• - Czas i synchronizacja stały się obecnie elementami bezpieczeństwa oraz celem współczesnej wojny hybrydowej - wskazuje Tomasz Widomski z firmy Elproma.
• Zakłócanie lub fałszowanie sygnału satelitarnego GPS to dziś realne źródło incydentów i jedne z metod, jakimi posługują się atakujący m.in. infrastrukturę krytyczną, kolej i administrację.
• Polska uruchomiła naziemny system eCzasPL, który jest całkowicie niezależny od systemów satelitarnych GNSS, w tym od GPS.

Tomasz Widomski, Członek rady nadzorczej, Elproma. Fot. Materiały prasowe / Elproma

Elproma zajmuje się specyficznym rodzajem telemetrii – precyzyjną synchronizacją czasu. Dlaczego coś, co wygląda na zwykłe ustawianie zegarów, miałoby być tak ważne?

- Żyjemy w czasach transformacji cyfrowej Przemysłu 4.0, gdzie coraz intensywniejsza automatyzacja opiera się na rozproszonej, często na dużym obszarze, architekturze sieci komputerowej. Jej jedynymi koordynatorami są zgodny czas i bezpieczna synchronizacja.

W informatyce czas i synchronizacja mają nie tylko znaczenie porządkowe, ale przede wszystkim pełnią ważne funkcje operacyjne. Zamiast włamywać się do dobrze chronionych sieci, łatwiej jest je destabilizować, zaburzając czas zegarów w serwerach, routerach i komputerach roboczych.

Dlaczego synchronizacja czasu w IT i OT jest krytyczna?

Już pięciominutowa desynchronizacja Microsoft Active Directory (AD) uniemożliwia uwierzytelnienie użytkowników Kerberos (protokół uwierzytelniania i autoryzacji w sieci komputerowej - przyp. red.), odmawiając dostępu do sieci, a nawet do pomieszczeń, serwerowni i budynków. Pięciosekundowa desynchronizacja może destabilizować pracę sieci chronionej VPN.

Rozproszone bazy danych SQL wymagają utrzymania milisekundowej dyscypliny zgodnego czasu, co powoduje prawidłowe cofanie transakcji nieukończonych operacji na relacyjnych bazach danych, ale też narusza integralność danych w przypadku rozsynchronizowania.

Sektor bankowo-giełdowy wymaga w dyrektywie MiFID II aż 100 mikrosekund synchronizacji systemów kolokacji, bez której uczestnikowi zautomatyzowanych inwestycji zagrażają straty finansowe, a nawet utrata całego inwestowanego za pośrednictwem HFT (tzw. handel wysokich częstotliwości- przyp. red.) kapitału.

Najnowsza inteligentna energetyka smart grid musi zapewnić synchronizację aż jednej mikrosekundy. Rekomendacje ITU (Międzynarodowego Związku Telekomunikacyjnego - przyp. red.) również stawiają sieciom 5G wymóg dokładności jednej mikrosekundy. Nadchodząca sieć 6G i sieci niskich latencji TSN będą wymagać nanosekundowej dokładności synchronizacji.

Czy to możliwe, aby zwykłe rozsynchronizowanie czasu mogło być skuteczną cyberbronią destabilizującą pracę IT/OT ważnej infrastruktury krytycznej państwa?

- Celowo wywołana desynchronizacja dostarcza stronie atakującej nie tylko narzędzie dezinformacji. Destabilizuje zautomatyzowane komputerowo procesy, wywołuje chaos, w którym pozornie skutek wyprzedza swoją przyczynę (zaburzenie chronologii zdarzeń). Desynchronizacja blokuje koordynację pracy rozproszonej architektury informatycznej IT/OT, a dzisiaj wszystkie sieci są mniej lub bardziej rozproszone.

Skutkiem takiego działania jest obniżenie wydajności pracy systemów informatycznych, brak dostępu do wybranych usług, losowe niedeterministyczne awarie, a nawet blackout infrastruktury krytycznej sterowanej komputerowo, takiej jak np. nowoczesna dwukierunkowa inteligentna energetyka smart grid, która wkracza do Polski. Coraz bardziej zależne od siebie wewnętrzne systemy sieciowe mogą przy awarii jednego z nich wywołać efekt lawinowy wykraczający poza organizację.

