TED日本語 - トッド・ハンフリーズ: GPSをどうやって騙すか

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TED日本語 - トッド・ハンフリーズ: GPSをどうやって騙すか

TED Talks

GPSをどうやって騙すか
How to fool a GPS
トッド・ハンフリーズ
Todd Humphreys

内容

トッド・ハンフリーズがジオロケーションの近未来を予測します。ミリメートルの精度を持つ ミニチュアGPS発信機「GPSドット」 により、現実世界の持ち物の位置がピンポイントで判るようになるのです。あるいは、知らないうちに行動を追跡されてしまうかもしれません。そして、このテクノロジー悪用に対して行った対策が、恐るべき結果を招いてしまうかもしれないのです。(TEDxAustin)

Script

Something happened in the early morning hours of May 2nd,2000, that had a profound effect on the way our society operates. Ironically, hardly anyone noticed at the time. The change was silent, imperceptible, unless you knew exactly what to look for. On that morning, U.S. President Bill Clinton ordered that a special switch be thrown in the orbiting satellites of the Global Positioning System. Instantaneously, every civilian GPS receiver around the globe went from errors the size of a football field to errors the size of a small room.

It's hard to overstate the effect that this change in accuracy has had on us. Before this switch was thrown, we didn't have in-car navigation systems giving turn-by-turn directions, because back then, GPS couldn't tell you what block you were on, let alone what street.

For geolocation, accuracy matters, and things have only improved over the last 10 years. With more base stations, more ground stations, better receivers and better algorithms, GPS can now not only tell you what street you are on, but what part of the street.

This level of accuracy has unleashed a firestorm of innovation. In fact, many of you navigated here today with the help of your TomTom or your smartphone. Paper maps are becoming obsolete.

But we now stand on the verge of another revolution in geolocation accuracy. What if I told you that the two-meter positioning that our current cell phones and our TomToms give us is pathetic compared to what we could be getting? For some time now, it's been known that if you pay attention to the carrier phase of the GPS signal, and if you have an Internet connection, then you can go from meter level to centimeter level, even millimeter-level positioning.

So why don't we have this capability on our phones? Only, I believe, for a lack of imagination. Manufacturers haven't built this carrier phase technique into their cheap GPS chips because they're not sure what the general public would do with geolocation so accurate that you could pinpoint the wrinkles in the palm of your hand. But you and I and other innovators, we can see the potential in this next leap in accuracy. Imagine, for example, an augmented reality app that overlays a virtual world to millimeter-level precision on top of the physical world. I could build for you a structure up here in 3D, millimeter accurate, that only you could see, or my friends at home.

So this level of positioning, this is what we're looking for, and I believe that, within the next few years, I predict, that this kind of hyper-precise, carrier phase-based positioning will become cheap and ubiquitous, and the consequences will be fantastic.

The Holy Grail, of course, is the GPS dot. Do you remember the movie "The Da Vinci Code?" Here's Professor Langdon examining a GPS dot, which his accomplice tells him is a tracking device accurate within two feet anywhere on the globe, but we know that in the world of nonfiction, the GPS dot is impossible, right? For one thing, GPS doesn't work indoors, and for another, they don't make devices quite this small, especially when those devices have to relay their measurements back over a network.

Well, these objections were perfectly reasonable a few years ago, but things have changed. There's been a strong trend toward miniaturization, better sensitivity, so much so that, a few years ago, a GPS tracking device looked like this clunky box to the left of the keys. Compare that with the device released just months ago that's now packaged into something the size of a key fob, and if you take a look at the state of the art for a complete GPS receiver, which is only a centimeter on a side and more sensitive than ever, you realize that the GPS dot will soon move from fiction to nonfiction.

Imagine what we could do with a world full of GPS dots. It's not just that you'll never lose your wallet or your keys anymore, or your child when you're at Disneyland. You'll buy GPS dots in bulk, and you'll stick them on everything you own worth more than a few tens of dollars.

