GPS uydularındaki gizli mesajlar: Şifreyi çözmeden istatistikle okumak

GPS sadece mesafe ölçmez

Telefonun konumunu, uydulara olan uzaklığını ölçerek buluyor. Dört uyduya olan mesafeyi bilirsen yerini hesaplayabilirsin. Ama bunun için uyduların o an nerede olduğunu da bilmen lazım. Bu bilgi, sinyalin üstüne bindirilmiş çok yavaş bir veri akışıyla geliyor: saniyede 50 bit. GPS’in resmî arayüz belgesi IS-GPS-200 bu akışı çerçevelere (frame), alt çerçevelere (subframe) ve sayfalara bölüyor. İçinde yörünge bilgisi, saat düzeltmeleri, uydunun sağlık durumu ve atmosfer düzeltmeleri var.

Bir sayfa ise tuhaf: 4. alt çerçevenin 17. sayfası. Belgeye göre bu sayfa “özel mesajlar” için ayrılmış, 22 karakter taşıyor ve içeriği “Operating Command”ın, yani sistemi işleten askeri birimin takdirinde. Başka açıklama yok. Telefonundaki GPS çipi bu alanı sana göstermez, ama yazılım tanımlı bir alıcıyla (SDR) okuyabilirsin. Bir alıcı bu sayfayı 12,5 dakikada bir görüyor.

Rastgele görünen veri

Murdoch, UCL’de güvenlik mühendisliği profesörü. Tor gibi projelerde şifreli trafiği çözmeden anlamaya çalışmış biri. Videoya göre evindeki anten ve SDR ile ilk mesajları yakaladığında karakterler rastgele görünüyordu. Doğada gerçekten rastgele veri pek yoktur: Ya biri bilerek rastgele üretmiştir ya da veri şifrelidir.

Birkaç mesajla istatistik yapılmaz. Murdoch, Potsdam’daki GFZ araştırma merkezinin 2007’den beri sakladığı GPS navigasyon verisi arşivine yöneldi. Düzeltilmiş veri setinde 24 milyondan fazla gözlem ve 5.009 farklı mesaj var.

“Rastgele görünüyor” bir his. Ölçmek için sıkıştırmayı kullandı. Bir mesaj ne kadar iyi sıkışıyorsa o kadar az bilgi, yani entropi taşır. PPM-D adlı bir sıkıştırma modeliyle her mesajın diğerlerine göre ne kadar “şaşırtıcı” olduğunu hesapladı. Sonuç, rastgele üretilmiş veriye çok yakın çıktı. Ama birkaç aykırı değer vardı. Rastgeleliğin şifrelemede neden bu kadar kritik olduğunu Coldcard yazısında anlattık.

Aykırı değerler ne söylüyor?

Bazı mesajlar tek bir baytın tekrarından oluşuyordu: hepsi sıfır, hepsi boşluk ya da hepsi 0xAA, yani ikilik sistemde 10101010. Murdoch bunlara sentinel (gözcü değer) diyor ve “yüklü içerik yok” anlamında bir yer tutucu olarak yorumluyor. 0xAA, belgenin bu alan için izin verdiği karakterlerin dışında bile.

Bir de neredeyse aynı mesajlar var: Günler ya da aylar arayla gönderilmiş, aynı konumda 7 ila 10 karakteri paylaşan altı çift. İyi şifrelenmiş veride bu olmamalı. Murdoch’a göre en olası açıklama, sabit protokol başlıklarının (header) sızması ve bir anahtarın tekrar kullanılması.

26 Mayıs 2011

Asıl ipucu zamanlamada. 26 Mayıs 2011’de aktif 31 uydunun hepsi birkaç saat içinde 0xAA yayınlamaya geçti ve gün bitmeden çıktı. Ocak 2011’de de benzer bir an yaşanmıştı. Murdoch, değişim noktalarını CUSUM (kümülatif toplam) testiyle buldu. Makaleye göre 2007–2010 arasında bir uydu ortalama 2,5 günde bir yeni mesaj gönderiyordu, 2012–2021 arasında ise neredeyse her gün. Mayıs 2022’de tempo yeniden yavaşladı, Aralık 2023’ten beri bazı mesajlar “TEXT” önekiyle başlıyor. Bunların sebebi bilinmiyor.

Peki 2011’de ne oldu? Askeri GPS sinyali şifreli. Böylece sahte sinyalle alıcıyı kandırmak (spoofing) ve sinyali bastırmak (jamming) zorlaşıyor. Ama her alıcının güncel anahtara ihtiyacı var ve anahtarlar eskiden cihazlara tek tek, elle yükleniyordu. ABD’nin Uzay ve Füze Sistemleri Merkezi’nin 2015’te kamuya açık sunduğu bir brifing, buna çözüm olarak OTAD’ı (Over-the-Air Distribution) anlatıyor: Bir sonraki anahtar, şifreli hâlde GPS navigasyon mesajıyla gönderiliyor. Aynı brifinge göre tüm uydulardan sürekli operasyonel yayın Mart 2011’de başlamış.

Murdoch’un sonucu: 17. sayfa büyük olasılıkla bu anahtar dağıtımını taşıyor. Ama bu bir çıkarım. Mesajları çözmedi ve resmî bir doğrulama yok. Videoya göre bunu rahatça anlatabilmesinin sebebi de bu: Hiçbir şey çözülmedi, o anahtarların süresi de çoktan doldu.

Bir de alıcı yazılımı için ders var. Makale, Eylül 2020’de başka bir alandaki, belgede tanımlı bir uyarı deseni kurallara uygun gönderildiği hâlde bazı ticari alıcıların onu doğru işleyemediğini hatırlatıyor. “Kimse kullanmıyor” denen alanlar da test edilmeli.

Sonra ne oldu?

Eylül 2026’da Jamie Lord, Murdoch’un açık verisiyle kendi analizini yayınladı. O da OTAD’ı en olası açıklama sayıyor, ama 2020, 2022 ve 2023’teki değişimlerin GPS modernizasyon adımlarıyla örtüşmesini kanıt değil, korelasyon olarak görüyor. Bulabildiğimiz kadarıyla GPS’i işleten taraftan resmî bir açıklama gelmedi.

Düşün

• Kendi sisteminin şifreli trafiğine dışarıdan bakan biri, sadece boyut, sıklık ve zamanlamadan ne öğrenebilir?
• Kodun, belgede “ayrılmış” ya da “kullanılmıyor” diye geçen bir alanda beklenmedik veri görse ne yapar?

Kendi cümlelerimizle yazılmış bir özettir, çeviri değildir. Tüm kaynaklar yukarıda.