前言：
攻击GPS系统其实并不困难，
而美国缺乏对此的防范。
美国需要建立一个备份系统来
抵抗这种潜在的威胁
引子：
2016年8月5日，一架民航飞机即将在菲律宾酋都马尼拉的尼诺伊·阿基诺国际机场降落 。此时，意想不到的情况发生了，飞行员向航空塔台报告说：“我们的航班收不到 GPS (全球定位系统）信号，现在我们距离右24跑道还有8海里（约15千米)。”塔台不得不要求飞行员用肉眼控制这部巨大的波音777-300飞机F降。高度紧张的机组人员最终成功降落，避免了空难的发生。
事实上，这起事件并非孤例。国际民用航空组织在 2016年7-8月收到了 50多宗关于GPS信号受到干扰的报告。在某些案例中，飞机只能马上加速升空并在机场上 空环绕，试图重新降落，这种突然爬空可能导致机组人员 对飞机失去控制。有一家安全咨询公司曾指出，如今的航空需要无干扰的卫星定时定位导航系统。
近年来，美国四个主要机场发生的事故都是因为突然 失去GPS导航信号引起的。根据美国航空航天局（NASA) 航空安全委员会的报告，最近有一架在美国爱达荷州降落 的客机差点撞上了山脉。一位警惕的航空管制员迅速介入 才阻止了空难的发生。安全分析专家和航空工程师在5开究 类似事件的相关数据后指出，事件的起因是有人对GPS 系统蓄意攻击。
马丁 •劳思（Martin Lauth)曾是航空交通管理员， 现任美国佛罗里达州安柏瑞德航空大学的航空交通管理副 教授。他表示，即使是最好的情况，当GPS信号受到干扰时， 飞行员也得重新规划剩下的降落航程，这将导致航班明显 延误，让机场和旅客遭受损失，严重情况下甚至需要关闭 整个机场。纽约机场的航班吞吐量相当大，若纽约机场的 GPS信号以及地面导航系统被黑客攻击，那么会有相当多 的飞机无处可去。跨海航班的情况将更严峻，因为降落前 它们的燃油通常已经所剩无几。
尽管对于我们而言，GPS主要是帮助我们找到去吃饭 或约会地点的路，但其实根据美国国土安全部（DHS)的 报告，GPS卫星群的定时函数也有着举足轻重的作用，16 个美国关键基础设施部门中至少有13个依赖于它。手机移动网络、股票交易、电网系统、应急服务等等都依赖于 GPS定时系统。相对于其重要性，GPS本身却过于脆弱。这是因为， 卫星的电波需要在太空和地球表面近20 000千米的距离内传播，这导致了信号较弱且易被“截断”，就像那起在马尼拉发生的事件。
卫星信号也很容易被“篡改”：只要一个稍强的无线 电信号就能把它变成假讯号，使接收者错以为自己是在另 一个地方或另一个时刻，而这只需要用一个笔记本电脑发送无线电假信号。
然而某些关键基础设施则无法容忍几微秒的偏差，否 则可能会引起整个系统的完全瘫痪，造成灾难性后果。美 国得克萨斯大学奥斯汀分校的航空航天工程学副教授托 德•汉弗莱斯（Todd Humphreys)与美国国家太空定 位、导航与计时咨询委员会成员德纳•高厄德（Dana Goward)，均表达了对恶意截断或篡改GPS信号的担忧。 如果这种攻击得手，美国境内所有的电网、移动网络、证 券交易、医院、机场等都会在无法预警的情况下同时遭到毁灭性打击！但与美国相比，有些国家却不需要担心这一问题，因为这些国家会使用地面备份系统，从而可以切换到更难被干扰的系统。而美国则一直没有建成这种备份系统。目前 的平安无事让美国国会议员们放松了警惕，当然了，如果出现了大规模的事故，他们自然会有所行动。这正如灾难学家所说，美国政府似乎总是去防范过去已经发生过的灾难，而无视未来可能出现的灾难。
过分依赖
目前的GPS系统是由31颗人造卫星组成的，由美国 空军的第二空间作战中队构建。为了保持GPS的精确度， 该中队通过4个从卡纳维拉尔角到夸贾林环礁的天线网络 绐卫星提供协调时间（UTC)，每当卫星经过上空时，天 线网络就会向它发送信号，一天最多3次。结合卫星上放 置的原子钟，并根据狭义相对论和广义相对论的修正，卫 星的时间误差可以控制在每天40纳秒内。
每颗卫星会通过两个不同频率，不停地向地面发出二 进制数，其中一个频率供美国军方使用，需要密钥才能破解；另一个频率则是民用频道，并没有经过加密。两种信号传输的都是数据包，里面包含时间、传输时的卫星位置 以及其他卫星的轨道与状态。我们手机里的GPS接收器 则利用这些数据包内的数据，计算出各卫星与手机的距离， 进而得知自己所在的位置。为了得到准确的位置，每个 含GPS接收器都至少要同时接收到4个卫星的信号，这也是 当你在曼哈顿较矮的大楼里或威尼斯的狭窄小巷时会无法 使用GPS定位的原因—因为你不能同时接收到4颗卫星的信号。
在这一工作机制下，黑客可以通过大量噪音来淹没 GPS信号，从而实现对GPS接收器的信号截断，或者通 过给予GPS接收器一个错误的座标与时间来篡改信号。
对于某些情况来说，只要其中一个GPS接收器搞错了信息， 它就会将这个错误信息传遍整个系统，造成整个系统的所有接收器的滞后甚至瘫痪。
现代社会对GPS非常依赖，因为它是全球最精确同时免费的定时方法。在GPS构建出来之前，电网的操作 员们只能大致估计传输线上的负荷，非常低效；而现在， 他们可以用GPS定时系统，及时对当前的线路负荷需求 做出最优的响应。最开始，证券交易所为了对时，必须挂 一个钟在墙上。进入电脑时代后，美国的证券交易所开始 使用美国国家标准技术研究院（NIST)的定时系统，但也 并不精确。而今天的金融系统，从街角的ATM机到股票 交易所，都用GPS信号给每一笔交易盖上一个时间戳从 而验证转账，这让零售商不再需要每天等到业务结束后才 开始传输自己的销售数据。GPS的广泛使用使得全球性的 超高速交易变得非常普遍。
移动手机网路也使用GPS完成数据打包、传输、解 压信号包，并可以做到在使用者边打电话边走动时不中断 信号，因为手机可以切换信号来源，从一个信号塔切换到 另一个信号塔。在医学上，GPS用来给电子医疗纪录加时 间戳。电视网络也会用GPS来保证广告商们的广告播放 在了正确的时间段。事实上，全球有超过20亿的GPS设备正在使用。