Nic więc dziwnego, że czas i synchronizacja stały się obecnie elementami bezpieczeństwa oraz celem współczesnej wojny hybrydowej. W użyciu hakerów blackhat desynchronizacja stanowi bardzo skuteczne, trudne w rozpoznaniu, a więc również do obrony, tanie narzędzie powodowania destabilizacji pracy dużych systemów IT i OT w skali całego kraju.

Jamming i spoofing GPS: skąd biorą się incydenty?

Dziś jesteśmy pewni, że wiele wcześniejszych odnotowanych incydentów bezpieczeństwa ma związek z desynchronizacją wywołaną jammingiem (zagłuszanie - przyp. red.) i spoofingiem (rodzaj ataku, w którym przestępcy podszywają się pod banki, instytucje i urzędy państwowe, firmy, a nawet osoby fizyczne w celu wyłudzenia danych lub pieniędzy - przyp. red.) GPS w urządzeniach sieciowych takich jak serwery czasu NTP. Mamy też wiarygodne informacje o prowadzeniu celowej desynchronizacji IT/OT w regionach objętych konfliktami, takimi jak obecnie Zatoka Perska czy choćby nasz bezpośredni sąsiad, Ukraina.

Nie tak dawno zidentyfikowaliśmy wspólnie z NASK błąd w systemach administracji państwowej, który uniemożliwiał pobieranie danych KRS w przypadku rozsynchronizowania czasu na lokalnym komputerze o więcej niż 5 sekund. Nam udało się zapobiec wypadkom, ale celowo wywołana rozbieżność czasu po stronie Ministerstwa Finansów mogłaby spowodować awarię i odmowę dostępu do informacji KRS na terenie kraju, a to grozi poważnym paraliżem administracji i sektora finansowego.

Również celowy jamming i spoofing GPS mogłyby być przyczyną poważnych awarii na polskiej kolei, np. takich jak incydent z 17 marca 2022 r., kiedy rozsynchronizowaniu czasu uległo aż 19 z 33 węzłów LCS, zatrzymując na wiele godzin ruch pociągów w wschodniej części Polski. A przecież słyszymy niemal codziennie w mediach, że sygnały satelitarne GPS są od pewnego czasu zakłócane nad Polską. Sprawa robi się więc poważna. 

Niektóre serwery są jednak odporne na jamming i spoofing…

- Tak, przykładem mogą być nasze serwery NTP czy PTP. To bardzo specjalistyczne urządzenia zapewniające perfekcyjną zgodność czasu na poziomie nanosekund – miliardowa część jednej sekundy. Zajmujemy się tym zagadnieniem już ponad 30 lat, pełniąc funkcję zarówno kreatora trendów w światowej technologii synchronizacji (np. współtworzyliśmy protokół CERN White Rabbit), jak i stróża porządku pracującego w tzw. służbie czasu.

Polskie serwery czasu można spotkać w największych globalnych instytucjach finansowych i na giełdach, gdzie powiedzenie „czas to pieniądz” ma bardzo dosłowne znaczenie. Podkreślam to, ponieważ od sektora finansowego rozpoczęliśmy w roku 2010 prace w obszarze bezpieczeństwa synchronizacji.

Jako dostawca technologii obserwowaliśmy już wtedy pierwsze próby oszustw opartych na manipulowaniu znacznikami czasu NTP i fałszowaniu sygnałów GPS. Mieliśmy wystarczająco dużo czasu, bo aż ponad 15 kolejnych lat, aby opracować solidną technologię odporną na manipulacje czasem i zakłócenia sygnałów satelitarnych GNSS.

Dlatego serwery czasu Elpromy można zobaczyć w najbardziej renomowanych serwerowniach świata. Urządzenia Elpromy są również używane przez armie państw członkowskich NATO w Europie, w tym Turcję, Włochy, Holandię, Danię, Cypr i Polskę.