I couldn't find my shoes one recent morning, and, as usual, had to ask my wife if she had seen them. But I shouldn't have to bother my wife with that kind of triviality. I should be able to ask my house where my shoes are. (Laughter)

Those of you who have made the switch to Gmail, remember how refreshing it was to go from organizing all of your email to simply searching it. The GPS dot will do the same for our possessions.

Now, of course, there is a flip side to the GPS dot. I was in my office some months back and got a telephone call. The woman on the other end of the line, we'll call her Carol, was panicked. Apparently, an ex-boyfriend of Carol's from California had found her in Texas and was following her around. So you might ask at this point why she's calling you. Well, so did I. But it turned out there was a technical twist to Carol's case. Every time her ex-boyfriend would show up, at the most improbable times and the most improbable locations, he was carrying an open laptop, and over time Carol realized that he had planted a GPS tracking device on her car, so she was calling me for help to disable it.

"Well, you should go to a good mechanic and have him look at your car," I said.

"I already have," she told me. "He didn't see anything obvious, and he said he'd have to take the car apart piece by piece."

"Well then, you'd better go to the police," I said.

"I already have," she replied. "They're not sure this rises to the level of harassment, and they're not set up technically to find the device."

"Okay, what about the FBI?"

"I've talked to them too, and same story."

We then talked about her coming to my lab and us performing a radio sweep of her car, but I wasn't even sure that would work, given that some of these devices are configured to only transmit when they're inside safe zones or when the car is moving.

So, there we were. Carol isn't the first, and certainly won't be the last, to find herself in this kind of fearsome environment, worrisome situation caused by GPS tracking.

In fact, as I looked into her case, I discovered to my surprise that it's not clearly illegal for you or me to put a tracking device on someone else's car. The Supreme Court ruled last month that a policeman has to get a warrant if he wants to do prolonged tracking, but the law isn't clear about civilians doing this to one another, so it's not just Big Brother we have to worry about, but Big Neighbor. (Laughter)

There is one alternative that Carol could have taken, very effective. It's called the Wave Bubble. It's an open-source GPS jammer, developed by Limor Fried, a graduate student at MIT, and Limor calls it "a tool for reclaiming our personal space." With a flip of the switch you create a bubble around you within which GPS signals can't reside. They get drowned out by the bubble. And Limor designed this, in part, because, like Carol, she felt threatened by GPS tracking. Then she posted her design to the web, and if you don't have time to build your own, you can buy one. Chinese manufacturers now sell thousands of nearly identical devices on the Internet.

So you might be thinking, the Wave Bubble sounds great. I should have one. Might come in handy if somebody ever puts a tracking device on my car. But you should be aware that its use is very much illegal in the United States. And why is that? Well, because it's not a bubble at all. Its jamming signals don't stop at the edge of your personal space or at the edge of your car. They go on to jam innocent GPS receivers for miles around you. (Laughter)

Now, if you're Carol or Limor, or someone who feels threatened by GPS tracking, it might not feel wrong to turn on a Wave Bubble, but in fact, the results can be disastrous. Imagine, for example, you're the captain of a cruise ship trying to make your way through a thick fog and some passenger in the back turns on a Wave Bubble. All of a sudden your GPS readout goes blank, and now it's just you and the fog and whatever you can pull off the radar system if you remember how to work it. They -- in fact, they don't update or upkeep lighthouses anymore, and LORAN, the only backup to GPS, was discontinued last year.

Our modern society has a special relationship with GPS. We're almost blindly reliant on it. It's built deeply into our systems and infrastructure. Some call it "the invisible utility." So, turning on a Wave Bubble might not just cause inconvenience. It might be deadly.

But as it turns out, for purposes of protecting your privacy at the expense of general GPS reliability, there's something even more potent and more subversive than a Wave Bubble, and that is a GPS spoofer.

The idea behind the GPS spoofer is simple. Instead of jamming the GPS signals, you fake them. You imitate them, and if you do it right, the device you're attacking doesn't even know it's being spoofed.

