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レーザを用いてセンサに誤情報を挿入する攻撃とその対策に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K18047
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分60070:情報セキュリティ関連
研究機関電気通信大学

研究代表者

菅原 健  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (60785236)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードハードウェアセキュリティ / センサのセキュリティ / 音声アシスタント / レーザー / 光音響効果 / 情報セキュリティ / ハードウェア / センサ / セキュリティ / センサー / レーザ / サイバーフィジカルシステム
研究成果の概要

スマートフォンやスマートスピーカーで使われる小型マイクにレーザーを照射することで,実際には無音であるにも関わらず,あたかも音声を受信したかのような電気信号を発生させることができる現象を発見した.また,この現象が音声アシスタントに及ぼす脅威を明らかにした.市販されている機器に対して安全性評価を行い,レーザーポインター程度のパワーで,100メートル以上先から攻撃ができることを明らかにした.本研究成果により,セキュリティ分野のトップカンファレンスである USENIX Security に採録を受けた.本脆弱性について責任ある脆弱性開示を行い,対策構築に協力した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

センサに誤情報を挿入する攻撃は活発に研究されているが,提案法は,物理量変換(光から振動)を伴う初めて攻撃である点に大きな学術的意義がある.また,スマートスピーカーのマイクを対象とする攻撃研究の流れとしては,従来法の数倍に攻撃可能距離を延伸した点に意義がある.また,成果への社会的関心も高く,脆弱性開示のタイミングでは,CNN を始めとする一流メディアで報道された.また,スマートスピーカーのメーカーなどの関係各所に対して脆弱性開示するとともに,攻撃の理解と対策について協力を行った.

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 3件) 備考 (4件)

  • [国際共同研究] ミシガン大学(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Michigan(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Light Commands: Laser-Based Audio Injection on Voice-Controllable Systems2020

    • 著者名/発表者名
      T. Sugawara, B. Cyr, S. Rampazzi, D. Genkin, and K. Fu
    • 雑誌名

      USENIX Security Symposium 2020

      巻: 2020

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 組込機器のセキュリティを脅かすレーザーフォールト攻撃2019

    • 著者名/発表者名
      菅原 健,﨑山 一男
    • 雑誌名

      レーザー研究「新しい光セキュリティの研究開発動向」特集号

      巻: 47 ページ: 305-309

    • NAID

      130008074098

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Probing Attack of Share-Serial Threshold Implementation of Advanced Encryption Standard2019

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Sugawara, Yang Li, and Kazuo Sakiyama
    • 雑誌名

      IET Electronics Letters

      巻: - 号: 9 ページ: 517-519

    • DOI

      10.1049/el.2018.7518

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Side-Channel Leakage from Sensor-Based Countermeasures against Fault Injection Attack2019

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Sugawara, Natsu Shoji, Kazuo Sakiyama, Kohei Matsuda, Noriyuki Miura, and Makoto Nagata
    • 雑誌名

      Microelectronics Journal

      巻: Volume 90 ページ: 63-71

    • DOI

      10.1016/j.mejo.2019.05.017

    • NAID

      120006713576

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ライトコマンド: レーザーを用いて音声コマンドを挿入する攻撃2020

    • 著者名/発表者名
      菅原 健, シア ベンジャミン, ランパッジ サラ, ゲンキン ダニエル, フー ケビン
    • 学会等名
      コンピュータセキュリティシンポジウム2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ライトコマンド: レーザー照射により音声コマンド を挿入する攻撃2020

    • 著者名/発表者名
      菅原健
    • 学会等名
      第5回 IoT セキュリティフォーラム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Light Commands: レーザーを用いて音声コマンドを挿入する攻撃2020

    • 著者名/発表者名
      T. Sugawara, B. Cyr, S. Rampazzi, D. Genkin, and K. Fu
    • 学会等名
      暗号と情報セキュリティワークショップ2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Laser Injection Attacks on Integrated Circuits and Sensors2020

    • 著者名/発表者名
      T. Sugawara
    • 学会等名
      SPQR Laboratory Embedded Security Workshop
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 様々な実験条件におけるジャイロセンサのセンサなりすまし攻撃に関する基礎的検討2018

    • 著者名/発表者名
      西山優太, 李陽, 崎山一男, 菅原健
    • 学会等名
      電子情報通信学会2018年ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] Laser-Based Audio Injection on VCS

    • URL

      https://lightcommands.com

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
  • [備考] レーザーを用いて音声コマンドを挿入する攻撃

    • URL

      https://lightcommands.com/index_jp.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
  • [備考] 研究成果のデモ動画

    • URL

      https://www.youtube.com/channel/UC2y3z169n9xXxPEBtxcAYjA

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 研究成果のWebページ

    • URL

      https://www.youtube.com/channel/UC2y3z169n9xXxPEBtxcAYjA

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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