GNSSジャミングおよびスプーフィング攻撃の主な種類とその対策

世界経済はGNSSにどれほど依存しているのでしょうか。2019年のRTIの調査によると、もしGPSコンステレーションが突然利用不能になった場合、経済損失は1日あたり最大450億ドルに達する可能性があります。その後もGNSSの利用は急増しており、潜在的な経済的影響はさらに拡大しています。

幸いにも、コンステレーション全体が1日以上停止するには、宇宙戦争や1859年のキャリントンイベントのような大規模な太陽嵐といった、極めて稀な災害が必要です。より現実的な脅威は、日常的に発生しているGNSSジャミングおよびスプーフィングです。

ハッカー、防衛組織、テロリストなどは、民間および軍事攻撃の一環としてジャミングを利用するケースが増えています。例えば、大西洋横断便が適切な高度に上昇できないよう妨害する事例などがあります。また、スプーフィング攻撃では、偽のGNSS信号を使用して航空機、船舶、車両に搭載された受信機を欺き、実際とは異なる位置にいると誤認させます。
しかし、攻撃が増加する一方で、デバイスOEMやシステムインテグレーターがジャミングやスプーフィングを防ぐために活用できる技術も進化しています。ここでは、注目すべき主要な対策をご紹介します。

数の力を活かす

各GNSSコンステレーションは、異なる周波数で動作する複数の信号を提供しています。（各コンステレーションの現在および将来の信号については、「How to Navigate the L1, L2, L5, E5a, E5b, and G2 Alphabet Soup of GNSS Constellations and Signals」を参照してください。）

この多様性は耐障害性を高めます。なぜなら、複数のコンステレーションが同時に攻撃を受ける可能性は極めて低いためです。デバイスの受信機およびアンテナシステムがGalileoとGPSなど2つのコンステレーションをサポートしていれば、主要なGNSS信号が妨害された場合でも代替手段を確保できます。さらに、フォールバック用のコンステレーションをサポートする外部GNSS受信機を用いることも可能です。

空間フィルタリング

ジャミング攻撃は、正規の衛星信号と同じ、または隣接する周波数帯域において強力なRF信号を送信し、GNSS受信機を圧倒することで行われます。その中でもインバンドジャミングは最も対処が難しいタイプです。

数少ない有効な対策の一つが、Controlled Reception Pattern Antenna（CRPA）システムです。これは複数のアンテナ素子を用いて干渉信号を打ち消し、受信機が正規のGNSS信号に集中できるようにします。この空間フィルタリングの効果は、各ジャミング信号に対抗できる十分なアンテナ素子数を確保できるかどうかに依存します。例えば、想定される攻撃規模に応じて、CRPAシステムは4、8、または16素子構成となる場合があります。

さらに、CRPAはマルチコンステレーション受信機と組み合わせることで、多層防御を実現できます。この設計により、すべての周波数帯域を同時にサポートし、それぞれの帯域で独立したビームヌリングを実行できます。

暗号認証

デバイスがGalileoを主要またはフォールバック用コンステレーションとして使用する場合、強力な新たな選択肢がOpen Service Navigation Message Authentication（OSNMA）です。これは、受信した信号がGalileoシステム由来であり、第三者によって改ざんされていないことを検証することでスプーフィングに対抗します。

2025年7月に開始されたOSNMAは、さまざまな民間用途で無償利用が可能です。ただし、デバイスの受信機はGalileoのE1B信号成分でブロードキャストされるNavigation Message（I/NAV）内の地理位置情報を復号できるよう設計されている必要があります。

この復号機能は、既存の受信機にソフトウェアやファームウェアの更新だけで追加することはできません。（詳細はEUSPAウェブサイトのOSNMAセクションをご参照ください。）

GNSSアンテナシステムは、OSNMAにおいて重要な役割を果たします。受信機に強力で信頼性の高い信号を提供することで、認証情報の収集および検証に必要な安定した連続データストリームを確保します。

OSNMA対応デバイスを設計する際には、以下の特性を持つアンテナに注目してください。

• マルチバンド／マルチコンステレーション対応：OSNMAがブロードキャストされるE1/B1C信号へのアクセスを確保
• 低く安定した軸比（Axial Ratio）：姿勢に依存しない安定した信号受信
• 位相中心安定性：測位誤差の低減
• 高い帯域外除去特性：LTE Band 13などのセルラー信号やその他RFIをフィルタリング
• 高性能LNAおよびフィルタリング：ノイズを最小化し、信号対雑音比（C/N₀）を維持して正確なデータ復号を実現

ジャミングおよびスプーフィング対策の詳細については、「Protected PNT: Antenna Design Strategies for GNSS Security」をご覧ください。このオンデマンドウェビナーでは、CRPA、OSNMA、カスタムGNSSアンテナ、マルチコンステレーション設計などの戦略についてさらに詳しく解説しています。