Laboratorio 11: Comunicaciones vía satélite importancia y seguridad

Esta semana en el laboratorio de redes de telecomunicaciones se nos dio la tarea de investigar sobre por que se interceptan comunicaciones satélites y mecanismos para hacerlo. Esta publicación servirá a  de reporte para dicha investigación.

Comunicación satelital
En las comunicaciones por satélite los datos son transportados utilizando ondas electromagnéticas que viajan hacia satélites artificiales que flotan en el espacio para ser amplificadas y devueltas de nueva cuenta a la tierra y llegar a su destino.

¿Como funciona una comunicación satelital?
Los componentes de una comunicación por satélite se podría decir que son los siguientes:

• Un satélite que rebota las ondas de radio
• Un estación terrestre de control del satélite. Esta se encarga de telemetría, el rastreo y mandar instrucciones para que el satélite funcione de forma correcta, además de que normalmente se divide en dos estaciones para realizar el trabajo.
• Un grupo de usuarios que transmiten y reciben la información.

Para poder transmitir información los satélites utilizan un dispositivo receptor-transmisor llamado transponedor, cada uno de estos escuchan el espectro de transmisión de los usuarios y lo repite en una frecuencia diferentes, estos transponedores serías como la unidad para una transmisión con un solo usuario transmisor.

Cuando la comunicación es hacia el satelite se dice que es un "Uplink", cuando la comunicación es hacia una estación terrestre se dice que es un "Downlink".

[imagen obtenida de:"http://cryptome.org/ep-ech02.gif"]

Las estaciones terrestre se encargan de la recepción y transmisión de datos, ademas de administrar los canales de salida, codificar los datos que sean de importancia y controlar la velocidad de transferencia ya que esta puede variar de estación a estación. Estas estaciones se componen de:

• Estación receptora: Es la encargada de de recibir la información que rebota del satélite y decodificarla.
• Estación transmisora: Esta esta compuesta por el transmisor que códifica los datos y la antena que emite los mismos hacia el satélite.
• Antena: Debe captar la radiación del satélite y concentrarla en un foco.

Para una explicación mas gráfica puedes ver el siguiente vídeo de la Eutelsat ( Una de las mas grandes proveedoras de comunicaciones por satelite de Europa) puesto en su canal de Youtube: 

Una vez que sabemos como funcionan las comunicaciones por satelite, para responder por la pregunta sobre ¿Por que las personas interceptan las comunicaciones por satelite?, necesitamos saber los usos que se le dan a este tipo de comunicaciones.

¿Para que son utilizadas las comunicaciones satelitales?
Entre algunas de las aplicaciones que se pueden encontrar de las comunicaciones satelitales están las siguientes:

• Navegación satelital
• Comunicación
• Predicción del clima
• Observación de la tierra

Navegación satelital 
A grandes rasgos la comunicación con varios satélites (normalmente tres) permite poder mapear en tiempo real en un plano de tres dimensiones la ubicación actual del dispositivo, esto se debe a que midiendo la intensidad de señal y el tiempo en que un dato tarda en ser devuelvo por el satelite podemos saber una distancia aproximada hacia un satelite y utilizando la posición de el y varios satélites se puede calcular nuestra posición.

Para llevar a cabo estos cálculos el sistema de navegación normalmente cuenta con una constelación de satélites para usar de referencia para realizar el calculo. Algunos ejemplos de estos sistemas son:

• GPS, sistema de navegación muy conocido en este lado del mapa, cuyo servicio se puede adquirir muy fácilmente en cualquier tienda de electrónicos.
• GLONASS, el cual es el sistema de navegación ruso. 

Comunicación
Las comunicaciones vía satélite son otro de los usos mas comunes con estas tecnologías, entre las diferentes comunicaciones están:

• Telefonía
• Radio y televisión
• Comunicación en dispositivos móviles
• Banda ancha de Internet vía satélite 

Algunas de estas tecnologías ya eran muy conocidas por todos pero en los últimos años el broadcast en un dispositivo móvil se esta volviendo una tecnología tan común y tan popular que hasta hay satélites dedicados exclusivamente a esta tarea.

Predicción del clima
Este es uno de los usos más simple de imaginar de los satélites, como ya sabemos existen estos tipos de satélites dedicados a recabar información de esos elementos que afectan de manera directa el clima de una región como puede ser, la velocidad del viento, la cantidad de nubes o de hielo en una zona, la vegetación la precipitación, etc.

Los tipos de satélites dedicados al clima se pueden dividir en dos:

• Con órbitas polares, estas recorren la tierra de polo a polo, lo cuál implica que recorren la misma porción de la tierra cada día.
• Geoestacionarios los cuales son el tipo mas común de satélites, estos siguen el movimiento de rotación de la tierra aprovechando su gravedad, lo que quiere decir que siempre abarcan una porción fija de la tierra. 

