GPS란? | GPS공격에 대한 보안 대책

GPS란?

GPS(Global Positioning System)는 전세계적인 위치 정보를 제공하는 위성 기반의 네비게이션 시스템입니다. GPS는 미국 정부가 개발한 위성 네비게이션 시스템으로, 지구 주위를 도는 GPS 위성들이 신호를 발신하여 이를 이용하는 수신기가 위치를 측정할 수 있도록 합니다.

GPS는 최소 24개의 운용 위성으로 구성되어 있으며, 이들 위성은 정확한 시간 및 위치 정보를 제공하기 위해 지구를 계속해서 감시하고 있습니다. GPS 수신기는 이들 위성에서 발신되는 신호를 수신하여 해당 신호의 송신 시간과 위치 정보를 이용하여 수신기의 위치를 계산합니다.

GPS의 위치 정보 획득 원리

GPS가 위치 정보를 획득하기 위한 단계는 다음과 같습니다.

• GPS 위성: GPS 시스템은 지구 주위를 도는 운용 위성으로 구성되어 있습니다. 이 위성들은 GPS 신호를 발신하며, 위성 간의 시간 동기화를 유지하고 정확한 시간 정보를 제공합니다.
• 수신기: GPS 수신기는 위치를 결정하기 위해 위성으로부터 신호를 수신합니다. 수신기는 적어도 4개 이상의 GPS 위성 신호를 동시에 수신하여 작동합니다.
• 시간 동기화: GPS 수신기는 각 위성에서 발신된 신호의 도착 시간을 측정합니다. 이 신호는 위성에서 발신된 시간 정보를 포함하고 있습니다. 수신기는 이 신호의 송수신 시간 차를 계산하여 시간 동기화를 유지합니다.
• 위치 계산: GPS 수신기는 수신된 신호의 도착 시간 차와 위성의 위치 정보를 이용하여 위치를 계산합니다. 이를 위해 수신기는 거리 측정을 통해 위성으로부터의 거리를 파악하고, 다수의 위성과의 거리를 이용하여 수신기의 위치를 삼각측량 방식으로 계산합니다.
• 위치 결정: GPS 수신기는 다수의 위성과의 거리 측정을 통해 수신기의 위치를 계산합니다. 이 위치 정보는 위성과의 거리를 이용하여 수신기의 위도, 경도, 고도를 결정하는데 사용됩니다.

위의 과정을 반복하면 GPS 수신기는 실시간으로 정확한 위치 정보를 제공할 수 있습니다. 이를 통해 GPS는 우리가 어디에 있는지를 정확하게 파악할 수 있는 위치 기반 서비스를 제공합니다.

GPS 활용분야

이러한 위치정보를 제공하는 GPS는 다양한 분야에서 활용되며 많은 혜택을 제공합니다. 여기에는 다음과 같은 주요 활용 사례들이 포함됩니다.

• 자동차 내비게이션: GPS는 운전자에게 실시간으로 정확한 경로 안내를 제공하여 목적지까지의 길을 안내합니다. 이를 통해 운전자는 길을 잃지 않고 효율적인 경로를 선택할 수 있습니다.
• 항공 및 해상 탐색: 항공기와 해상선은 GPS를 사용하여 정확한 위치를 파악하여 안전한 항법을 지원합니다. GPS는 항공기의 비행 경로를 관리하고 해상 탐색을 보조하여 정확한 위치 추적을 가능하게 합니다.
• 야외 활동 및 스포츠: 등산, 등반, 자전거 타기, 낚시 등의 야외 활동에서 GPS는 위치 추적과 경로 기록을 지원합니다. 스포츠 활동에서는 GPS를 이용하여 거리, 속도, 고도 등의 정보를 측정하고 분석하여 성과를 평가할 수 있습니다.
• 긴급 구조 작전: GPS는 긴급 상황에서 위치 파악을 도와 구조 작전을 지원합니다. 사고, 재난, 실종 등의 상황에서 GPS는 구조 대상의 정확한 위치를 신속하게 파악하여 구조 작전의 효율성을 향상시킵니다.
• 로드 트래픽 모니터링: GPS는 도로 및 교통 상황을 모니터링하는 데 사용됩니다. 실시간으로 교통 정보를 제공하여 도로 혼잡 상태를 파악하고 대안적인 경로를 제시하여 교통 체증을 피할 수 있습니다.
• 위치 기반 서비스: GPS는 위치 기반 서비스를 제공하는 애플리케이션과 연동하여 사용됩니다. 음식 배달, 주변 가게 찾기, 날씨 정보 등의 서비스는 GPS를 기반으로 우리의 위치에 맞는 정보를 제공합니다.