So let me show you how this works. In any GPS receiver, there's a peak inside that corresponds to the authentic signals. These three red dots represent the tracking points that try to keep themselves centered on that peak. But if you send in a fake GPS signal, another peak pops up, and if you can get these two peaks perfectly aligned, the tracking points can't tell the difference, and they get hijacked by the stronger counterfeit signal, with the authentic peak getting forced off. At this point, the game is over. The fake signals now completely control this GPS receiver.

So is this really possible? Can someone really manipulate the timing and positioning of a GPS receiver just like that, with a spoofer? Well, the short answer is yes. The key is that civil GPS signals are completely open. They have no encryption. They have no authentication. They're wide open, vulnerable to a kind of spoofing attack. Even so, up until very recently, nobody worried about GPS spoofers. People figured that it would be too complex or too expensive for some hacker to build one.

But I, and a friend of mine from graduate school, we didn't see it that way. We knew it wasn't going to be so hard, and we wanted to be the first to build one so we could get out in front of the problem and help protect against GPS spoofing. I remember vividly the week it all came together. We built it at my home, which means that I got a little extra help from my three-year-old son Ramon. Here's Ramon - (Laughter) - looking for a little attention from Dad that week. At first, the spoofer was just a jumble of cables and computers, though we eventually got it packaged into a small box.

Now, the Dr. Frankenstein moment, when the spoofer finally came alive and I glimpsed its awful potential, came late one night when I tested the spoofer against my iPhone. Let me show you some actual footage from that very first experiment. I had come to completely trust this little blue dot and its reassuring blue halo. They seemed to speak to me. They'd say, "Here you are. Here you are." (Laughter) And "you can trust us." So something felt very wrong about the world. It was a sense, almost, of betrayal, when this little blue dot started at my house, and went running off toward the north leaving me behind. I wasn't moving. What I then saw in this little moving blue dot was the potential for chaos. I saw airplanes and ships veering off course, with the captain learning only too late that something was wrong. I saw the GPS-derived timing of the New York Stock Exchange being manipulated by hackers. You can scarcely imagine the kind of havoc you could cause if you knew what you were doing with a GPS spoofer.

There is, though,one redeeming feature of the GPS spoofer. It's the ultimate weapon against an invasion of GPS dots. Imagine, for example, you're being tracked. Well, you can play the tracker for a fool, pretending to be at work when you're really on vacation. Or, if you're Carol, you could lure your ex-boyfriend into some empty parking lot where the police are waiting for him.

So I'm fascinated by this conflict, a looming conflict, between privacy on the one hand and the need for a clean radio spectrum on the other. We simply can not tolerate GPS jammers and spoofers, and yet, given the lack of effective legal means for protecting our privacy from the GPS dot, can you really blame people for wanting to turn them on, for wanting to use them?

I hold out hope that we'll be able to reconcile this conflict with some sort of, some yet uninvented technology. But meanwhile, grab some popcorn, because things are going to get interesting.

Within the next few years, many of you will be the proud owner of a GPS dot. Maybe you'll have a whole bag full of them. You'll never lose track of your things again. The GPS dot will fundamentally reorder your life. But will you be able to resist the temptation to track your fellow man? Or will you be able to resist the temptation to turn on a GPS spoofer or a Wave Bubble to protect your own privacy?

So, as usual, what we see just beyond the horizon is full of promise and peril. It'll be fascinating to see how this all turns out.

Thanks. (Applause)

2000年5月2日未明のことです 社会に大きな変化をもたらすことが起きました 皮肉にも その変化に誰も気付きませんでした 変化は静かで 知覚出来ず 事実を正確に知らなければ気づきようもなかったのです その日の朝 ビル・クリントン米大統領が 特別なスイッチを入れるように命じたのです GPSを司る周回軌道衛星のスイッチでした すぐさま地球上に存在する民間のGPS受信機の誤差が全て フットボール場のサイズから 小部屋のサイズにまで縮んだのです

精度に起こった この変化が私たちにもたらした影響は とてつもないものでした このスイッチが入る前は 道案内をするカーナビなんてありませんでした なぜなら当時のGPSは 今いる道どころか 区画さえも判らなかったんですから

