近日，浙江大學(xué)網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院院長(zhǎng)任奎團(tuán)隊(duì)、加拿大麥吉爾大學(xué)、多倫多大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)共同發(fā)表了一項(xiàng)聚焦智能手機(jī)竊聽攻擊的研究成果：智能手機(jī)App可在用戶毫不知情時(shí)，利用手機(jī)內(nèi)置的加速度傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶語音的竊聽，且準(zhǔn)確率達(dá)到90%。
“加速度傳感器”又稱“加速度計(jì)”，是目前智能手機(jī)中最常見的一種嵌入式傳感器，它主要用于探測(cè)手機(jī)本身的移動(dòng)，比如平時(shí)常見的步數(shù)統(tǒng)計(jì)和游戲控制等應(yīng)用場(chǎng)景。與麥克風(fēng)、攝像頭這些公眾相對(duì)熟知、可能獲取個(gè)人敏感信息的硬件不同，由于加速度計(jì)看起來與語音通話、短信等敏感信息沒有什么實(shí)際關(guān)聯(lián)，因此在采集智能手機(jī)的加速度信息時(shí)，無需獲得用戶授權(quán)。但恰恰就是這個(gè)不起眼的裝置，可能會(huì)讓人們陷入隱私泄露危機(jī)。
任奎表示，加速度計(jì)之所以能被用來監(jiān)聽電話，主要?dú)w因于智能手機(jī)本身的物理結(jié)構(gòu)。眾所周知，聲音信號(hào)是一種由震動(dòng)產(chǎn)生的可以通過各類介質(zhì)傳播的聲波。因此，手機(jī)揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音會(huì)引起手機(jī)自身震動(dòng)。而加速度計(jì)能準(zhǔn)確感知手機(jī)震動(dòng)——攻擊者便可通過它來捕捉聲音信號(hào)引起的手機(jī)震動(dòng)，推斷其中包含的敏感信息。
“總的來說，這是一種用途非常廣泛的攻擊方式，對(duì)用戶隱私威脅很大。”任奎說。
竊聽語音的準(zhǔn)確率與具體的竊聽任務(wù)有關(guān)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在關(guān)鍵字檢測(cè)任務(wù)中，這種竊聽攻擊可以90%的平均準(zhǔn)確率識(shí)別并定位用戶語音中所攜帶的關(guān)鍵字。攻擊者在訓(xùn)練自身模型時(shí)，可自行選擇想要識(shí)別哪些關(guān)鍵字。在數(shù)字識(shí)別任務(wù)中，這種竊聽攻擊可以接近80%的準(zhǔn)確率區(qū)分出0至9這10個(gè)數(shù)字的英文發(fā)音。
“準(zhǔn)確率有所降低的原因，是數(shù)字的發(fā)音較為簡(jiǎn)單，而越復(fù)雜的詞匯識(shí)別率越高。”任奎解釋說，這種攻擊對(duì)場(chǎng)景沒有特殊要求，甚至在受害人邊使用手機(jī)邊走路時(shí)，攻擊者都能準(zhǔn)確識(shí)別出手機(jī)揚(yáng)聲器所播放的語音信息。當(dāng)然，與人的聽覺系統(tǒng)一樣，這種攻擊的準(zhǔn)確率也會(huì)受到音頻清晰程度的影響。
那么，不同手機(jī)系統(tǒng)的竊聽效果是否不同？任奎表示，在不同手機(jī)系統(tǒng)中，運(yùn)用加速度計(jì)竊聽的情況可能不同。一方面，不同手機(jī)系統(tǒng)對(duì)加速度計(jì)的使用限制不同。比如，IOS要求所有訪問加速度計(jì)的應(yīng)用提供一句話來解釋為什么要采集加速度計(jì)的數(shù)據(jù)，在此要求下，明顯用不到加速度計(jì)的應(yīng)用可能無法實(shí)施這種竊聽攻擊。另一方面，各手機(jī)系統(tǒng)對(duì)于后臺(tái)采集加速度計(jì)數(shù)據(jù)的機(jī)制也有差別，這會(huì)影響竊聽攻擊的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景。
此外，手機(jī)本身的結(jié)構(gòu)和性能也會(huì)對(duì)竊聽的實(shí)際效果產(chǎn)生一定影響。在不同手機(jī)型號(hào)中，加速度計(jì)的采樣率和所采集到的聲音信號(hào)強(qiáng)度均可能存在一定差異，這都可能影響最終語音識(shí)別效果。
如何才能防止這種監(jiān)聽方式呢？任奎表示，作為普通消費(fèi)者，在各大手機(jī)廠商提出進(jìn)一步解決方案之前，最有效最便捷的防御方式就是通過耳機(jī)來接聽電話或語音信息。因?yàn)槭謾C(jī)中的加速度計(jì)與耳機(jī)間的物理隔離，導(dǎo)致其無法接觸到耳機(jī)發(fā)出的震動(dòng)，因此通過耳機(jī)播放的聲音不會(huì)被這種攻擊竊聽。各大手機(jī)廠商應(yīng)提高加速度計(jì)的權(quán)限級(jí)別，盡量避免各類應(yīng)用在非必要情況下采集加速度計(jì)數(shù)據(jù)；還應(yīng)對(duì)加速度計(jì)的采樣頻率實(shí)施限制，或提前過濾掉加速度計(jì)信號(hào)中包含最多語音信息的高頻部分。
“為避免將來出現(xiàn)類似漏洞，我們建議各大廠商重新評(píng)估各個(gè)傳感器的安全性和敏感性，修改Android/ target=_blank class=infotextkey>安卓操作系統(tǒng)對(duì)手機(jī)APP調(diào)用各種傳感器數(shù)據(jù)的使用權(quán)限，像鴻蒙OS等自主可控的操作系統(tǒng)更是可以從系統(tǒng)層面考慮，杜絕未來的側(cè)信道攻擊路徑。”任奎說。
