AN NINH MẠNG HÀNG HẢI TRƯỚC CÁC THÁCH THỨC TỪ HOẠT ĐỘNG GÂY NHIỄU, GIẢ MẠO VÀ CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ

Nguyễn Thanh Sơn1,
1 Khoa Hàng hải, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam

Nội dung chính của bài viết

Tóm tắt

Trong bối cảnh ngành vận tải biển phụ thuộc lớn vào Hệ thống Vệ tinh Dẫn đường Toàn cầu (GNSS) để thu thập dữ liệu về Vị trí, Điều hướng và Thời gian (PNT), bản thảo này phân tích các lỗ hổng an ninh mạng phát sinh do tín hiệu vệ tinh yếu và dễ bị tổn thương. Cụ thể, nghiên cứu làm rõ cơ chế hoạt động của hai mối đe dọa vô tuyến nguy hiểm nhất hiện nay là gây nhiễu làm mất hoàn toàn khả năng định vị và giả mạo đánh lừa máy thu để thao túng tọa độ và thời gian của tàu. Những rủi ro này trực tiếp đe dọa đến an toàn hàng hải và sự phát triển của công nghệ tàu tự hành (MASS).

Để ứng phó, bài viết rà soát các khung quản lý rủi ro từ Tổ chức Hàng hải Quốc tế và đề xuất hướng đi chiến lược nhằm xây dựng nền tảng PNT có khả năng phục hồi. Các giải pháp công nghệ trọng tâm bao gồm hệ thống định vị dự phòng (như STL, eLoran), công nghệ bảo vệ máy thu bằng ăng-ten mảng thích ứng, cùng các công nghệ đột phá tương lai hoàn toàn độc lập với vệ tinh như quang học laser và định vị lượng tử. Nghiên cứu kết luận rằng việc áp dụng một kiến trúc phòng thủ theo chiều sâu là yếu tố then chốt để đảm bảo an ninh tuyệt đối cho chuỗi cung ứng hàng hải toàn cầu.

In the context of the maritime industry's heavy reliance on the Global Navigation Satellite System (GNSS) to acquire Position, Navigation, and Time (PNT) data, this manuscript analyzes the cybersecurity vulnerabilities arising from weak and vulnerable satellite signals. Specifically, the research clarifies the operating mechanisms of the two most dangerous radio threats today: jamming, which causes a complete loss of positioning capabilities, and spoofing, which deceives the receiver to manipulate the ship's coordinates and time. These risks directly threaten maritime safety and the development of Maritime Autonomous Surface Ships (MASS) technology.

In response, the article reviews risk management frameworks from the International Maritime Organization (IMO) and proposes strategic directions to build a Resilient PNT foundation. Key technological solutions include backup positioning systems (such as STL, eLoran), receiver protection technologies using adaptive antenna arrays, as well as future breakthrough technologies entirely independent of satellites, such as laser optics and quantum navigation. The study concludes that the implementation of a defense-in-depth architecture is the key factor in ensuring absolute security for the global maritime supply chain.

Keywords: Maritime Cyber Security, GNSS, Jamming, Spoofing, Resilient PNT.