To brzmi, jakby nie było już o czym mówić…

- Niestety, jamming i spoofing to tylko jedna z dróg. Nie możemy dziś zapewnić, że w poważnych sytuacjach kryzysowych Polska zawsze będzie miała zapewniony dostęp do GPS. Doświadczenia z regionów objętych konfliktami pokazały, że brak GPS może trwać całymi miesiącami.

eCzasPL i UTC(PL): polska alternatywa dla GPS w dystrybucji czasu

Dlatego już pod koniec 2023 r. Polska uruchomiła naziemny system dystrybucji czasu urzędowego UTC(PL) o nazwie eCzasPL, który całkowicie nie zależy od systemów satelitarnych GNSS, w tym od GPS. System został oparty na specjalnej wersji serwerów NTS-5000 firmy Elproma oraz krajowych wzorcach atomowych Głównego Urzędu Miar, który nimi zarządza.

System eCzasPL wspierają również inne polskie laboratoria wyposażone w zegary atomowe. Są one połączone siecią światłowodów. W ten sposób powstaje całkowicie alternatywny dla GPS (GNSS) naziemny system dostaw wzorcowego czasu dla IT i OT krajowego przemysłu. Jest on bardzo ważny w przypadku całkowitego zaniku satelitarnych sygnałów lub skutecznego zatrucia polskiej strefy publicznych (anonimowych) serwerów tzw. NTP POOL.

System eCzasPL dostępny jest nieodpłatnie dla firm zarejestrowanych w KRS oraz dla wszystkich użytkowników prywatnych posiadających PESEL. Po zarejestrowaniu się na stronach GUM RP użytkownicy otrzymują specjalne klucze kryptograficzne uwierzytelniające synchronizację ich systemów Windows, Linux, Apple OS z wiarygodnym źródłem czasu, jakim jest Polski Czas Urzędowy UTC(PL) w GUM.

Warto wspomnieć, że na stronach Ministerstwa Cyfryzacji (MC) znaleźć można dwie rekomendacje Rady ds. Cyfryzacji przy MC KPRM. Obie dotyczą konieczności używania eCzasPL, który powinien dostarczać czas niezależnie od GNSS do posiadanych w organizacji lokalnych wewnętrznych serwerów NTP/PTP.

Zupełnie inne cele stawia się przed nagrodzonym przez CyberMarket systemem Argos.

- To telemetryczny system rozpoznawania jammingu i spoofingu GNSS. Potrafi on rozpoznać zarówno zakłócenia wojskowe nadawane z dużej odległości, również te docierające spoza granic Polski, jak i działania wewnętrzne lokalne, te o naturze dywersyjno-sabotażowej w pobliżu infrastruktury krytycznej.

Rozwiązanie oparto na bardzo niedrogim sensorze, który powstał w oparciu o najmniejszy serwer czasu Elpromy, model NTS-pico3 produkowany od 2017 r. W sensorze użyto jednak zupełnie innego oprogramowania. Sensor Argos to silnie zminiaturyzowane do wielkości pudełka papierosów urządzenie zawierające obok wielozakresowego odbiornika GNSS również funkcjonalność przypisaną do urządzeń klasy SDR. Posiada wbudowany analizator widma częstotliwości, co jest unikatową cechą tej klasy rozwiązania.

Zadaniem systemu Argos jest identyfikacja oraz klasyfikacja zakłóceń GNSS w poszczególnych konstelacjach i ich częstotliwościach. System przekazuje w czasie rzeczywistym alerty bezpośrednio do infrastruktury krytycznej, co może być wykorzystane jako alarm ostrzegający o ataku radiowym.

Takie ostrzeżenie pozwala na czas trwania cyberataku wyłączyć synchronizację satelitarną i przejść na tryb pracy holdover serwera czasu w oparciu o wbudowany oscylator lub system eCzasPL.

Wspomniał pan, o zagrożeniu zatruwaniem sieci publicznych darmowych serwerów skupionych w NTP POOL. Proszę wyjaśnić, o co tu chodzi?

- Z puli anonimowych publicznych serwerów POOL.NTP korzysta standardowo każda dystrybucja Linux oraz oparty na niej sprzęt: serwery, routery sieciowe i urządzenia IoT. Używając POOL, nie wiemy, do czego się synchronizujemy. System losowo przydziela nam na poziomie DNS anonimowe serwery NTP, które każdy może wstawić do POOL i zdalnie kontrolować.

