Naukowcy twierdzą, że tajne polecenia ultradźwiękowe mogą sterować smartfonem

Cyfrowi asystenci sterowani głosem są coraz bardziej powszechni i wyrafinowani. Google, Apple, Amazon, liczni producenci samochodów i inni pozwalają sterować swoimi urządzeniami za pomocą głosu. A to oczywiście daje złośliwym napastnikom kuszący sposób atakowania tych urządzeń.

Wiele osób z urządzeniami aktywowanymi głosem doświadczyło anomalii aktywacji, ponieważ urządzenie reaguje na głosy innych osób lub interpretuje hałas zewnętrzny jako polecenie. Nietrudno więc wyobrazić sobie, jak haker może podjąć próbę ataku za pomocą pobliskiego głośnika. Jednak takie ataki są łatwo udaremniane przez ostrzegającego użytkownika, który również słyszy polecenia.

Ale to rodzi interesujące pytanie: czy można aktywować asystentów sterowanych głosem za pomocą niesłyszalnych poleceń?

Dzisiaj otrzymujemy odpowiedź dzięki pracy Guoming Zhang i Chen Yan oraz kilku kumpli z Uniwersytetu Zhejiang w Chinach. Opracowali system o nazwie DolphinAttack, który wykorzystuje wiadomości ultradźwiękowe do aktywacji cyfrowych asystentów, takich jak Siri, Google Now i sterowany głosem system nawigacji Audi. Według zespołu wiadomości te są całkowicie niesłyszalne dla ludzkiego ucha i stanowią poważne nowe zagrożenie.

Zasada ataku jest prosta. Mikrofony stosowane w nowoczesnych urządzeniach elektronicznych są przeznaczone do przetwarzania słyszalnego dźwięku na sygnały elektroniczne. Jest to dźwięk o częstotliwości niższej niż około 20 KHz, ogólnie przyjęta granica ludzkiego słuchu.

Mikrofony mają odkształcalną membranę, która wibruje pod wpływem fal dźwiękowych. Wibracje te zmieniają pojemność wewnętrznego obwodu, przekształcając w ten sposób dźwięk w formę elektroniczną.

Z założenia membrany te nie są szczególnie wrażliwe na częstotliwości ultradźwiękowe. W każdym razie sygnały o wyższej częstotliwości są filtrowane przez elektronikę urządzenia.

Ale Guoming i spółka znaleźli sposób na ogranie tych urządzeń. Sztuczka polega na użyciu częstotliwości ultradźwiękowej, której amplituda jest modulowana przez częstotliwość zwykłej mowy. Tak więc ultradźwięki działają jak fala nośna dla wiadomości mówionej.

Okazuje się, że membrany mikrofonów potrafią odbierać takie sygnały, mimo że są one niesłyszalne dla człowieka.

To otwiera puszkę Pandory potencjalnych psot. Guoming i współpracownicy przetestowali to podejście na urządzeniach takich jak różne iPhone'y Apple, LG Nexus 5X, Samsung Note S6 Edge, Amazon Echo i system nawigacji Audi Q3, żeby wymienić tylko kilka.

Niektórzy z tych asystentów działają z dowolnym głosem, na przykład Echo Amazona. Inne można aktywować tylko określonym głosem, chociaż polecenia po tym mogą być w dowolnym głosie. W tym przypadku chiński zespół twierdzi, że łatwo jest wypróbować kilka różnych głosów, aby znaleźć jeden wystarczająco podobny, aby zakończyć aktywację.

(Powszechną obserwacją jest to, że osoby o podobnych głosach mogą aktywować nawzajem swój telefon sterowany głosem.)

Następnie zespół wykorzystał krawędź Samsung Galaxy S6 podłączoną do głośnika ultradźwiękowego, aby przetestować atak zarówno w laboratorium, jak i w świecie rzeczywistym z szumem tła.

Wyniki są niepokojące. Pokazujemy, że polecenia głosowe DolphinAttack, chociaż całkowicie niesłyszalne, a zatem niedostrzegalne dla ludzi, mogą być odbierane przez sprzęt audio urządzeń i poprawnie rozumiane przez systemy rozpoznawania mowy, powiedzmy Guoming i spółka.

Zespół wykorzystał system, aby przekonać Siri do zainicjowania połączenia FaceTime na iPhonie, zmusić Google Now do przełączenia telefonu w tryb samolotowy, a nawet do manipulowania systemem nawigacji w samochodzie Audi.

Oczywiście możliwe są bardziej zaawansowane polecenia. Uważamy, że ta lista jest zdecydowanie niepełna, twierdzą naukowcy.

To spowoduje niewygodną lekturę dla świadomych bezpieczeństwa właścicieli tych urządzeń. Nietrudno sobie wyobrazić, jak złośliwy użytkownik może wykorzystać tę słabość do potajemnego inicjowania połączeń podsłuchujących rozmowy, wyłączania telefonu, aby uniemożliwić mu odbieranie danych lub zmiany przeznaczenia systemu nawigacji w samochodzie sterowanym głosem.

A gdy systemy sterowane głosem stają się bardziej wydajne, zagrożenie staje się coraz większe i bardziej niepokojące. Na przykład najnowszy Asystent Google jest znacznie bardziej wydajny niż poprzednie wcielenia.

Guoming i współautorzy twierdzą, że zagrożenie można złagodzić. Najbardziej oczywistym sposobem jest przeprojektowanie mikrofonów w celu zmniejszenia ich wrażliwości na ultradźwiękowe fale nośne. Powinno to być proste, ale nie pomoże milionom ludzi, którzy już posiadają smartfon, asystenta lub samochód, który jest zagrożony.

Dla tej grupy rozwiązanie oparte na oprogramowaniu jest bardziej praktyczne. Polecenia ultradźwiękowe różnią się od naturalnych sygnałów głosowych na kilka unikalnych sposobów, które powinny być łatwe do wykrycia. Opracowanie takiego systemu nie powinno być zbyt trudne, chociaż dostarczenie go milionom użytkowników będzie.

Tymczasem zmodyfikowany smartfon, który może przeprowadzić tego rodzaju atak, jest łatwy do zbudowania. Oznacza to, że zagrożone są miliony inteligentnych urządzeń na całym świecie.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1708.09537 : DolphinAttack: niesłyszalne polecenia głosowe

ukryć