地理的な位置情報は精度が大事で ここ10年 ますます正確になってきました 基地局や地上局が増え 感度やアルゴリズムが向上するにつれ GPSは今いる道だけでなく 道のどこかさえも 伝えられるようになったのです

位置精度レベルの向上が イノベーション爆発を引き起こしました 今日ここに来るのに携帯カーナビや スマートフォンの力を借りた人は多いはずです 紙の地図は時代遅れになってしまいました

ですが 私たちは位置精度における更なる革命を 目前に控えているのです 現在の携帯カーナビやスマートフォンが与えてくれる 2メートルの精度よりも ずっと正確な位置が 得られるようになると言ったら どう思います? 実は周知の事実なのですが GPS信号の搬送波の位相に着目し さらにインターネット接続がある場合 メートル単位だった精度を センチのレベルミリのレベルにもできるのです

なのに この機能が携帯電話に入っていないのはなぜでしょう? 私は単なる想像力の欠如だと思いますがね どのメーカーも この位相技術を 安いGPSチップには実装していません 手のひらのしわを特定できるほどの位置精度を 人々がどのように利用することができるか 思いつかなかいからです ですが 皆さんや 私や 他の発明者は 精度の次の飛躍に潜む可能性が見えています 想像してくださいたとえば AR(拡張現実)のアプリ そこではミリレベルの正確さで仮想世界が 現実世界に重なります ミリの精度で配置した 3Dの構造物が 見えているのは あなたや友人だけ ということも可能なのです

このレベルの位置精度は ずっと求めていたものであり 2~3年以内には必ず こういった非常に高精度な 搬送波の位相による測位技術が 安く簡単に手に入るようになるでしょう それは 素晴らしい結果をもたらします

そこで欲しくなるのがGPSドットミニチュアのGPS発信機です 『ダ・ヴィンチ・コード』の映画を 覚えてますか? GPSドットを手に取ったラングドン教授に 仲間が追跡装置だと教えてくれましたね 地球上のどこにいても 60cm の精度で測位できるのだと しかし 現実の世界ではGPS発信機が 不可能ですよね 例えば GPSは屋内では機能しません また GPSを そんな小さくはできません 特に 測定結果を送るのにネットワークを 中継しなければならないなら なおのことです

こうした反論は確かに正しいのですが ここ数年で事情が変わったのです 小型化と高感度化がどんどん進む傾向にあり その結果として数年前はこのような GPS受信機はカギの横にある ごつい箱の様なものでしたが 数か月前に発表されたものと比べてください 今やキーホルダーのサイズになっています 最先端のGPS受信機は 1辺がたったの1センチしかないのに さらに優れた感度を持っています GPSドットがノンフィクションの世界に登場するのも 間もなくだと思えます

GPSドットであふれる世界を想像してみてください もはや財布も鍵も失くすことはありません ディズニーランドでお子さんが迷子になることもありません GPSドットをまとめて買い 2~3千円以上の持ち物に 片っぱしから貼りつけていくのです

靴が見つからなかったら いつもなら妻に場所を尋ねていました しかし妻をつまらぬことで悩ませる必要はもうありません 自分の家に聞けばいいんです靴はどこ? (笑)

Gmail に乗り換えたことのある方は思い出してください メールを体系だてて整理していた作業が 単純な検索で済むようになりましたね GPSドットなら 持ち物に対して同じことができるのです

もちろんGPSドットにも良くない面があります 何ヶ月か前 職場に ある電話が かかってきました 電話の向こうの女性 キャロルというのですが うろたえていました どうやら カリフォルニアにいるはずの元彼が テキサスにいる彼女を見つけ出しつきまとっていると言うのです なぜ彼女が私なんかに相談するのかと思うかもしれませんね 私もそう思いました 実は キャロルの事件には専門技術が絡んでいたんです 元彼が現れるのはいつも 絶対にあり得ないような時間や場所でした 元彼はノートPCを持ち歩いており やがてキャロルは 元彼が車にGPS追跡機を 仕掛けていたと気づいたのです それで私に装置を止めてくれと頼んできたのです

