智能设备语音助手的超声波攻击研究

发布时间：2020-06-24 21:21

【摘要】：在语音控制系统日益普及的今天,语音接口承载的功能越来越强大,如移动支付、智能家居控制甚至汽车自动驾驶系统都使用了语音控制系统,本论文基于智能语音系统从硬件角度出发对上层软件耦合的安全性展开研究。论文的研究方向是:通过设计一种人耳听不到的语音命令Silent Ultrasound Attack,将声音命令调制在超声波范围(例如,f20kHz),利用麦克风电路的非线性作用,将语音指令以人耳听不到的高频率信号攻击智能设备(如手机),同时会基于FFT原理,利用CVI系统分析函数对高频率信号进行信噪比测量,来表明高频率信号攻击是真实有效的。现在诸如MIUI或Google Now之类的语音识别Speech recognition(SR)系统己经成为越来越流行的人机交互方法,并且已经将各种系统转变为语音可控系统voice controlled system(VCS)。在研究工作中,论文使用语音合成技术和从录音中提取特征的方法来证明被调制过的声音命令是可以被声音识别系统成功解调和理解的。使用在语音识别系统上验证听不见的超声波攻击包括小米、苹果、华为等厂商在内的手机、平板和各种装载麦克风的智能设备。通过一些概念验证攻击,注入一系列听不见的语音命令,包括在iPhone的Siri上开启Face time模式,攻击小米手机使其拨打电话。最后,论文提出了硬件和软件防御解决方案,并建议重新设计语音可控系统,让语音可控系统能识别到人耳听不到的语音命令攻击。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN912.3;TB55
【图文】：

安全研究,语音,语音识别,生物识别

图 1-1 关于语音攻击研究发展的时间轴他生物识别安全技术的发展，针对语音识别安全研究发用的限制有着直接的关系,但是随着科技的进步、生活的求也趋于多样化。在这种形式下，远程认证安全、声纹[25,26]。伴随而来的是，越来越多的信息安全团队从事语工作、转换语音安全工作和拼接语音安全工作[27,28]。近国内会议、国际会议以及期刊上发表相关的研究成果。部分研究团队统计如下表 1-1，以下的各个机构出现的

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于智能设备语音助手的挑战将成为热门的安全问题。与系统的概述振动时会发出声音。声音的频率即每秒钟振动的次数，频率的单位是够听到的声波频率是 20Hz～20KHz。当声波的振动频率在大于 20KH 时的范围内，人类是没办法听见的，如图 1-2 所示。如果频率高于波便称作为“超声波”。超声波具有穿透能力强，方向性好的特点，人那些较集中的声波声能，超声波在水中传播的距离十分远，这也常被测距。而通常用于医学诊断的超声波频率为 1MHz～5MHz。频率低于次声。次声特点是来源广、传播远、穿透力强，不容易衰减，不易被定频率的声音的振动频率与人体器官频率相同，那么这种振动频率容共鸣，频率共鸣是对人体有害的，严重的可能是致命的危险。

【参考文献】