浙大“海豚攻擊”原理詳解
發布時間:2017-09-20 責任編輯:wenwei
【導讀】通過使用人類無法聽到卻可以被電子麥克風識別的高頻聲波,研究人員得以向市麵上所有主流“智能助手”發送隻能被目標設備聽到的指令。浙江大學的研究團隊把他們的技術命名為“ 海豚攻擊 ”。你想了解其中的原理嗎?來上一堂物理課吧!
laizizhongguodeanquanyanjiurenyuanfamingleyizhongqiaomiaodefangfa,buyongshuohuajiunengjihuoyuyinshibiexitong。tongguoshiyongrenleiwufatingdaoquekeyibeidianzimaikefengshibiedegaopinshengbo,yanjiurenyuandeyixiangshimianshangsuoyouzhuliu“智能助手”發送隻能被目標設備聽到的指令。
這支來自浙江大學的研究團隊把他們的技術命名為“ 海豚攻擊 ”,因為海豚就是用高頻聲波進行交流的。你想了解其中的原理嗎?來上一堂物理課吧!
科學原理
大多數電子產品中的麥克風使用了一小塊薄膜,它可以通過振動來響應由聲波引起的氣壓變化。由於人類通常聽不到任何 20 千赫以上的信號,麥克風軟件一般不會對那些信號進行處理。不過,從技術上講,那些信號仍然會被偵測到——這被稱為低通濾波器。
完美的麥克風會且僅會在特定的輸入頻率下以已知的頻率振動。但在現實世界中,薄膜會受到諧波的影響——舉例來說,400 赫茲的音調也會引起 200 赫茲和 800 赫茲的響應(這裏的數字並不精確,但意思就是這樣)。你可以在 維基百科 上找到一些非常不錯的 GIF 動畫,它們對此進行了生動的展示。不過,這通常不會成為一個問題,因為諧波的強度要比原來的振動弱得多。
假如你希望麥克風響應一個 100 赫茲的音調,但出於某種原因不想發出這種聲音。如果你發出一個強度足夠大的 800 赫茲音調,它的諧波將能產生 100 赫茲的音調,而後者僅會被麥克風識別。其他人將隻能聽到原來的 800 赫茲音調,卻不會知道設備對其他音調進行了響應。
狡猾的調製解調器
這些基本上就是研究人員所做的事情,當然他們采用了更精確的方式。研究人員發現,大多數語音激活設備(包括手機、智能手表和家庭中樞設備)所使用的麥克風都會受到這種諧波影響。

以上圖表展示的是:超聲波(黑色的“波”)生成,產生紅色的諧波,然後被低通濾波器消除。
首先,他們利用高得多的超聲頻率生成了目標音調,以此進行測試,並獲得了成功。接著,他們嚐試用 500-1000 赫茲之間的多層音調重建語音片段——這個過程要更加複雜,但本質上並無區別。而且,這個過程並不需要用到很多專門的硬件,你可以在電器商店買到現成的。
經過解調的語音能夠很好地激活設備,並且支持所有主流的語音識別平台:
“海豚攻擊”的語音指令雖然完全無法被人類聽見,但卻可以被電子設備的音頻硬件接收到,並且可以 被語音識別係統正確理解。我們在各大語音識別係統上驗證了“海豚攻擊”,其中包括 Siri、Google Now、三星 S Voice、華為 HiVoice語音智靈、Cortana 以及 Alexa。
它們得以成功執行多種命令,從喚醒短語(“OK Google”)到複雜請求(“把後門打開”)。自然而然,不同的手機和不同的短語會有不同的成功率,而且距離遠近也會有影響。不過,實施攻擊的有效距離均未超過 5 英尺。

研究人員製作的便攜式“海豚攻擊”係統。
看不見的指令可以穿過空氣,偷偷讓你的設備執行它們,這個想法讓人感到可怕(當然,WiFi 攻擊也是這個樣子)。不過,“海豚攻擊”的危險性是有限的,這裏麵有幾個原因。
首先,你可以把語音識別係統的喚醒功能關閉,以此杜絕“海豚攻擊”。這樣一來,如果其他人要想進行攻擊,語音識別軟件就必須處在打開狀態。
其次,即便你打開了喚醒功能,很多設備會禁止語音識別軟件訪問聯係人、dakaiyingyonghuowangzhan,zhizhinijiesuoshebei。gongjizhehuoxukeyitoutouyongnideshebeixunwentianqiqingkuanghuozhexunzhaofujindetaiguocaicanguan,danquewufacaozongshebeifangweneyiwangzhan。
最zui後hou,也ye許xu是shi最zui明ming顯xian的de一yi個ge原yuan因yin,在zai目mu前qian的de狀zhuang態tai下xia,攻gong擊ji必bi須xu在zai數shu英ying尺chi之zhi內nei才cai能neng發fa動dong。即ji便bian攻gong擊ji者zhe可ke以yi在zai近jin距ju離li內nei發fa出chu指zhi令ling,但dan如ru果guo你ni的de手shou機ji被bei喚huan醒xing並bing重zhong複fu“好的,彙錢到莫斯科”這樣的指令,你很有可能會馬上注意到。
即便如此,在某些場景下,“海豚攻擊”仍然可能奏效。如果一台配備揚聲器的物聯網設備遭到入侵,攻擊者便可以用它發出超聲波,指揮附近的 Echo 音箱打開房門或關閉警報。
zheyangdeweixiehuoxubushitebiexianshi,dantayeshuominglegongjizhekeyicaiyongduozhongtujingruqinwomendeshebei。yaoduinaxiexiwangbeiyingyongyurichangshenghuodejishujinxingshenzha,batamennachulaigongkaiceshibingshejihaoyingduigongjidecuoshi,zhenaishibibukeshaodeyihuan。
(來源:TechCruch)
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