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【科技新知】黑科技 - 開著燈講話也不安全

張貼者:Allan
閱讀人數:3275人 張貼日期:2020-06-19 09:22:00
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開著燈講話也不安全!以色列又發明一個讓人匪夷所思的高科技應用了  
而其所利用的,只是 燈泡 的震動。

盯住燈泡,實現竊聽 燈泡晃一晃,屋子裡的對話就被竊聽了?

聽起來著實有些毛骨悚然,我們先來看看這到底是怎麼一回事。

所需工具: 「別人家的」懸掛式燈泡,「別人家的」窗户(窗簾剛好沒拉起來的那種)、一台望遠鏡以及光電感測器。

具體步驟: 簡單來說,分為三個部分。

第一步,室内的幾個人說話,聲波撞擊燈泡,引發「燈泡」的震動(毫米等級)。

第二步,將裝有「光電感測器」的望遠鏡對準燈泡。

第三步,利用 ADC(類比數位轉換器),將從光電感測器中採樣的「光訊號」,通過設計的算法處理為「聲訊號」。

研究人員設置了這樣一個實驗場景:

目標是位於三樓的一間辦公室,辦公室內懸掛著一個 12 瓦的 LED 燈泡。 竊聽設備安置在 25 公尺 外的天橋上,包括三台在目鏡上裝了光電感測器的望遠鏡(直徑 10 公分、20 公分、35 公分),以及用來處理數據的筆記型電腦。

 
在這個位置,竊聽者無法直接聽到辦公室裡的聲音。 研究人員發現,燈泡因聲音而產生的微小震動成功被感測器記錄了下來。 單一望遠鏡捕捉的光學測量結果,被傳輸到計算機中。 訊號在經過帶阻濾波器、正規劃、降噪、均衡器這四步處理之後,可以以驚人的保真度重建房間內的聲音。




比如,音響播放的一段音樂: 音訊播放器   00:00   00:00


使用向上/向下鍵以提高或降低音量。


  左:恢復音頻頻譜圖;右:原始音頻頻譜圖 比如,文章開頭川普的演講片段: 音訊播放器   00:00   00:00


使用向上/向下鍵以提高或降低音量。


  研究人員還證明,Google 的 Cloud Speech API 能夠成功將這段恢復出來的語音轉換成文字。

另外,實驗數據顯示,望遠鏡的鏡頭直徑越大,恢復出的音頻質量越高。

方法局限性 對於這樣的黑科技,史丹佛大學計算機科學家和密碼學家 Dan Boneh 表示:這是旁路攻擊的完美應用——旁路攻擊,即通過意料之外的信息洩露來竊取秘密。 之前,MIT、微軟和 Adobe 的研究人員也開發了一種類似的算法,可以通過分析影片中物體的微小震動來重建音頻訊號,稱為可視麥克風。 「可視麥克風」實驗中,研究人員通過隔音玻璃,在 4.5 公尺外拍攝一袋薯片的振動,繼而成功恢復出了清晰的語音。
 
不過,想要通過影片來恢復語音,首先對硬體設備的要求就很苛刻——每秒傳輸幀數(FPS)需要超過 2200 赫兹(Hz)。 此外,僅是恢復幾秒鐘的語音,就需要幾個小時的處理時間,因為處理高分辨率、高頻影片需要耗費大量計算資源。受限於此,該方法也無法實現實時監控。 相比之下,Lamphone 不僅 成本低廉 ,還能做到 實時監控 。 不過,Lamphone 也存在局限性。 其一,在實驗中,研究人員只針對懸掛式燈泡進行了研究,尚不清楚固定在天花板上的燈泡是否同樣能成為「竊聽工具」。



並且,實驗中觀察的燈泡是 12 瓦的  LED 燈泡 ,相比於白熾燈泡和螢光燈泡,訊噪比更高 ——是前者的 6.3 倍,後者的 70 倍。 也就是說,通過訊號處理來恢復出聲音的難度,相對低一些。 其二,在實驗中,揚聲器的音量被開到了最大。也就是說,播放的語音和音樂要比正常情況下聲音更大。 研究團隊表示,目前,他們使用了相對便宜的光電感測器和類比數位轉換器,使用更加昂貴的感測器則能夠恢復出音量更小的對話。 One More Thing 這樣的研究,當然不是為了鼓勵「大膽的想法」,而是為了「提高人們對攻擊媒介的認識」。 因此,研究人員也在論文中討論了避免/緩解這種攻擊的方法。 比如, 降低燈泡的發光量 和 使用帷幕牆 。 光電感測器捕捉的光訊號越少,訊噪比也會隨之降低。 所以,使用瓦數更低的燈泡、增加帷幕牆,都會加大攻擊的難度。

噪聲分析。上:無帷幕牆;下:有帷幕牆 或者,更直接一點—— 拉上窗簾。

文章來源:科技局ㄅ:科技菊報






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