「腕のいい修理屋に車を見せては?」と提案しましたが

「もうした」 とのことでした 「おかしなものは見当たらないし これ以上は車を分解しないと判らない」 と言われたそうです

「警察に行ったらどうかな」 と勧めました

「それもした」 との答えでした 「犯罪の確かな証拠が無いし 警察には装置を見つける技術が無い」 と言うのです

「なるほど じゃ FBI は?」

「それもしたけど 答えは同じだった」

私は彼女に 研究所へと来てもらい 車から出る電波を丹念に検査しました しかし どの周波数に合わせても 何の反応もありません 装置は安全圏の中にいるか 移動中にしか 電波を発信しなかったのです

つまり何も発見できませんでした キャロル以外にも GPS追跡装置が原因でこのように恐怖を抱き 心配する状況に陥る人は多くいるはずです

事実 彼女の事件を調べているうちに 驚愕の事実を知りました 誰かの車に追跡機を仕込むことが犯罪だとは限らないのです 最高裁は先月 警察が長期に渡り追跡装置を使うなら 許可が必要だと判決を出したものの 一般人が行う場合については明確になっていないのです だから 強大なる「政府」の監視に怯えるだけでなく 強大なる「隣人」にも怯えなくては(笑)

キャロルは ある強力な代替手段をとることもできました 「ウェーブ・バブル」です MITの大学院生リモア・フリードが開発した オープンソースのGPS妨害装置で リモアはこれをこう呼んでいます 「自分の空間を取り戻す装置」 スイッチを入れるとあたり一帯にバブルが作られて もはやGPS信号は存在できません バブルによって かき消されてしまうのです リモアはこれを設計したのはキャロルと同様に GPS追跡による脅威を感じていたからです そして彼女は設計をウェブに投稿し 自作する時間の無い人には買えるようにもしたのです いまや中国のメーカーがほとんど同じものを インターネットで大量に売っています

「ウェーブ・バブル」 が素晴らしく思えたかもしれませんね 家に1つあったら良いですね車に追跡機をつけられたりしたら便利です しかし この装置の使用はアメリカでは完全に違法だと 知っておいてください なぜかって? なぜなら これがただの「バブル」ではないからです 妨害信号は 個人空間や車内だけに 留めることはできないのです 害のないGPSも無効化してしまうんです周囲何キロにも渡ってね(笑)

あなたがキャロルやリモアや GPS追跡機に怯える人なら 「ウェーブ・バブル」を使いたいかもしれませんが 実際には 大変なことになってしまうのです 想像してくださいたとえば あなたはクルーズ船の船長で 深い霧を抜けようとしている時 後ろで乗客が「ウェーブ・バブル」をオンにしたとします 突然 GPSは無反応になり あなたは 霧に包まれ 使えるのは レーダーシステムからのデータだけ 使い方を覚えていればの話しですが それらは 実際 灯台の位置を更新も維持もしておらず GPSの予備だったLORAN(長距離航行装置)も去年 廃止されていました

我々の現代社会はGPSと特別な関係にあるのです 盲目的に依存していると言ってもいい 我々のシステムとインフラに深く入り込んでいます 「見えざる公共サービス」 と呼ばれることもあります 「ウェーブ・バブル」をオンにするとただの迷惑では済まないかもしれません 命にかかわるかもしれないのです

実は個人のプライバシーを守るために 公共のGPSの信頼性を犠牲にする ウェーブ・バブルよりも 強力で破壊的なものも存在します それが 「GPSスプーファー」 です

GPSスプーファーのコンセプトは単純です GPSの信号を妨害するのではなく信号のフリをするのです GPS信号を模倣し うまくすれば 攻撃された装置は偽者だと気づくことさえありません

