时间都去哪了？BPC电波授时信号的“零成本”伪造

 时间都去哪了？！

BPC电波授时信号的“零成本”伪造

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工作日，上班路上，看一眼情人节女友刚送的六局电波表。咦，出门明明还早，怎么眼看要迟到！别慌，可能只是你被“黑”了。

什么，你戴iWatch？那可以看看这篇：GPS信号伪造。

电波钟/表顾名思义就是通过接收电波授时信号实现自动对时的钟表。以“电波表”为关键字在淘宝搜索，可以看到相关产品很多。其中主要是几个日系的手表大厂，如卡西欧、西铁城、精工、东方双狮等，此外国产品牌也有几个，就不一一列举了。我们后面实验中用到的是一台挂钟，由国产品牌康巴丝生产。

授时电波一般由国家负责标准时间的专门机构进行播发。所广播的时间是国家标准时，由多台高精度原子钟组成的守时钟组产生。授时电波采用频率低于100千赫的长波波段，不易被遮挡，因此一个发射站就可以基本覆盖一国国土。中英美日德等国有各自标准的长波授时服务，不仅名称不一，所用的频率和编码也不同，也就是开头提到的所谓六局（日本面积虽小，但有两局）.

我国的长波授时服务BPC，由中科院国家授时中心与某企业合作建立，面向民用。BPC广播站设立在河南商丘，频率为68.5千赫。采用脉宽调制，码率1赫兹。每个编码脉冲宽度为0.1s，0.2s，0.3s或0.4s，分别代表四进制的0，1，2，3。而这一串四进制的数字是由播发时刻的秒、时、分、星期、日、月、年插入几个校验位组成的，长度为20s，并无任何加密手段。也就是说20秒的信号才可以完整传达当前日期和时间。这一编码方式相比其他各国60秒一帧的方法，对时过程更快。另外需要提醒一下，BPC电波授时编码属于某企业的专利技术，不能私自用于商业盈利。既然是专利，就不妨再公开引用一次，编码示意图如下。

说了这么多，同学们应该对电波授时和电波钟表也有了大概的了解。下面讲讲如何“黑”的问题。思路很简单：伪造授时电波信号，盖过真正的BPC电波，电波钟也就乖乖听咱的了。

如何产生信号呢，我们采用了一台安捷伦最新款PSG系列信号发生器――开玩笑的，我司怎会有这，只有笔记本电脑。好吧，就用笔记本。是的，就用笔记本！

笔记本电脑就位后，照着专利说明书写一个程序，将日期时间翻译成BPC编码，然后将编码通过电脑自带的音频输出播放出来。为了避免笔记本自身杂散电磁辐射造成干扰，我们利用耳机作为播放设备。为了增强信号强度，我们把耳机粘在钟表背后靠近接收天线的位置，把音量调到最大。编造一个错误的时间，运行程序开始发播信号，人耳可以听见脉冲通断的声音。按下电波钟背后的对时按钮三秒钟，表针暂停，进入对时模式。静待几分钟，电波钟从信号中获取错误的时间，表针快速旋转至指定时间，对时成功！

（对时过程有视频为证，点击查看视频）

讲到这里，肯定有同学要说，声卡最高只能输出22千赫的声音，怎么能发出68.5千赫，还是电波信号，你不要骗我！且慢，其实是笔者刚有意漏掉一个关键点现在来讲。电脑所播放的音频信号实际上是有讲究的，我们选择了68.5千赫的5分频，13.7千赫，以此作为载波在上面加载BPC编码。耳机发声就是靠线圈产生变化的磁场推动振膜实现的，因此发出听得见的声音的同时，也在发出听不见的电磁波。当我们把输出音量调至最大，耳机的非线性效应显著起来，频率成分中不仅有基频成分（13.7千赫）还有倍频成分，其中也就包含13.7千赫的5倍频信号68.5千赫，也就是BPC的载波频率。这样也就实现了标题所说的“零成本”。

作为一名合格的白帽子，讲了“攻”怎么能不讲“防”？防范措施就是我们做了一个艰难的决定，还是不公布源代码了。这样好歹熊孩子恶作剧之前还得好好做上两晚上功课。实际上仅仅从BPC的编码上来说，由于其非常简单透明，是很难防止类似攻击行为的。好在现在获取时间信息的手段多种多样，通过移动网络、有线网络、GPS、北斗等都可以获得非常准确的时间，因此采用多个时间来源相互参照，能够大大降低因被攻击造成损失的概率。

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