Importancia

Como podemos ver las comunicaciones vía satélites son más comunes cada vez y se utilizan con una enorme variedad de objetivos y se maneja una gran cantidad de información entre la cual como en todo canal de comunicación siempre hay datos sensibles para el usuario que busca que no sean accesibles para otros, por lo cual es importante la seguridad en las comunicaciones vía satélite.

¿Como interceptar una transmisión satelital?

Este tipo de información no es tan fácil de encontrar explicitamente en la web pero si pudiera dividir este proceso en pasos yo creo que serían:

1. Comunicarse con el satélite o escuchar una transmisión, con el hardware necesario.
2. Una vez teniendo los datos decodificarlos y romper la encriptación (si es que la tienen). 

Como dato adicional en una presentación de la Black Hat security conference celebrada en Arlington el 2010 el investigador de seguridad español Leonardo Nve presentó una serie de trucos para explotar una conexión de Internet satelital, utilizando herramientas que se pueden conseguir por cerca de 75 dolares en ebay.

Este investigador uso para decodificar, una tarjeta que sirve de receptor satelital Skystar 2 PCI conseguible por alrededor de 30 dolares en ebay, herramientas de software libres de linux para broadcasting y Wireshak como herramienta para "sniffing".

Con estas herramientas fue capaz de interceptar las comunicaciones, importunar algunos servicios de  DNS e incluso crear una conexión anónima a Internet.

Citando a este personaje  it's like a very big Wi-Fi network that's easy to access" - traducción "Es como una gran red Wi-Fi que es muy fácil de acceder", esto refiriéndose a una red satelital. 

Seguridad en comunicación vía satélite

Entre las distintas medidas de seguridad que se aplican a sistemas de comunicación vía satélite aquí nombrare algunas.

Seguridad Física

En esta seguridad se toma en cuenta la seguridad de el canal de comunicación, puesto que un satelite en órbita puede ser fácilmente alcanzado y destruido por organizaciones malintencionadas.

Tres categorías en las que se pueden dividir estos sistemas de seguridad son los siguientes:

• Capacidad de evasión
• Preparación táctica

La capacidad de evasión es la menos efectiva puesto que es difícil coordinar los satélites para lograr que estos cambien su ruta, esto debido a que dependiendo de la tarea para la que estén asignados los satélites ya tienen una órbita definida, lo cual también los hace mas vulnerables a ataques físicos.
La preparación táctica se refiere a tener un sistema de defensa militar, el problema principal con este sistema de seguridad es la política  de poner armas en el espacio.

Alteración del has de transmisión
Este sistema de defensa se basa en reducir el ancho del haz de transmisión para evitar que sea detectado más fácilmente y para que el área a la que  rebota la información sea más especifica logrando además que la señal sea más difícil de interceptar, puesto que solo se tendría que controlar el área donde la transmisión llega con gran intensidad.

Criptografía
La criptografía desde mi punto de vista debería ser el tema más extenso en todo canal de comunicación sin embargo en comunicación satelital esta algo rezagado aún el tema, en este momento existen dos estándar para cifrar la información mandada por este canal:

• A5-GMR-1 y A5-GMR-2, utilizados para la comunicación de civiles.
• GMR-1 y GMR-2, utilizados para la telefonía.

A pesar de ser los algoritmos estándar, estos algoritmos ya han sido rotos por diferentes organizaciones. Por lo cual se ha hecho popular de que la comunicación satelital es un medio muy poco seguro de transmitir información sensible.

Ataque de Anonymous
El año pasado el grupo anonymous anuncio que había hackeado de manera exitosa un satelite de la NASA e incluso publico en PasteBin algo que este grupo considero evidencia de este suceso.
Lo cual no puedo decir que lo apruebo pero me pareció bastante interesante, como un grupo distribuido de hackers puede desarrollar tal hazaña.

Referencias:

• Patrick Bain, S. (2003) The Increasing Threat to Satellite Communications. [e-book] p.11-13. Available through: http://spacejournal.ohio.edu http://spacejournal.ohio.edu/issue6/pdf/bain.pdf [Accessed: 11th may 2013].
• Satelites.site90.net (n.d.) Comunicaciones Satelitales. [online] Available at: http://satelites.site90.net/Satelites/sistemas_comunicacion.html [Accessed: 11 May 2013].
• Security Affairs (2012) Hacking satellite communications and possible implication - Security Affairs. [online] Available at: http://securityaffairs.co/wordpress/2317/hacking/hacking-satellite-communications-and-its-implication.html [Accessed: 11 May 2013].
• Suparco.gov.pk (2000) Applications of Satellites. [online] Available at: http://www.suparco.gov.pk/pages/applications-satellite.asp [Accessed: 11 May 2013].