原來，手機(jī)是這樣“竊聽”你的！

這并不是危言聳聽。

用戶A和用戶B在沒有任何授權(quán)的情況下，他們各自的語音信息就可能被攻擊者利用手機(jī)里的揚(yáng)聲器和加速器距離識別并還原成聲音信號。

以上發(fā)現(xiàn)來源于浙江大學(xué)網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院院長任奎團(tuán)隊(duì)。

近日，在網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)安全會議（NDSS）上，浙江大學(xué)網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院任奎團(tuán)隊(duì)、加拿大麥吉爾大學(xué)、多倫多大學(xué)學(xué)者團(tuán)隊(duì)展示了一項(xiàng)最新的研究成果。

成果表明，智能手機(jī)App可在用戶不知情、無需系統(tǒng)授權(quán)的情況下，利用手機(jī)內(nèi)置加速度傳感器采集手機(jī)揚(yáng)聲器所發(fā)出聲音的震動信號，實(shí)現(xiàn)對用戶語音的竊聽。

加速度傳感器是當(dāng)前智能手機(jī)中常見的一種能夠測量加速度的傳感器，通常由質(zhì)量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調(diào)電路等部分組成。

Android和iOS開發(fā)者文檔中都提供加速度傳感器的調(diào)用方法

在日常手機(jī)應(yīng)用中，加速度傳感器通常被用戶測速、記錄步數(shù)等。

像這類記錄步數(shù)的App都用到了加速度傳感器

非常重要的一點(diǎn)是，測量步數(shù)等與之相關(guān)的App實(shí)際上無需獲得用戶授權(quán)就可以獲得智能手機(jī)的加速度信息。

因?yàn)榇饲皹I(yè)界普遍認(rèn)為，手機(jī)加速度器無法像麥克風(fēng)、攝像頭、地理位置一樣，輕易獲得或推斷敏感的個人信息，因此App調(diào)用手機(jī)加速度器讀數(shù)或是獲取相應(yīng)權(quán)限幾乎不會遇到任何阻力。

也正因?yàn)檫@樣，通過手機(jī)加速度器發(fā)起的攻擊，不僅隱蔽，而且“合法”。

專家解答：三種攻擊讓個人隱私無處可藏

作為上述研究成果的成員之一，浙江大學(xué)“百人計(jì)劃”研究員、網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院博士生導(dǎo)師秦湛表示：

“由于手機(jī)中的揚(yáng)聲器和加速度傳感器距離十分接近且都安裝在同一塊主板上，揚(yáng)聲器在播放聲音時所產(chǎn)生的震動可以顯著地影響手機(jī)中加速器的讀數(shù)。

攻擊者可以通過加速度傳感器來收集手機(jī)發(fā)聲所引起的震動信號，進(jìn)而識別甚至還原手機(jī)所播放的聲音信號�！�

通過深度學(xué)習(xí)算法，該研究實(shí)現(xiàn)了語音識別與語音還原兩大類，共三種有效的竊聽攻擊。

第一種攻擊：語音密碼識別

威脅：能導(dǎo)致網(wǎng)銀、銀行卡密碼等被竊

通過這種技術(shù)，攻擊者可以識別出智能手機(jī)播放過的用戶語音中所包含的所有數(shù)字和字母信息。

例如，用戶A通過語音消息給用戶B發(fā)送了一段銀行卡密碼。當(dāng)用戶B播放這段音頻時，一個采集運(yùn)動數(shù)據(jù)的App可以在后臺采集對應(yīng)的加速器數(shù)據(jù)，進(jìn)而通過分析加速器數(shù)據(jù)識別出語音信息中包含的密碼。

“根據(jù)我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在安靜環(huán)境中，我們的模型可以準(zhǔn)確識別出語音信息中86%的數(shù)字。即使是在嘈雜的環(huán)境中（例如有人說話的實(shí)驗(yàn)室或播放音樂的酒吧），模型也可以達(dá)到80%以上的準(zhǔn)確率�！鼻卣空f道。

第二種攻擊：語音敏感詞識別

威脅：能導(dǎo)致用戶個人隱私信息等被竊

攻擊者可以通過這種技術(shù)定位并識別用戶語音通話中的敏感信息，包括省份、城市、信用卡、身份證等等。

例如，用戶A通過打電話的方式把自己的家庭住址等敏感信息告訴用戶B。

在通話過程中，一個第三方App（例如音樂、閱讀、健康等應(yīng)用）可以通過后臺采集加速器數(shù)據(jù)，識別出用戶語音中包含的省份、城市，甚至街道信息，進(jìn)而確定用戶的住址。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在這類針對敏感詞的檢索攻擊中，模型可以準(zhǔn)確定位超過88%的敏感詞匯。

第三種攻擊：語音還原

威脅：能導(dǎo)致用戶電話部分內(nèi)容等被直接竊聽

這種技術(shù)可以通過學(xué)習(xí)加速器數(shù)據(jù)與音頻數(shù)據(jù)之間的映射和關(guān)聯(lián)，來將加速器采集到的震動信號還原為原始的音頻信號。

