essaient de tester. Mais je suis vraiment perplexe sur la façon dont cela se fait.

Correction : La date de la première ligne a été corrigée.

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