光音響効果を用いたシグナルインジェクション攻撃とその対策
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21K11884
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 60070:Information security-related
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
菅原 健 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (60785236)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | セキュリティ / 光音響効果 / レーザー |
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| Outline of Research at the Start |
申請者は，先の研究において，レーザーを照射することでマイクに音声信号を挿入し，スマートスピーカーなどに無音で音声コマンド挿入を行うシグナルインジェクション攻撃であるライトコマンドを発見した．本研究では，ライトコマンドを一般化し，光が振動を生じる物理量変換（光音響効果） を伴うシグナルインジェクション攻撃とその対策を研究する．光が振動に変換される物理メカニズムの解明するとともに，また，ライトコマンドを再現するシミュレーションモデルを構築する．また，その結果を対策法と攻撃の両方に応用する．以上により，セキュリティ技術，レーザー応用技術，および MEMS 技術にまたがる学際的な研究領域を創出する
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| Outline of Annual Research Achievements |
マイクがレーザー光に感度を持つ原因究明に関する研究を，2021年度に国際会議(IEEE Sensors)で発表した．その際，真空容器内でマイクにレーザー照射実験を実施し，主要な原因は熱ピストモンモデルによって生じる光音響効果であるものの，光電効果も同時に生じていることを明らかにした. その後，実験結果を精査したところ，熱ピストン効果に加え，加熱により剛体が変形する熱弾性効果も影響を与えている可能性が示唆された．そこで，熱弾性効果による寄与分を分離するための実験を新たに設計し，追加で実験を行った．その結果，これまでに判明した３つの原理（光電効果，熱ピストン効果，および熱弾性効果）の全てが，マイクがレーザー光に感度を持つ原因に関わっていることが分かった．また，多数の市販のマイクをケーススタディを行うことで，製造者やマイクのデザインによって，どの効果が優位になるか変化することを明らかにした．本内容は，2023年度にジャーナル論文へ投稿することを目的に執筆を進めている．
本研究のテーマであるレーザー照射による振動発生が，人工衛星において大きな脅威になることを見出し，宇宙開発におけるセキュリティを対象とする国際会議（SpaceSec）にて論文発表を行った．
レーザーと振動に関わる派生テーマとして，レーザー照射を手段として音響情報を盗む攻撃の研究を2021年度より行なっている．本研究について得られた新たな成果を，セキュリティに関するトップカンファレンス CCS でポスター発表するとともに，国内シンポジウムで発表でした.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2021 年度は，光が振動に変わるメカニズムの解明を目指し，真空容器内で MEMS マイクにレーザー 照射を行う実験を実施した.その結果，主要な原因は熱ピストモン効果によって生じる光音響効果であるものの，光電効果も同時に生じていることを明らかにした. その成果は，国際会議(IEEE Sensors)での発表した.本結果は，さらに別の原理による光音響効果（熱弾性効果）の存在を示唆していた．そこで2022年度は，原因究明をさらに進めるための追加実験を行った．以上，本課題はおおむね順調に発展している．これまでの成果をまとめたジャーナル論文を，2023年度に投稿できる見込みである．
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度は最終年度であるため，これまでの研究成果の刈り取りを行う．特に，2021年に国際会議発表を行った成果を元に，2022年度にさらに拡張した研究成果を，2023年度にジャーナル論文として投稿すべく執筆を進めている．
加えて，派生テーマとして研究しているレーザー照射を手段として盗聴攻撃についても成果を得ており，2022年度には国際会議でポスター発表を行った．本成果についてもさらに拡張し，国際会議もしくはジャーナル論文としてまとめる予定である．
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Report
(2 results)
Research Products
(9 results)