NTP POOL: na czym polega „zatrucie” publicznych serwerów czasu?

Atak przez „zatrucie” dowolnego kraju polega na fizycznym zainstalowaniu na jego terytorium dużej liczby kontrolowanych przez atakującego serwerów NTP i zgłoszeniu ich do POOL. Serwerami takimi można wybiórczo manipulować następnie na poziomie adresacji IP.

Można tak celowo wysyłać błędny wzorcowy czas UTC do wybranych instytucji administracji publicznej i jednocześnie utrzymywać prawidłowy czas innym użytkownikom, w tym botom monitorującym jakość świadczonej usługi synchronizacji z poziomu USA.

Antidotum trucizny polega na prewencyjnej instalacji 2–4 razy większej (od istniejącej populacji serwerów w kraju) grupy „zdrowych” kontrolowanych przez państwo serwerów czasu NTP synchronizowanych do wiarygodnego wzorca UTC.

Uchwała KPRM i wzrost liczby serwerów NTP w Polsce

Tylko w ostatnim kwartale roku 2024 Rosja zwiększyła na tej zasadzie liczbę swoich serwerów publicznych o 200 proc. Wcześniej, w 2012 r., Niemcy i Francja zwiększyły liczbę swoich serwerów o 100 proc. Było to podczas tzw. kryzysu strefy euro.

Kryzys finansowy w 2008 r. pozostawił w statystyce POOL NTP wyraźny ślad: 100 proc. wzrostu liczby serwerów POOL NTP w USA i Wielkiej Brytanii. W Polsce mamy Uchwałę KPRM z 3 lutego 2022 r. rekomendującą wzrost liczby krajowych serwerów NTP strefy pl.pool.ntp.org do min. 400 serwerów, jednak czeka ona na przepisy wykonawcze w celu wdrożenia.

Jest pan krajowym delegatem Ministerstwa Cyfryzacji KPRM do ITU w Genewie przy ONZ, gdzie dyskutowane są wyłącznie sprawy czasu i synchronizacji. Jakie rekomendacje przynosi pan stamtąd?

- W ITU pracujemy nad rekomendacjami, które powstają jako wypracowany kompromis zróżnicowanej polityki poszczególnych państw członkowskich. Historycznie pomiarami czasu zawsze interesowali się monarchowie i wojsko. Głównie ze względu na poprawę nawigacji na morzu oraz koordynację działania rozproszonej na dużym obszarze armii.

Tak jest zresztą do dziś. System GPS i laboratorium wytwarzające jego wzorzec czasu UTC(USNO) należą do Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych. System GPS jest głównym źródłem czasu dla koordynacji działań systemów NATO skupionych w architekturze Link22.

Podobnie rosyjski Glonass, chiński Beidou, indyjski IRNSS – to również systemy wojskowe. Jedynym niewojskowym systemem satelitarnym jest europejski Galileo. Jednak ostatnio również on ewoluuje w stronę obsługi NATO w Europie.

Czas jako element geopolityki oraz bezpieczeństwa

Zegary, które przekraczają pewną ustaloną odgórnie dokładność, zaliczane są automatycznie do produktów podwójnego zastosowania. Podobnie jak handel bronią, wymaga się przy eksporcie specjalnej zgody.

Na szczęście zwykli użytkownicy, nie muszą się tym wszystkim martwić. Serwery czasu NTP/PTP nie posiadają ograniczeń w obrocie handlowym, również te wyposażone we wbudowany rubidowy atomowy oscylator podtrzymujący czas przy braku GNSS.

Rekomenduję, aby każde średnie i duże przedsiębiorstwo w Polsce posiadało własny serwer czasu. Powinien on być synchronizowany jednocześnie z Galileo, GPS i z systemem eCzasPL Głównego Urzędu Miar.

Istnieją opracowania opublikowane przez Wojskową Akademię Techniczną dokumentujące, jak projektować system synchronizacji, aby zapewnił on ciągłość dostawy wiarygodnego wzorca czasu UTC, również w sytuacji kryzysowej. Po radę można się również zwracać do Laboratorium Czasu i Częstotliwości GUM RP. Ekspercką wiedzą służy także Elproma.