Исследователи смогли подслушать разговор по наушникам через бетонную стену

Исследователи из Гонконгского университета науки и технологий и Гонконгского политехнического университета показали новый метод электромагнитной атаки, позволяющий извлекать низкочастотные аналоговые сигналы из обычной электроники. Разработанный ими способ InjectEave в экспериментах позволил восстанавливать речь, воспроизводимую в проводных и беспроводных наушниках, в том числе через стену и на расстоянии до 30 метров.

Обычные атаки по электромагнитным побочным каналам основаны на том, что работа электронных схем неизбежно создаёт слабое электромагнитное излучение. Так раньше удавалось, например, восстанавливать изображение с дисплеев или регистрировать ввод с клавиатуры. Однако с аналоговыми сигналами вроде речи возникает задача: их частоты слишком низки, чтобы проводники внутри устройства эффективно работали как непреднамеренные антенны. Следовательно такое излучение обычно сложно обнаружить на заметном расстоянии.

Авторы работы предложили не просто пассивно прослушивать девайс, а дополнительно облучать его высокочастотным электромагнитным сигналом. Нелинейные компоненты электроники, в том числе усилители, аналого‑цифровые преобразователи и преобразователи питания, смешивают внешний сигнал с внутренним. В результате низкочастотная данные оказывается «перенесена» на высокочастотную несущую, которая значительно лучше излучается наружу. После приёма её можно демодулировать и восстановить исходный сигнал.

Исследователи проверили подход на 11 серийных устройствах: проводных и беспроводных наушниках, настольном VoIP‑телефоне, умных вентиляторах и лампах. В лабораторных условиях речь из нескольких моделей наушников удавалось распознавать на расстоянии нескольких метров. В отдельном эксперименте более мощное оборудование увеличило дальность прослушивания до 30 метров. А в гостиничном номере и переговорной исследователи смогли восстановить речь из наушников, находясь за 30-сантиметровой бетонной стеной.

Для улучшения качества перехваченной речи команда использовала генеративную модель шумоподавления, обученную на синтетических примерах искажений. Способ оказался применим не только к аудио: по электромагнитной утечке исследователи могли определять режим работы вентилятора и яркость умной лампы, а значит, потенциально создавать выводы о действиях человека в помещении.

В отдельной демонстрации авторы объединили подслушивание с электромагнитной инъекцией звука в настольный телефон. Получилась замкнутая атака: система сначала восстанавливает содержание разговора, а затем может подать в устройство поддельную реплику. При этом дальность сильно зависит от конкретной схемы. В частности, для микрофонного входа исследователям удалось восстановить речь лишь около с 30 сантиметров, поскольку сигнал микрофона намного слабее сигнала, подаваемого на наушники.

Полной защиты от такого класса атак пока нет. Экранирование, фильтрация и дифференциальные линии уменьшают электромагнитную связь, а использование витой пары в эксперименте заметно ослабило утечку. Разработчики считают, что защиту аналоговых интерфейсов необходимо учитывать ещё на этапе проектирования электроники.