來(lái)自阿里巴巴集團(tuán)安全部創(chuàng)新技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)的安全技術(shù)研究者王康和王正博，發(fā)布了他們的創(chuàng)新項(xiàng)目“超聲波如何干擾物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（IoT）”，提出只需一段27kHz左右頻率的超聲波，就能改變這類物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的正常運(yùn)行。以平衡車和虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備為例，若對(duì)超聲波參數(shù)加以細(xì)致調(diào)節(jié)，不僅可操控平衡車的行動(dòng)軌跡和改變VR、AR設(shè)備的動(dòng)態(tài)畫面，甚至?xí)o這些設(shè)備用戶帶來(lái)人身傷害的風(fēng)險(xiǎn)。

據(jù)了解，二人目前主要從事安全前沿研究，長(zhǎng)期關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和AI等領(lǐng)域安全問(wèn)題研究，因此，對(duì)本次超聲波干擾物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備這一漏洞的發(fā)現(xiàn)也絕非偶然。7月28日，二人在阿拉斯加的全球頂級(jí)安全會(huì)議黑帽大會(huì)上發(fā)表演講，并向相關(guān)設(shè)備生產(chǎn)廠商提出警示和給予設(shè)防建議。

英國(guó)薩里大學(xué)計(jì)算機(jī)系教授艾倫·伍德沃德曾表示，改變器件的諧振頻率，引起各種損害甚至攻擊是很有可能的。而由于設(shè)備系統(tǒng)的高度敏感，超聲波干擾更可能會(huì)成為一個(gè)現(xiàn)實(shí)的攻擊手段。

超聲波對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備、平衡車的干擾

通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)測(cè)試，王康和王正博發(fā)現(xiàn)27kHz左右的共振超聲波頻率，可對(duì)VR設(shè)備產(chǎn)生不同的影響。例如，畫面抖動(dòng)、旋轉(zhuǎn)，甚至?xí)霈F(xiàn)畫面靜止并停止工作的情況。這種干擾易導(dǎo)致用戶出現(xiàn)眩暈、惡心，甚至是摔倒，極大有損用戶體驗(yàn)。

平衡車，資料圖

如果超聲波對(duì)AR和VR的干擾，還只是停留在畫面旋轉(zhuǎn)、跳動(dòng)影響，那么對(duì)平衡車的干擾，則可直接帶來(lái)用戶的生命安全風(fēng)險(xiǎn)。二人經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，多款市面常見(jiàn)的平衡車都會(huì)因超聲波干擾而失去平衡。例如，保持在平衡靜止?fàn)顟B(tài)中的平衡車，會(huì)因超聲波干擾，而自主向前運(yùn)動(dòng)以尋找平衡點(diǎn)，而結(jié)果往往卻是最終失去平衡。不同平衡車受干擾的程度也不同，有些甚至?xí)苯影l(fā)生翻倒，而這對(duì)使用者來(lái)說(shuō)無(wú)疑是關(guān)乎生命安全的一件事。

超聲波如何影響物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中的MEMS器件

王康和王正博表示，無(wú)論是AR、VR，還是iPhone手機(jī)、平衡車、無(wú)人機(jī)甚至無(wú)人駕駛汽車、家用汽車等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，實(shí)際上都有被超聲波干擾的可能，原因就在于這些物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都有安裝MEMS傳感器器件。

基于MEMS（微電子機(jī)械系統(tǒng)）傳感器的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，其中的加速度傳感器和陀螺儀，負(fù)責(zé)提供數(shù)據(jù)，并幫助判斷用戶應(yīng)在虛擬世界里的傾斜方向和速度。而超聲波正是通過(guò)干擾MEMS器件中的陀螺儀和加速度傳感器兩個(gè)元件，從而干擾甚至控制設(shè)備的運(yùn)行。

MEMS陀螺儀和加速度傳感器，是市場(chǎng)上幾乎所有VR頭顯設(shè)備的標(biāo)配。圖為測(cè)試超聲波發(fā)生設(shè)備，對(duì)VR設(shè)備運(yùn)行的干擾情況。資料圖

