בס"ד ‏יום שלישי 13 פברואר 2024

נושא : מדוע נדרש שעון GPS בתחנות כוח ותחנות משנה

הקדמה

מאז המצאת השעון בעת הקדומה השעון מנחה את האדם כל הזמן, בעבר שעוני השמש היו מטילים צל על האדמה ולפי ההיטל של מיקום הצל ההינו יכולים להבין את השעה ,כיום השעונים מורכבים ומתוחכמים ולמעשה השעונים מנהלים אותנו אם זה לקום לעבודה או ללכת לישון כי כבר מאוחר ואיך אנחנו יודעים שמאוחר השעון אמר לנו את זה ואולי גם קצת פיהוקים.
אז תחנת כוח ורכיבים אלקטרונים לא יכולים לפהק הם צריכים מידע מדויק ואחד הדברים החשובים שיש בתחנות משנה זה סנכרון זמנים ועל מנת לבצע זאת בצורה טובה בתחנות אלו מותקן גם שעון אומנם הוא לא משתמש בשמש אך הוא מדויק מאוד ועליו נדבר במאמר זה.

מהי מערכת GNSS

מערכת הניווט העולמית באמצעות לוויינים (GNSS) מתייחסת למערך של לוויינים המורכב מקבוצת לוויינים המקיפים את כדור הארץ במסלולים ספציפיים מאוד ההערכה היא שנדרשים 18 עד 30 לוויינים על מנת לספק כיסוי עולמי .לווייני ניווט מספקים מידע על מסלול ותזמון מדויק (ושירותים אחרים) למקלטים שתוכננו במיוחד לקליטת אותות לוויינים ולפענוח את תוכן ההודעות. עם תוכן ההודעות מארבעה לוויינים "גלויים" לפחות, ניתן לחשב את המיקום על פני רוב כדור הארץ באמצעות תהליך מתמטי המכונה טרילטרציה (טרילטרציה -מדידת רשת משולשים, המבוססת על מדידת מרחק בלבד.) ישנן מספר קבוצות של לוויינים שנשלחו על ידי ממשלות או קבוצת מדינות והם:

ארצות הברית – GPS
אירופה – GALILEO
רוסיה – GLONASS
סין – BEIDOU

מהו סנכרון זמן?

במילים פשוטות סנכרון זמן הוא תהליך שבו נתאים את הזמן של השעונים של שתי מערכות מחשוב או בקרה של מערכות שונות.

למה תחנת משנה צריכה בכלל סנכרון זמנים

לסנכרון זמן מספר רעיונות מרכזיים שעומדים מאחוריהן אך היום בפרט כמעט כל הפעולות שמתבצעות הינן אוטומטיות או פקודות ידניות שנשלטות מרחוק ,לכל פעולות אלו ישנו רישומים של האירועים במערכת

איסוף הנתונים , לצורך חקירה של אירועים שהתרחשו ברשת או באתר נדרש לבדוק את השתלשלות האירועים ונדרש בשביל זה תזמון אחיד של כל האירועים כלומר הזמן שמערכת הבקרה והזמן שמערכת ההגנה מזהה היא אחידה ואין פערים של זמנים.
אם היו פערי זמנים יכולנו בטעות לחקור תקלה או אירוע ולהגיע למסקנה לא נכונה היות ואירועים שונים התרחשו באותו הזמן אך נרשמו במערכות שונות בזמנים שונים והמסקנה תהיה שונה ולא נכונה היות והזמן אינו אחיד.

הגנת סייבר

אחת בעיות השיטה היא הגנת סייבר, עד כה הנחנו במאמר זה כי אות התזמון שהגיע מהלוויין אותנטי אבל זו טעות להניח שמערכות תזמון מהימנות, מכיוון שאותות זמן עלולים להישלח על ידי תוקפים כאלו ואחרים הרוצים בפגיעה של תזמון המערכת דרך אחת פגיעה בנתונים היא על ידי פגיעה באות הGPS, כמו שהוויז כרגע בזמן המלחמה שולח אותנו ללבנון , אותות GPS אזרחיים רגישים להתקפות סייבר שונות בגלל עוצמת האות החלשה שלהם ויכולת חיזוי. עוצמת האות של GPS הנמדדת על פני כדור הארץ היא בדרך כלל כ-160 dBW , אותות אלו אינם מוצפנים ואינם מאומתים (בניגוד ל GPS הצבאי) ,שיבוש מטרתו לחסום בכוונה את הקליטה של ​​אותות ה GPS . התקפה כזו יכולה להתבצע על ידי החדרת אות בתדירות דומה אך בעוצמה גדולה יותר, או על ידי מיגון של אנטנה של מקלט GPS. מכיוון שאובדן האות מתרחש במהלך שיבוש המקלט כן מודע להתרחשותו לעומת זאת בזיוף המקלט אינו יודע כי ביצעו באות מניפולציה כך שהמקלט מעריך את הזמן והמיקום בטעות בהתבסס על האות השגוי במעקב. הסוג הזה של התקפה יכולה להתבצע על ידי שידור אות GPS מזויף התואם את האות האמיתי, אך יש לו עוצמת אות גבוהה מזו של האות האמיתי.
צורה אחרת של זיוף, המכונה התקפת שידור חוזר, מורכבת מיצירת עותקים שהוזזו בזמן של אותות אמיתיים באמצעות עיכוב, ומשדר אותם באנרגיה גבוהה יותר על מנת להציף את ה-GPS האמיתי. התקפה חוזרת מובילה להערכת יתר של זמן העברת האות, ובכך מביאים לתוצאות הערכה שגויות התקפות אלו יכולות להכניס שגיאת זמן למכשיר הקורבן, אשר בתורה מייצרת שגיאת זווית פרופורציונלית לעיכוב הזמן.

בהצלחה.