الطائرات بدون طيار تنتقل إلى الإستماع للرسائل تحت الماء

 ليس آمنآ تمامآ :: تستطيع الطائرات بدون طيار الآن التنصت على الرسائل تحت الماء

تغير تقنية التنصت عبر الوسائط افتراضات راسخة حول أمن الاتصالات تحت الماء

حيث طور باحثون من جامعة برينستون ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) طريقة لإعتراض الإتصالات تحت الماء من الجو ، متحدين بذلك المعتقدات الراسخة حول أمن عمليات الإرسال تحت الماء .

إبتكر الفريق جهازآ يستخدم الرادار للتنصت على الإشارات الصوتية تحت الماء أو السونار ، من خلال فك تشفير الإهتزازات الدقيقة التي تنتجها هذه الإشارات على سطح الماء و أوضح الباحثون أن هذه التقنية ، من حيث المبدأ ، قادرة أيضا على تحديد موقع جهاز إرسال تحت الماء بشكل تقريبي .

و في ورقة بحثية عرضت في مؤتمر ACM MobiCom في 20 نوفمبر ، وصف الفريق هذه التقنية و اقترح إستراتيجياتٍ للدفاع ضد هذا النوع الجديد من التنصت الذي تتيحه . وقد نجحوا في عرض النظام على بحيرة كارنيجي ، وهي بحيرة إصطناعية صغيرة في برينستون وبينما يمثل تطبيق هذه الطريقة في المحيط المفتوح تحدياتٍ أكبر بكثير ، يعتقد الباحثون أنه يمكن تحقيقها من خلال التقدم الهندسي الكبير . 

كما قال الباحثون إن هدفهم لا يقتصر على تنبيه الناس إلى نقاط ضعف عمليات الإرسال تحت الماء ، بل يشمل أيضآ تفصيل الأساليب التي يمكن إستخدامها لمنع عمليات الإعتراض .

وقالت ياسمان غاسمبور ، الأستاذة المساعدة في الهندسة الكهربائية والحاسوبية والباحثة الرئيسية في الدراسة :: "إنها تآمل أن يتبنى مصممو أجهزة الإرسال الصوتية للاتصالات تحت الماء بعض استراتيجيات الإجراءات المضادة التي نقترحها" .

كان نقل الرسائل بين الأجهزة تحت الماء والأجهزة المحمولة جوآ يعتبر غير ممكن من الناحية التقنية حتى طور باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) نظامآ للقيام بذلك في عام 2018 . لكن تقنية المعهد إعتمدت على التعاون بين الطرفين الجوي والبحري - من خلال مشاركة معدلات البيانات والترددات وغيرها من التفاصيل التقنية الرئيسية مسبقآ . في ذلك الوقت لم يكن من الواضح ما إذا كان يمكن إستخدام هذه التقنية لإعتراض الرسائل الخاصة من أجهزة الإرسال تحت الماء غير المتعاونة . 

كيف تحمى الاتصالات تحت الماء ؟؟؟

أفاد الباحثون بأن أمن الإتصالات تحت الماء يعتمد بشكل كبير على عدم قدرة الصوت المنتقل تحت الماء على إختراق السطح تنتقل الإشارات التي تحمل المعلومات تحت الماء على شكل موجات صوتية ونظرآ لإختلاف كثافة الماء والهواء , يعمل سطح الماء كحاجز للصوت وعندما تصطدم الموجات الصوتية تحت الماء بالسطح فإنها ترتد في الغالب .ِ

و في عام ٢٠١٨، أدركت مجموعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أن تأثير الموجات الصوتية على سطح الماء يترك نوعآ من البصمة من الإهتزازات الدقيقة التي تتوافق مع الإشارة تحت الماء . و إستخدم الفريق رادارآ مثبتآ على طائرة بدون طيار لقراءة إهتزازات السطح ، ونشروا خوارزميات لإكتشاف النمط وفك تشفير الإشارة و إستخراج الرسالة . 

كما قال فاضل أديب ، الأستاذ المشارك في فنون وعلوم الإعلام بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والمؤلف المشارك في البحث الجديد :: " إنه تعد الإتصالات تحت الماء - الجو من أصعب المشكلات طويلة الأمد في مجالنا " . و أضاف أيضآ التالي :: "كان من المثير - والمفاجئ - أن نرى طريقتنا تنجح في فك تشفير الرسائل تحت الماء من الإهتزازات الدقيقة التي تسببها على السطح" .

ولكن لكي تنجح هذه التقنية ، تطلب نظام فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا معرفة مسبقة ببعض المعايير الفيزيائية ، مثل تردد الإرسال ونوع التضمين .

وبناءآ على هذا التطور ، إستخدم فريق جامعة برينستون طريقة مماثلة للكشف عن الإهتزازات السطحية ، لكنهم طوروا خوارزميات جديدة تستفيد من الاختلافات بين الرادار والسونار للكشف عن تلك المعايير الفيزيائية . و سمح ذلك للباحثين بفك تشفير الرسالة دون الحاجة إلى تعاون من جهاز الإرسال تحت الماء . 

و بإستخدام طائرة تجارية بدون طيار و رادار ، إختبر الباحثون طريقتهم في حوض سباحة . نشر الباحثون مكبر صوت تحت الماء ، ومع حدوث تداخل من السباحين ، حلقت طائرة بدون طيار فوق السطح أرسلت الطائرة بدون طيار إشارات رادارية قصيرة بشكل متكرر نحو الماء عندما إرتدت إشارات الرادار عن سطح الماء ، كشفت عن نمط إهتزازات الموجات الصوتية ليتمكن النظام من إكتشافها وفك تشفيرها .

كما إستخدم الباحثون رادارآ مثبتآ على ذراع لإجراء إختبارات في بيئة واقعية في بحيرة كارنيجي في برينستون . ووجدوا أن النظام قادر على تحديد المعلمات المجهولة وفك تشفير الرسائل الصادرة عن مكبر الصوت ، حتى مع وجود تداخل من الرياح والأمواج في الواقع، استطاع النظام تحديد نوع التعديل، وهو أحد أهم المعايير، بدقة 97.58%.

و قال قاسم بور :: "أردنا أن نثبت أنه يمكن القيام بذلك باستخدام معدات أساسية جاهزة. تخيلوا ما يمكن لشخص ما فعله برادار أكثر تطورآ" . 

كما وجد الباحثون أن معايير تصميم وصلة الإتصالات تحت الماء تؤثر بشكل كبير على قابليتها للتعرض لمثل هذه الهجمات. على سبيل المثال، بعض أنواع التعديل أسهل في الفهم من غيرها. تقدم الورقة البحثية توصيات حول طرق تصميم أجهزة إرسال أكثر مقاومة للتنصت. وأعربت قاسمبور عن أملها في متابعة الأمر لتقديم المزيد من الاقتراحات حول سبل الحماية من هذه الأنواع من الهجمات .

و عرضت المقالة ، بعنوان "SURF :: التنصت على الاتصالات تحت الماء من الجو" ، في 20 نوفمبر/تشرين الثاني في مؤتمر ACM MobiCom بواشنطن العاصمة . وقد قدمت المؤسسة الوطنية للعلوم و مكتب البحوث البحرية ، و صندوق الابتكار Project X التابع لجامعة برينستون ، دعمآ جزئيآ للبحث .