语音助手允许智能手机用户通过语音命令拍摄照片或发送短信。然而，它们也可能让黑客通过用超声波（频率高于人类听力范围的声音）轰击设备的麦克风来做同样的事情。研究人员此前已经演示了他们如何通过空气发送这些波来欺骗手机，但这种方法需要靠近受害者，并且很容易被附近的物体干扰。现在，一种名为SurfingAttack的新技术可以通过固体物体发送超声波。它可能使潜在的窥探者能够避开障碍物并执行更具侵入性的任务——包括窃取短信和从陌生人的手机拨打电话。
为了测试这种方法，研究人员将一个可远程控制的攻击设备隐藏在金属桌面的下方，它可以将超声波穿过桌面发送到平放在桌面上的手机上。“我们正在使用固体材料来传输这些超声波，”密歇根州立大学的计算机科学家严启斌说。“我们可以激活您放在桌面上的语音助手，读取您的私人消息，从您的手机中提取身份验证密码，甚至给您的朋友打电话。”这项实验，在一篇论文中描述，该论文在2020年2月举行的网络和分布式系统安全研讨会（NDSS）上发表，该实验在17款流行的智能手机型号上进行了测试，其中包括苹果、谷歌、三星、摩托罗拉、小米和华为等厂商生产的手机。
语音助手通常通过智能扬声器或蜂窝设备上的麦克风接收可听命令。几年前，研究人员发现他们可以将语音命令调制到超声波频率范围。虽然人类听不到，但这些信号仍然可以与设备的语音识别系统配合使用。一项超声波黑客技术，在2017年的一次计算机安全会议上提出，使用了这些“无声”命令来让苹果的助手Siri开始FaceTime通话，并告诉谷歌助手激活手机的飞行模式。这种入侵依赖于放置在距离受害者设备最多五英尺的扬声器，但后来的一项超声波技术在2018年的一次网络会议上提出，将距离增加到约25英尺。尽管如此，所有这些技术都是通过空气发送信号，这有两个缺点：它需要引人注目的扬声器或扬声器阵列。而且，信号源和目标设备之间的任何物体都可能中断攻击。
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通过固体物体发送超声波振动使SurfingAttack能够避免这些问题。“与之前的空中传播工作相比，在我们的场景中，环境对我们的攻击的影响要小得多，”圣路易斯华盛顿大学的计算机科学家张宁说。对于空中的超声波，“如果有人走过，例如在机场或咖啡店，信号会被阻挡——而对于我们的攻击，桌子上放了多少东西都无关紧要。”此外，研究人员指出，他们的方法比基于空气的扬声器更不显眼且功耗更低，因为它的超声波来自一个粘在桌子底部的小型设备。严估计，建造它的成本可能不到100美元。SurfingAttack的另一个特点是它可以发送和接收超声波信号。这种安排使其能够提取信息——例如短信——以及命令手机执行任务。
“我认为这是一篇非常有趣的论文，因为现在[这种黑客攻击]不需要信号在空气中传播，”马里兰大学帕克分校的计算机科学助理教授尼鲁帕姆·罗伊说，他没有参与这项新研究。他还赞扬了研究人员为确保超声波信号穿过桌面时，材料不会产生任何可能提醒手机主人的噪音而采取的措施。“任何振动表面，即使是流经固体的信号，都可能泄漏出一些空气中的可听信号。因此，他们已经展示了一些技术来最大限度地减少这种可听泄漏，并使其对[手机]用户来说真正听不见。”
为了避免成为不良行为者的受害者，研究人员建议手机用户可以限制他们给予人工智能助手的访问权限。攻击者可以做什么“真正取决于用户在多大程度上依赖语音助手来执行日常活动，”张说。“因此，如果您让您的Siri访问您的人工胰腺来注射胰岛素，那么[您就]有大麻烦了，因为我们可以要求它注射荒谬量的胰岛素。但如果您是一个更谨慎的人，并说，‘嘿，我只希望Siri能够从互联网上提问并给我讲笑话，’那么这没什么大不了的。”
另一种专门防止SurfingAttack的方法是将您的设备包裹在柔软的泡沫外壳中，或仅将其放在布面覆盖的表面上。这些材料比常见的橡胶手机壳更能有效地抑制超声波信号，橡胶手机壳未能阻止成功的黑客攻击。然而，更有效的解决方案可能是简单地避免将手机放在公共场所。“很多人只是把手机放在桌子上而不加注意，”严说。“我刚从芝加哥机场来。我看到很多人把手机放在金属桌子上[充电]，无人看管。”
但张不太担心超声波设备会被随意放置在公共桌子上，因为这种方法比发送网络钓鱼电子邮件需要付出更多的努力。“根据我以前在业界的经验，一次攻击通常需要付出很多努力，”他说。“如果这不值得，就不会有人去做。”张认为，除非黑客高度渴望从特定个人那里提取信息，否则他们不会费心开发和编程SurfingAttack设备，“所以我认为我们不会看到很多人在[咖啡店]桌子下面安装超声波扬声器。”
无论SurfingAttack是否会进入日常世界，它的存在都可以作为对语音助手开发人员的警告。正如罗伊解释的那样，这样的实验旨在“揭示一种新的威胁”。此类研究通常依赖于在实验室中进行的实验，这意味着环境比现实生活中更受控制。但完全的现实主义不是目标。相反，像这样的研究旨在原则上揭示漏洞——以便开发人员可以在黑客发现之前修复它们。“那些在攻击者之前努力揭示这些类型攻击的研究人员，他们在识别我们系统中的这些漏洞方面做得非常出色，”他说。