| Project/Area Number |
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 |
Sugawara Takeshi 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 |
Completed (Fiscal Year 2023)
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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 Final Research Achievements |
The main physical mechanisms of Light Commands are identified as (i) thermoelastic bending, (ii) the thermal piston effect, and (iii) the photoelectric effect. We designed an experimental method for finding the contribution of each effects, and evaluated eight commercial MEMS microphones. First, any of the three types of effects can cause the Light Command vulnerability. Second, the internal structure and manufacturing process impact microphones’ light sensitivity, and we observed significant differences between the target microphones. Based on these results, we suggested countermeasures and discussed the possibility of similar attacks in other sensors.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究は，遠隔にいる攻撃者が，音声アシスタントに無音で音声コマンドを挿入する攻撃（ライトコマンド）に関するものである．この脆弱性は，MEMSマイクが意図せず光に感度を持つことによって生じる．本研究成果は，光が振動に変換される物理メカニズムを明らかにした．本成果は，ライトコマンドへの対策構築に必要な基礎を与える．また，同じメカニズムにより脆弱になりうるセンサを先回りして検出することができるようになる．
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