Threat Modeling in Satellite Communications for Maritime Operations

Abstract

Den nye romalderen og fremveksten av høy båndbredde Low Earth Orbit (LEO) satellittkonstellasjoner har forårsaket en raks endring i trussel landskapet for cybertrusler i industrier som er avhengige av satellittkommunikasjon. Sjøfartssektoren har vært avhengig av satellittkommunikasjon i flere tiår og er en av de industriene som er mest påvirket av denne massive endringen i Internett-tilkobling gjennom satellittkommunikasjon.

Denne masteroppgaven har som mål å gi innsikt i dette voksende trussel landskapet ved å identifisere komponenter og cybersikkerhetstrusler mot toppmoderne LEO satellittkonstellasjoner, undersøke trussel modellering rammeverk og deres anvendbarhet for trussel modellering for satellittkommunikasjon i maritime operasjoner, og identifisere trusler og risiko for satellittkommunikasjon i maritime operasjoner.

Dette gjøres gjennom en kvalitativ tilnærming og benytter trussel modellering i to brukstilfeller som er relevante for satellittkommunikasjon og maritime operasjoner. STRIDE og SPARTA-matrisen ble anvendt på disse brukstilfellene og fant at LEO satellittkonstellasjoner er komplekse systemer som spenner over flere domener. STRIDE identifiserte mange trusler og ga en helhetlig oversikt over truslene mot satellittkommunikasjon. SPARTA viste at et sofistikert GPS-spoofing angrep kan utføres for å forstyrre eller mulig forårsake store hendelser for skip.

The New Space Era and the emergence of high-bandwidth Low Earth Orbit (LEO) satellite constellations have caused a rapid change in the cyber threat landscape for industries reliant on satellite communications. The maritime sector has been dependent on satellite communications for decades and is one of the industries most affected by this massive change in Internet connectivity through satellite communication.

This master thesis aims to provide insight into this growing threat landscape by identifying components and cybersecurity threats towards state-of-the-art LEO satellite constellations, investigating threat modeling frameworks and their applicability to threat modeling for satellite communications in maritime operations, and identifying threats and risk for satellite communication in maritime operations.

This is done through a qualitative approach and utilizes threat modeling in two use cases relevant to satellite communication and maritime operations. STRIDE and SPARTA matrix were applied to these use cases and found that LEO satellite constellations are complex systems that span multiple domains. STRIDE identified numerous threats and gave a holistic view of the threats to satellite communications. SPARTA showed that a sophisticated GPS spoofing attack can be carried out to disrupt or potentially cause major incidents for ships.