GPS는 위성 기반의 정확한 위치 정보를 제공하여 우리의 일상 생활을 편리하게 만들고 다양한 분야에서 안전성과 효율성을 향상시킵니다.

GPS 취약성

다양한 분야에서 적극적으로 활용되는 GPS는 여러 방식의 공격에 취약할 수 있으며 보호되어야 하는 중요한 시스템입니다. 몇 가지 GPS에 대한 전자공격 예시는 다음과 같습니다.

• GPS 신호 간섭: GPS 신호는 상대적으로 약하므로 악의적인 개입자가 GPS 신호를 간섭하거나 끊을 수 있습니다. 이를 통해 GPS 수신기는 정확한 위치를 결정할 수 없게 되거나 잘못된 위치 정보를 제공할 수 있습니다.
• GPS 신호 위조: 악의적인 공격자는 GPS 신호를 위조하거나 가짜 GPS 신호를 생성하여 GPS 수신기를 오도하거나 오인시킬 수 있습니다. 이는 GPS를 사용하는 차량 내비게이션, 항공기, 군사 시스템 등에서 심각한 문제를 초래할 수 있습니다.
• GPS 시스템 해킹: GPS 수신기나 관련된 시스템을 해킹하여 악용하는 공격이 발생할 수 있습니다. 해커는 GPS 수신기를 제어하거나 데이터를 조작하여 위치 정보를 변조하거나 위협적인 목적으로 활용할 수 있습니다.

GPS 보안 대책

GPS가 전자공격으로부터 보호하기 위하여 많은 연구가 진행 중에 있으며 현존하는 몇가지 보호 정책에 대해 알려드리겠습니다.

• 암호화 기술: GPS 신호를 암호화하여 무단 접근과 위조를 방지합니다. 암호화된 신호는 인증된 GPS 수신기에만 해독이 가능하며, 위변조를 탐지할 수 있는 메커니즘을 포함합니다.
• 위변조 탐지: GPS 수신기는 신호의 위변조 여부를 감지하고 신뢰할 수 있는 신호인지 판별하는 기능을 가집니다. 위변조 탐지 알고리즘을 사용하여 신호의 무결성을 확인하고 변경된 부분을 감지합니다.
• 신호 인증: GPS 수신기와 위성 간에 신호 인증 체계를 구축하여 정당한 송신자임을 검증합니다. 이를 통해 신뢰할 수 있는 소스에서 온 신호인지 확인할 수 있습니다.
• 전자방해 탐지: GPS 수신기는 주변의 전자방해 신호를 탐지하여 위치 측정에 영향을 미칠 수 있는 신호의 유입을 방지하거나 이에 대응합니다.
• 보안 인프라 강화: GPS 시스템의 운영체계와 네트워크 인프라를 강화하여 외부 침입과 악용을 방지합니다. 시스템 업그레이드, 패치 및 보안 감사 등을 통해 보안 취약점을 최소화합니다.
• 사용자 교육과 인식: GPS 사용자에게 전자공격의 위험성과 대응 방법에 대한 교육과 인식을 제공하여 보안 수준을 향상시킵니다. 이를 통해 사용자들은 의식적으로 보안에 관심을 가지고 조심스럽게 GPS를 활용할 수 있습니다.

이러한 대책들은 GPS 시스템의 보안을 강화하고 전자공격에 대응하기 위한 중요한 요소입니다. 그러나 전자공격은 지속적으로 진화하므로, 보안 대책은 시스템의 취약점을 파악하고 개선하는 지속적인 노력이 필요합니다.

GPS의 발전방향

앞으로 GPS는 정확성과 신뢰성 개선, 실시간성 강화, 다양한 환경 지원, 다른 위치 기반 기술과의 통합이 주요 포인트입니다. 이를 통해 더 정확하고 신속한 위치 정보를 제공하며, 어려운 환경에서도 사용 가능하고 포괄적인 위치 서비스를 제공할 수 있습니다.