仕組みを ご覧にいれましょう どんなGPS受信機も その内部に 本物の信号に対応するピークを持っています 3つの赤い点は 追跡ポイントです ピークが中心に来るように常に調整しています ところが 偽のGPS信号を送ると この2つのピークをピッタリと合わせられたら 追跡ポイントは見分けられなくなり より強力な偽の信号に乗っ取られてしまうのです 本物のピークはもう役に立ちません この時点でゲームオーバーです いまや偽の信号がこのGPS受信機を完全に制御しています

こんなことが本当に可能かって? スプーファーでこんな風に GPS受信機のタイミングや位置決めを 操れる人が本当にいるのでしょうか? いるんですよ 民間のGPS信号は 完全にオープンになっています 暗号化も 認証もありません 広く開かれているためスプーファーのような攻撃に弱いのです だとしても つい最近までは 誰もGPSスプーファーの心配はしていませんでした 複雑すぎ あるいは高価すぎて ハッカーには作れないと考えられていたのです

しかし 私も 学生時代からの友人も そうは思っていませんでした それほど難しいとは思えませんでしたし 最初に作った者になろうと思ったのです これができれば 問題に立ち向かうことができ GPSスプーファーの予防にもなります 皆で一緒にやったあの1週間を鮮明に覚えています それを造るために私の家に集まりましたつまり 3歳の私の息子 ラモンが手を貸してくれました これがラモン(笑) この1週間 パパの注意を引こうと頑張っています 当初 スプーファーはケーブルとコンピュータの 寄せ集めでしたが 最後には小さな箱に 集約されました

フランケンシュタイン博士の気分でした スプーファーはついに命を宿し 恐るべき可能性を垣間見せたのです それは その夜遅く 私が iPhone に対して 試したときでした 一番最初の実験のときに撮影した 本物の実験記録をお見せしましょう 私はこの小さな青い点と そのまわりに輝く光に 全幅の信頼を寄せていました 話しかけられてる気がしました 「ここにいるよ ここにいるよ」 って(笑) 「信じてね」 って そして とても不快なことが起きました 裏切りと言ってもいいでしょう 私の家にいた小さな青い点が 北へ向かって走り出したのです 私を置き去りにして私は動いていませんでした 移動する青い点が見せてくれたものは 大混乱の可能性でした 飛行機や船がコースから逸れて 機長や船長が異常に気づいても もう手遅れです ニューヨーク証券取引所の 時刻を合わせているGPSが ハッカーの餌食になるかもしれません GPSスプーファーを知ると それが起こしかねない大災害の規模など 想像もできません

とはいえ GPSスプーファーには良い面も あるのです それはGPS発信機に対する切り札となるのです たとえば あなたが追跡されているとします 本当は休暇中なのに仕事中のふりをして 追跡者をバカにすることもできます あなたがキャロルの立場なら 警官の待つ駐車場に 元彼を誘い出せるのです

差し迫るこの対立には目が離せません プライバシーと 妨害の無い電波の必要性との戦いには興味をそそられます GPSの妨害やスプーファーを許せないのは当然ですが とはいえ GPS発信機からプライバシーを守るのに 有効で合法な手段がまだありません 純粋にそのスイッチを入れたがるのは 本当にいけないことでしょうか?

私は期待しているのです まだ発明されていないテクノロジーが この対立を解消してくれると でも それまでは目が離せません これからもっと面白くなるんです

数年以内に 皆さんもGPSドットを手にして喜んでいることでしょう 袋一杯ものGPSドットを有するかもしれません 自分のものを失くすことは もはやありません GPSドットは皆さんの人生を根本から変えてしまうでしょう しかし 友人を追跡したいという誘惑に 耐えられますか? プライバシーを守るために GPSスプーファーや ウェーブ・バブルのスイッチを入れるという誘惑に 耐えられますか?

そして 例により 地平線の彼方に目をやると 希望と危険で溢れています これらがどうなっていくのか もう目が離せませんね

ありがとう(拍手)

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品詞分類

  • 主語
  • 動詞
  • 助動詞
  • 準動詞
  • 関係詞等

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