當(dāng)陀螺儀（Gyroscope）和重力加速度傳感器（Accelerometer）工作時(shí)，會(huì)分別輸出三個(gè)參數(shù)：GX、GY、GZ和AX、AY、AZ。超聲波干擾的正是這六個(gè)輸入設(shè)備系統(tǒng)儲(chǔ)存的變量參數(shù)，使其受迫振動(dòng)，也稱為強(qiáng)迫振動(dòng)，指振動(dòng)系統(tǒng)在周期性的外力作用下，其所發(fā)生的振動(dòng)。一旦超聲波達(dá)到變量參數(shù)的共振點(diǎn)，就會(huì)使設(shè)備的位置傳感信息產(chǎn)生錯(cuò)亂。

比如，當(dāng)受到超聲波干擾時(shí)。蘋果智能手機(jī)的水平儀可能會(huì)發(fā)生紊亂，導(dǎo)致相關(guān)功能受到影響或者失效；無(wú)人機(jī)一旦受到超聲波干擾，則可能發(fā)生墜毀；而家用汽車中的安全氣囊也，可能因?yàn)槌暡ǖ母蓴_突然打開。

這不同于傳統(tǒng)意義上的軟件程序干擾，而是直接對(duì)設(shè)備物理器件的干擾。這類漏洞完善修復(fù)的成本也會(huì)更高，或許只能通過(guò)召回產(chǎn)品的方式進(jìn)行防護(hù)修復(fù)。

一些建議：填補(bǔ)物理安全漏洞

王康和王正博介紹稱，汽車等大型設(shè)備的干擾實(shí)驗(yàn)?zāi)壳安](méi)有開展，但從理論原理來(lái)看，如果超聲波功率足夠強(qiáng)，也很有可能實(shí)現(xiàn)干擾。二人強(qiáng)調(diào)稱，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備廠商應(yīng)加強(qiáng)對(duì)超聲波干擾問(wèn)題的重視。他們建議從幾個(gè)維度對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行完善，以防止漏洞被人利用，造成用戶損失。

一方面，廠商研發(fā)產(chǎn)品時(shí)可對(duì)設(shè)備增加緩沖層，如增加一些覆蓋材料，讓外界聲音進(jìn)入不了MEMS器件，減少超聲波干擾。

增加緩沖層或覆蓋材料，或許可以減少超聲對(duì)平衡車的干擾。資料圖

兩位研究者測(cè)試發(fā)現(xiàn)，超聲波能通過(guò)改變陀螺儀的共振狀態(tài)，來(lái)影響平衡車的平衡方向，但有著較為厚重的金屬外殼的平衡車能有效阻止低功率的信號(hào)，這種厚重的金屬外殼本是為了承載人的重量而做出的設(shè)計(jì)，卻在無(wú)意間給攻擊者增加了困難。而對(duì)外殼單薄的蘋果7手機(jī)而言，卻無(wú)法輕易免于干擾。這意味著在物理層面增加隔離材料，可對(duì)超聲波起到一定的防干擾作用。

另一方面，在設(shè)備上加裝降噪裝置，通過(guò)主動(dòng)發(fā)射反向聲音，對(duì)進(jìn)行干擾的超聲波抵消，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)防止干擾。王康和王正博表示，在這一方面，他們也將做出更多積極探索，進(jìn)行更多的測(cè)試實(shí)驗(yàn)。

當(dāng)然，對(duì)于MENS傳感器廠家來(lái)說(shuō)，超聲波干擾到MEMS元件，這件事廠家并不是不知道，因此MEMS廠家會(huì)把元件振動(dòng)頻率控制在正常聲波之外。不過(guò)隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備越來(lái)越普及，他們認(rèn)為有必要重視這個(gè)安全問(wèn)題。而作為消費(fèi)者，當(dāng)我們?cè)谙硎芸萍紟Ыo我們令人著迷的體驗(yàn)時(shí)，也要對(duì)其中可能存在的安全隱患，時(shí)刻保持高度警惕。