Chi tiết bài viết

Tài liệu tham khảo

[1] Androjna, M. Perkovič, I. Pavic, and J. Miškovič, "AIS Data Vulnerability Indicated by a Spoofing Case-Study," Applied Sciences, vol. 11, no. 11, p. 5015, 2021.
[2] E. N. Armelloni et al., "AIS Data, a Mine of Information on Trawling Fleet Mobility in the Mediterranean Sea," Marine Policy, vol. 129, p. 104571, 2021.
[3] D. Bréhaut, GMDSS: A User’s Handbook, 5th ed. Bloomsbury, 2013.
[4] J. Carson-Jackson, "Satellite AIS: Developing Technology or Existing Capability?" Journal of Navigation, vol. 65, no. 2, pp. 303–321, 2012.
[5] J. A. Creech and J. F. Ryan, "AIS, The Cornerstone of National Security?" Journal of Navigation, vol. 56, no. 1, pp. 31–44, 2003.
[6] C. Dupont et al., "Exploring Uses of Maritime Surveillance Data for Marine Spatial Planning: A Review of Scientific Literature," Marine Policy, vol. 117, p. 103930, 2020.
[7] M. Fournier et al., "Past, Present, and Future of the Satellite-Based Automatic Identification System: Areas of Applications (2004–2016)," WMU Journal of Marine Affairs, vol. 17, pp. 311–345, 2018.
[8] A. Goudossis and S. K. Katsikas, "Towards a Secure Automatic Identification System (AIS)," Journal of Marine Science and Technology, vol. 24, no. 6, pp. 410–423, 2019.
[9] A. Harati-Mokhtari et al., "Automatic Identification Systems (AIS): Data Reliability and Human Error Implications," Journal of Navigation, vol. 60, no. 3, pp. 373–389, 2007.
[10] International Maritime Organization (IMO), "Guidelines on Automatic Identification of Shipping (AIS) Operational Matters: Note by the International Chamber of Shipping (ICS)," MSC 72/10/12, May 31, 2000.
[11] International Maritime Organization (IMO), "Adoption of Amendments to the International Convention for the Safety of Life at Sea, 1974, as Amended," MSC.99(73), Dec. 5, 2000.
[12] International Maritime Organization (IMO), "Revision of Chapter V of SOLAS: Transponders," MSC 72/10/8, Mar. 14, 2000.
[13] International Maritime Organization (IMO), "Guidelines for the Onboard Operational Use of Shipborne Automatic Identification Systems (AIS)," A 22/Res.917, Nov. 29, 2001.
[14] International Maritime Organization (IMO), "Adoption of Amendments to the International Convention for the Safety of Life at Sea, 1974, as Amended," MSC.202(81), May 19, 2006.
[15] International Maritime Organization (IMO), Guide to Maritime Security and the ISPS Code, 2012.
[16] International Maritime Organization (IMO), "Revised Guidelines for the Onboard Operational Use of Shipborne Automatic Identification Systems (AIS)," A 29/Res.1106, Annex, Dec. 14, 2015.
[17] International Maritime Organization (IMO), "Urging Member States and All Relevant Stakeholders to Promote Actions to Prevent Illegal Operations in the Maritime Sector by the 'Dark Fleet' or 'Shadow Fleet'," A 33/Res.1192, Dec. 11, 2023.
[18] International Maritime Organization (IMO), "Brief History of IMO," [Online]. Available: www.imo.org/en/About/HistoryOfIMO/Pages/Default.aspx.
[19] R. L. Kilpatrick, Jr., "Monitoring Sanctions Compliance at Sea," Northwestern Journal of International Law and Business, vol. 42, no. 2, pp. 221–251, 2022.
[20] R. L. Kilpatrick, Jr., "Sanctions Clause Redux," Journal of International Maritime Law, vol. 29, no. 4, p. 199, 2023.
[21] J. M. Krajewski, "Out of Sight, Out of Mind? A Case for Long Range Identification and Tracking of Vessels on the High Seas," Naval Law Review, vol. 56, pp. 219–249, 2008.
[22] N. Serra-Sogas et al., "Using Aerial Surveys to Fill Gaps in AIS Vessel Traffic Data to Inform Threat Assessments, Vessel Management, and Planning," Marine Policy, vol. 133, p. 104765, 2021.
[23] R. L. Shelmerdine, "Teasing Out the Detail: How Our Understanding of Marine AIS Data Can Better Inform Industries, Developments, and Planning," Marine Policy, vol. 54, pp. 17–25, 2018.
[24] M. Svanberg et al., "AIS in Maritime Research," Marine Policy, vol. 106, p. 103520, 2019.
[25] M. Vespe, H. Greidanus, and M. Alvarez Alvarez, "The Declining Impact of Piracy on Maritime Transport in the Indian Ocean: Statistical Analysis of 5-Year Vessel Tracking Data," Marine Policy, vol. 59, pp. 9–15, 2015.
[26] K. Wolsing et al., "Anomaly Detection in Maritime AIS Tracks: A Review of Recent Approaches," Journal of Marine Science and Engineering, vol. 10, no. 1, p. 112, 2022