欺かれた時刻に適用された署名付きコマンドは、それでも誤ったルーティングを起こす

時刻指定ネットワークの運用者向けの技術ノートです。対象は、スケジュールに従って経路制御、タスク割り当て、ハンドオーバーを行うコンステレーションで、各ノードが自分の時計がスケジュールされた時刻に達したときに動作するものです。

略語：GNSS、全球測位衛星システム。TPL、タイミング保護レベル。PNT、測位・航法・時刻。

主張#

ポスト量子署名を含め、制御メッセージを認証することは、誰がメッセージを送ったか、そしてそれが改ざんされていないことを証明します。受信側がいつそれに基づいて動作するかは証明しません。ノードは、時刻指定のコマンドを自分の時計に照らして実行します。その時計が δ だけ引き寄せられていると、時刻 T に有効なコマンドは、署名がすべて無傷のまま、真の時刻 T + δ に実行されます。|δ| がスロットのガードを超えると、トラフィックが誤ったスロットに入り、相手側がまだ別の方向を向いているうちにリンクが切り替わり、あるいはハンドオーバーが早く起こります。ネットワークは誤ったルーティングを行い、コマンドの経路にあるすべてのインテグリティチェックは成功を報告します。

時計が狙われやすい理由#

GNSS 時刻は通常の基準であり、スプーフィングされ得ます。時計を GNSS に調整しているノードは、受信機が提供する時刻をそのまま引き継ぎます。受信機自身の品質フラグを緑のまま保つスプーフィング装置は、その時刻をゆっくりと引き寄せることができます。
鮮度のチェックも同じ時計を使います。有効期間（「このコマンドを T + w まで受け付ける」）や、時刻に結び付けたリプレイカウンターは、ローカルの時計に照らして判定されるため、引き寄せられた時計は、捕捉された署名付きコマンドが受け入れられる期間を広げることもあります。
この攻撃に鍵は不要です。署名付きのチャネルの中は何も触れられません。より強い暗号は、コマンドを偽造するコストを上げますが、このコストは変えません。

これはポスト量子の取り組みに対抗するものではなく、並び立つものです。二つは、異なる穴をふさぎます。署名は偽造されたコマンドを止めます。時刻のインテグリティは、本物のコマンドが誤った瞬間に実行されることを止めます。

それを抑えるもの#

四つの対策があり、それぞれ slot-timing シナリオ種別（SLOT-TIMING.md）で定量化されます。

時計に支えられたモニター。GNSS 時刻を、ある時間窓にわたってコースティングしたノード自身の時計と比較し、その差が時計の雑音とは思えないほど大きいときに警報を出します。条件付き TPL は、警報が出るまでに気づかれないまま残り得る誤差の上限を与えます。
独立したチェックを、スケジュールして行う。地上局との双方向時刻比較、またはスプーフィング装置の届かない近隣ノードとのクロスリンク比較は、ゆっくりした引き寄せが続けられる期間に上限を与えます。それらの再訪間隔は、運用上のパラメーターであるだけでなく、セキュリティ上のパラメーターです。
幾何条件。地上のスプーフィング装置が低軌道衛星に届くのは、その衛星がスプーフィング装置の地平線より上にある間だけです。したがって、引き寄せ量は、スプーフィング装置のランプレートにその時間窓を掛けた値で頭打ちになります。算術としては、10 ns/s のランプを 600 秒保つと 6 µs です。同梱の例（kshana example slot-timing-ocxo-leo：高度 550 km の軌道、最大ランプ 10 ns/s）では、スプーフィング装置への露出が 732 秒、ランプで制限された引き寄せが 7,321 ns と報告されます。
上限から決めたガードと、警報時の安全な動作。スロットのガードは、時計の自由走行の雑音だけでなく、モニターとチェックが許す最大の未検出誤差をカバーすべきです。警報時には、ノードは GNSS に従うのではなく、コースティングする時計で、最後に正常だったスケジュールを保持すべきです。

このノートが主張しないこと#

スプーフィングされた衛星による誤ったルーティングが観測されたとは主張しません。いかなる運用者の曝露も推定しません。そして、それが指し示す上限は MODELLED であり、検出と、示した脅威の前提を条件としています。主張するのは組み合わせです。有効な署名と正しい実行時刻は別々の性質であり、時刻指定ネットワークにはその両方が必要です。