也就是說，在用戶撥打電話或接收語音信息時，攻擊者可以直接通過加速器數(shù)據(jù)還原出手機(jī)所播放的語音信息。進(jìn)而通過人工來識別敏感信息。

對于這種攻擊，由于加速器采樣率的限制，目前的語音重構(gòu)模型僅能重構(gòu)1500Hz以下的音頻數(shù)據(jù)，但重構(gòu)出的音頻已經(jīng)包含了成人語音所有的元音信息，可以被人工輕易識別出來。

不難看出，通過上述三種攻擊，攻擊者可以獲得包括全套個人信息、金融密碼和重點(diǎn)語音敏感信息在內(nèi)的大量隱私數(shù)據(jù)。

如果被犯罪分子獲得，完全可以拼湊出全套近乎完整的個人隱私信息體系，從而對每個人的財(cái)產(chǎn)構(gòu)成非常直接和巨大的威脅。

每一部智能手機(jī)都有可能被“竊聽”

“在特定的技術(shù)加持下，實(shí)現(xiàn)竊聽的條件很簡單�！�

秦湛向《IT時報(bào)》記者表示，被攻擊者需要使用具有內(nèi)置加速度傳感器的智能手機(jī)，并安裝惡意App，攻擊者便能在被攻擊者毫無感知的情況下，利用惡意App讀取竊聽者手機(jī)的傳感器數(shù)據(jù)。

這一行為甚至不需要實(shí)時接收數(shù)據(jù)信息，直接將其緩存到App后臺即可。

在測試中，團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)過程中使用了華為、三星手機(jī)進(jìn)行測試。即便在嘈雜的環(huán)境中，上述實(shí)驗(yàn)的識別率甚至高達(dá)80%。

目前國內(nèi)外的所有手機(jī)廠商，無論是華為、榮耀、蘋果、OPPO、vivo、小米、三星、紅米、魅族等品牌的智能手機(jī)，都有加速度傳感器，且同平臺的手機(jī)配置越好，傳感器頻率越高，潛在的風(fēng)險(xiǎn)也越大。

秦湛認(rèn)為，擁有有價值信息的手機(jī)用戶是可能性更大的竊聽對象，具體的場景可以是：手機(jī)用戶在使用手機(jī)揚(yáng)聲器公放與人通話，或者播放通信軟件，如微信、釘釘?shù)恼Z音信息等。

至關(guān)重要的是，從系統(tǒng)授權(quán)角度來講，獲取加速度器數(shù)據(jù)再進(jìn)行處理是“合法”的。

“由于加速度器數(shù)據(jù)被認(rèn)為不具有敏感性，App讀取加速度器數(shù)據(jù)不需要申請系統(tǒng)權(quán)限或通知用戶。所以獲取加速度器讀數(shù)再處理，從系統(tǒng)授權(quán)的角度來講是合法的�！鼻卣空f道。

無需系統(tǒng)授權(quán)，只要滿足竊聽條件，攻擊者就可以實(shí)現(xiàn)對用戶隱私的“窺探”。

現(xiàn)階段攻擊難防

得知自己隱私被竊聽，不少用戶往往會感到一陣寒意。

針對以上竊聽攻擊，任奎團(tuán)隊(duì)提出三種防御攻擊的方案。

由于普通人類語音的最低基頻為85Hz，第一種有效方案是限制傳感器的采樣頻率。

根據(jù)奈奎斯特采樣定理，當(dāng)傳感器采用頻率低于170Hz時，將不能再現(xiàn)85Hz以上的頻率分量，識別準(zhǔn)確率會下降。

實(shí)驗(yàn)研究表明，當(dāng)傳感器采樣率為50Hz時，識別率下降到30%。

第二種通用的有效防御方案是當(dāng)App以高頻率在后臺收集傳感器數(shù)據(jù)時，需要首先經(jīng)過用戶允許，或顯式通知用戶。

例如：當(dāng)App在后臺收集語音信號時，iOS系統(tǒng)會在狀態(tài)欄顯示一個閃爍的“麥克風(fēng)”圖標(biāo)，類似的機(jī)制也應(yīng)該部署在Android系統(tǒng)，便于提醒用戶手機(jī)的傳感器數(shù)據(jù)是何時、何地以及如何被使用的。

這種解決方案將會嚴(yán)重影響到所有需調(diào)用加速度器的App運(yùn)行，導(dǎo)致大規(guī)模的系統(tǒng)更新與App軟件升級。

第三種方案是通過修改硬件設(shè)計(jì)，使用物理隔離的方法，讓各類傳感器難以采集到揚(yáng)聲器聲音的震動信號，從而徹底防御這一類的側(cè)信道攻擊。

秦湛坦言，上述這幾種解決方案實(shí)施起來的經(jīng)濟(jì)與社會成本都較高，短期內(nèi)難以完全杜絕這類竊聽攻擊的發(fā)生。

“理論上來講，假設(shè)有人在手機(jī)上裝了惡意App且該用戶也正在用手機(jī)通話，惡意App便能感知到手機(jī)震動，進(jìn)而識別并部分還原成語音，這種可能性是存在的�！�

上海交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)信息中心副主任姜開達(dá)認(rèn)為，智能手機(jī)用戶需要對個人隱私加以防護(hù)，但也無需過度緊張。

“有可能性，并不代表這種惡意App已經(jīng)出現(xiàn)且廣泛傳播。安全起見，建議用戶在下載App時，可以通過主流應(yīng)用市場下載。知名應(yīng)用市場的App大都是通過了正規(guī)渠道的審核和安全檢測，一定程度上可以降低個人隱私信息泄露的風(fēng)險(xiǎn)�！苯�開達(dá)說道。

方法2

“瀏覽器指紋”亂點(diǎn)鴛鴦譜

特點(diǎn)：技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度低，主要竊取和共享在同一局域網(wǎng)內(nèi)的家人、同事的使用習(xí)慣并進(jìn)行配對和共享推薦，造成的危害相對較小。

我和同事聊過的話題，怎么會忽然出現(xiàn)在我的手機(jī)上？我和老公私房話聊起過商品，怎么會在App中彈出？

《IT時報(bào)》記者采訪網(wǎng)絡(luò)安全專家后發(fā)現(xiàn)，出賣你的可能不全是手機(jī)麥克風(fēng)，還有你的局域網(wǎng)。

悄悄記錄的“瀏覽器指紋”

用戶恩卉（化名）向記者表示，自己在與同事面對面聊天的過程中提到了電單車的電池，但她此前從未搜索過與電池有關(guān)的任何東西。

就在其打開閑魚App后，與電池相關(guān)的鏈接便出現(xiàn)在她的手機(jī)界面中。與此同時，她的同事正在搜索與電單車電池相關(guān)的商品，而且恩卉的閑魚App并沒有打開麥克風(fēng)權(quán)限。

網(wǎng)絡(luò)尖刀團(tuán)隊(duì)創(chuàng)始人曲子龍表示，上述案例從技術(shù)角度來講，其實(shí)現(xiàn)途徑源于“依存性畫像”。

科技公司通過大數(shù)據(jù)給每個人都構(gòu)建有用戶畫像，繼而按照人們的習(xí)慣和喜好推送廣告。

每當(dāng)用戶在互聯(lián)網(wǎng)上留下痕跡，這一痕跡變成為用戶的習(xí)慣或喜好，會被大數(shù)據(jù)記錄在冊，成為用戶畫像中的一個維度。

于是互聯(lián)網(wǎng)上留下用戶使用痕跡和瀏覽記錄變成了用戶的“瀏覽器指紋”。

身邊人之間的“依存關(guān)系”

圍繞“指紋”體系，用戶的手機(jī)MAC地址、網(wǎng)卡的序列號，甚至基于手機(jī)的其他硬件標(biāo)識等信息便構(gòu)成了動態(tài)的用戶畫像。

該用戶使用過的微信、QQ或者其他的瀏覽器的賬號便成為不同App保存下來的“用戶指紋ID”。如果當(dāng)兩個人在相同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，二者會產(chǎn)生依存關(guān)系。

以電商平臺的購物鏈接為例，甲給乙分享了一條購物鏈接，從乙的角度看是一個購物界面，但是在瀏覽器里看到的數(shù)據(jù)信息則是甲和乙兩人的“瀏覽器指紋”，大數(shù)據(jù)會將甲乙二人定義為依存關(guān)系。

當(dāng)出現(xiàn)了第三個人丙，在甲和丙互不認(rèn)識但乙和丙認(rèn)識的情況下，丙打開了乙瀏覽的購物鏈接，大數(shù)據(jù)畫像會認(rèn)為丙的設(shè)備也有了乙的瀏覽器指紋，根據(jù)大數(shù)據(jù)的依存關(guān)系，會將甲和丙的手機(jī)主人匹配成有相關(guān)性。

當(dāng)甲通過了自己的網(wǎng)絡(luò)打開了瀏覽器，留下了瀏覽器指紋，大數(shù)據(jù)會根據(jù)甲的喜好為乙和丙推送甲喜歡的信息。

這就解釋了為何辦公室和家庭等環(huán)境中，常常出現(xiàn)不同人獲得的App推薦信息近似的原因。

另外，在構(gòu)建用戶畫像的過程中，麥克風(fēng)權(quán)限也是其中的要素之一。

如果甲乙二人在同一網(wǎng)絡(luò)/地址的狀態(tài)下，通過面對面聊天討論某個商品。一旦觸發(fā)了App的敏感詞，例如訂餐、導(dǎo)航等，App后臺會通過開啟的麥克風(fēng)權(quán)限對用戶聊天內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)聽。

即便沒有點(diǎn)開麥克風(fēng)權(quán)限的用戶，也會因?yàn)閮扇说拇髷?shù)據(jù)依存關(guān)系在兩人同時打開同一App或者瀏覽器時，出現(xiàn)聊天中提到的商品或信息。