تصور کنید بتوانید امواج نامرئی رادیویی را مثل یک نقشه رنگی ببینید و دقیقاً بفهمید کدام پهپاد پشت دیوار ساختمان شما در حال پرواز است. QuadRF این تخیل را به واقعیت تبدیل کرده است؛ دستگاهی دستی که فرکانسهای رادیویی را به دادههای بصری تبدیل میکند. این دستگاه در واقع یک رادیوی آرایه فازی (phased-array radio) است که امواج را برای کاربر به یک نقشه بصری تبدیل میکند.
این سختافزار بر پایه یک رزبری پای ۵ (Raspberry Pi 5) و یک برد FPGA (آرایه گیت برنامهپذیر میدانی) ساخته شده است. این برد FPGA دارای زمانبندی در سطح پیکوثانیه است که دقت بسیار بالایی را فراهم میکند. طبق گزارش ۱۰ جولای ۲۰۲۶ از وبسایت jeffgeerling.com، این دستگاه با استفاده از پردازش پیشرفته سیگنال و «شکلدهی پرتو» (Beamforming)، میتواند پهپادهای در حال پرواز را ردیابی کرده و سیگنالهای WiFi را که از میان دیوارهای سخت عبور میکنند، شناسایی کند.
دسترسی به این قابلیتها پیش از این تنها در اختیار دولتها و نهادهای امنیتی بود که سالها از ابزارهای مشابه پردازش سیگنال و Beamforming استفاده میکردند، اما اکنون این سختافزار چنین تواناییهایی را به جامعه بازمنبع (Open-source) آورده است. همانطور که در بحثهای گذشته ما دربارهی امنیت مدلهای بازمتن اشاره کردیم، دموکراتیزه شدن ابزارهای تخصصی همواره لبهی امنیت را تغییر میدهد. برای درک بهتر، وقتی یک کامپیوتر را به شبکه متصل میکنید، ابزارهایی مثل Wireshark ترافیکهای پنهان را نشان میدهند؛ بستههای WiFi نیز دقیقاً همین کار را میکنند اما از طریق هوا منتقل میشوند و این امر امکان شنود بدون دسترسی فیزیکی به کابلها را فراهم میکند. QuadRF شامل نرمافزارهای داخلی برای استریم و رمزگشایی RF است که میتوان آنها را به یک کامپیوتر قدرتمندتر برای تحلیل دقیق ترافیک WiFi منتقل کرد.
به نقل از مستندات پروژه، مارتین مککورمیک (Martin McCormick)، مهندس سابق SpaceX و عضو تیم سازنده ترمینالهای اصلی استارلینک (Dishy)، این سیستم را با هدف بزرگتری طراحی کرده بود: ساخت یک آرایه آنتن در مقیاس ماه برای نجوم رادیویی و آزمایشهای «زمین-ماه-زمین» (EME). او با الهام از آن سیستم اختصاصی ماهوارهای استارلینک، نسخهی بازمنبع و ماژولار QuadRF را خلق کرد تا جایگزینی آزاد برای آن باشد.
مککورمیک سیستم را بهگونهای طراحی کرد که ماژولار باشد. در حالی که نسخه دستی برای کاربردهای محلی است، اپراتورهای دارای مجوز میتوانند چندین ماژول را بهصورت زنجیرهای به هم متصل کنند تا به توان خروجی ۱.۱۵ مگاوات (MW EIRP) برسند. این پیکربندی مقدار عظیمی بهره (Gain) آنتن جهتدار را برای آزمایشهای RF با توان بالا فراهم میکند.
مشخصات فنی و سختافزار
این دستگاه در بازه فرکانسی ۴.۹ تا ۶ گیگاهرتز عمل میکند و کیت پایه آن در حال حاضر با قیمت ۴۹۹ دلار از طریق Crowd Supply عرضه میشود. ویژگیهای کلیدی فنی عبارتند از:
- استریم پهنایباند بالا: این دستگاه از مسیرهای MIPI رزبری پای ۵ (کانکتورهای FFC دوربین و نمایشگر) برای استریم دادههای I/Q (در-فاز/کوادراتور) با نرخهایی فراتر از ۵ گیگابیت بر ثانیه استفاده میکند.
- تأخیر بسیار کم: با مهندسی معکوس پروتکل MIPI از طریق تراشه RP1، دستگاه به انتقال دادههای دوطرفه (Full-duplex) با تأخیر بسیار کم دست یافته است. این روش سادهتر و قابلاعتمادتر از USB است و صدها میلیون نمونه در ثانیه (MSPS) از دادههای I/Q را بدون هیچگونه وقفه یا از دست رفتن نمونهها منتقل میکند.
- معماری ماژولار: طراحی دستگاه اجازه میدهد ماژولها بهصورت زنجیرهای (Daisy-chaining) متصل شوند و هر ماژول تغییر فاز (Phase shift) مخصوص به خود را محاسبه کند.
- انعطاف سختافزاری: با استفاده از رابط MIPI بهجای PCIe، درگاه PCIe رزبری پای آزاد میماند تا بتوان از آن برای ذخیرهسازی پرسرعت یا شبکههای پیشرفته استفاده کرد.
- بسته توسعه موبایل: یک «بسته توسعه موبایل» (Mobile Expansion Pack) در دسترس است که شامل یک پک باتری و یک پایه نگهدارنده گوشی برای تحلیلهای زنده و در لحظه در باند C است.
رابط کاربری و تجربه عملی
سیستم پس از بوت شدن، یک نقطه دسترسی (Hotspot) WiFi ایجاد میکند و کاربر میتواند از طریق مرورگر و آدرس http://quadrf/ به یک جلسه VNC متصل شود. از این طریق، کاربران میتوانند اپلیکیشنهای مختلفی، از GNU Radio گرفته تا نرمافزارهای استاندارد SDR و همچنین یک ویژوالایزر اختصاصی واقعیت افزوده (AR) برای RF را اجرا کنند.
این ابزار AR فرکانسهای ۴.۹ تا ۶ گیگاهرتز را به صورت «لکههای رنگی» نمایش میدهد. اگرچه رابط کاربری در حال حاضر ابتدایی است و نیاز به تراز کردن دستی بین دوربین و آرایه فازی دارد، اما بازخورد بصری فوری را فراهم میکند. در آزمایشهای هفته گذشته، یک شبکه WiFi ۵ گیگاهرتز در کانال ۱۰۰ (حدود ۵.۵ گیگاهرتز) بهرنگ آبی روشن دیده شد، در حالی که شبکههای همسایه با رنگهای قرمز یا سبز ظاهر شدند.
این دستگاه توانست یک پهپاد DJI Mini Pro 4 را در حالی که پشت یک استودیو پرواز میکرد، با موفقیت ردیابی کند. همانطور که پهپاد دورتر میشد، کاربر مجبور شد برای حفظ سیگنال، بهره گیرنده (Receiver Gain) را بهصورت دستی افزایش دهد. کاربر خاطرنشان کرد که رابط کاربری برای استفاده دستی تا حدی دشوار (Clunky) است و از داشتن یک کنترل بهره آسانتر یا کنترل خودکار بهره (AGC) بهرهمند خواهد شد.
استفاده از یک آرایه فازی روی یک رزبری پای ۵ معمولی، مرزهای آنچه برای علاقهمندان به رادیوی تعریفشده با نرمافزار (SDR) ممکن است را جابهجا میکند. این پروژه ثابت میکند که استریم سیگنال با پهنایباند بالا، که بهطور سنتی در انحصار سختافزارهای تخصصی بود، اکنون با استفاده از رابطهای دیجیتال استاندارد مانند MIPI قابل دستیابی است.
برای کاربر عادی، این موضوع یک واقعیت امنیتی حیاتی را برجسته میکند: دیوارهای فیزیکی مانعی برای شنود RF نیستند. این نشان میدهد که جاسوسی سیگنالهای پیچیده دیگر منحصراً در اختیار سازمانهای اطلاعاتی مانند CIA نیست. شناخت این احتمالات کمک میکند تا بهجای ممنوع کردن ابزارها، روی اصلاح روشهای امنیتی غلط تمرکز شود.
کسانی که به این پروژه علاقهمند هستند باید کمپین Crowd Supply را دنبال کنند. این پروژه پیش از این از انتظارات جذب سرمایه جمعی فراتر رفته است و توسعهدهندگان در حال تغییر از محفظههای چاپ سهبعدی به واحدهای تولیدی قالبگیری تزریقی (Injection-molded) هستند.
گام بعدی شما
- بررسی کمپین Crowd Supply برای تهیه کیت سختافزاری پیش از اتمام موجودی.
- مطالعه مستندات MIPI در رزبری پای ۵ برای کسانی که قصد ساخت رادیوهای سفارشی دارند.
- تست ابزارهای شناسایی RF برای ارزیابی میزان نشت سیگنال در محیطهای کاری حساس.
اما تأثیر این سختافزار بر حریم خصوصی در محیطهای شهری حتی پیچیدهتر است — به تحلیل ما دربارهی استانداردهای جدید رمزنگاری بیسیم مراجعه کنید.
گفتگو