Wenyuan xu Minrui Yan can you trust autonomous vehicles_slides_liu_final-ja
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PacSec2016
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Wenyuan xu Minrui Yan can you trust autonomous vehicles_slides_liu_final-ja
- 2. 2 自己紹介
- 3. • 自動運転車 • センサーのハッキング • 我々の攻撃 −超音波センサ −ミリ波レーダー −カメラ • ディスカッション ロードマップ
- 4. 車 ===> CANバスのハッキング コネクテッドカー ===> テレマティクスのハッキング 自動運転車 ===> 自動化システムのハッキング 自動車ハッキングの歴史
- 5. 自動運転車とは?
- 12. テスラ オートパイロット
- 14. テスラ Model Sに存在しているセンサー ミリ波レーダー 1台 カメラ 1台 超音波センサー 12台 中間レンジ帯のレーダーがフロント グリルに搭載 前方監視カメラがフロントガラス のバックミラー下に搭載 超音波センサーがフロントバン パー、理やバンパー付近に搭載
- 18. 超音波センサー 超音波センサーとは? • 間隔の測定 • 近接センサー (2m以内) • 応用例 −駐車アシスト −駐車スペースの検出 −自動駐車 −テスラのサモン
- 19. 駐車アシストや周辺間隔の表示
- 23. 超音波センサーはどのように機能するか • 超音波を発信し反射波を受信 • 圧電効果 • 伝播時間を測定 • 距離を計算 エコーの伝搬時間 空気中での音速
- 24. 超音波センサーへの攻撃 攻撃 • ジャミング － 超音波ノイズの生成 － サービス不能 • スプーフィング － 偽の超音波エコーを発信 － 距離の改ざん • 沈静化 － 元の超音波エコーを減衰 － 障害物の隠蔽 必要機材 • 超音波振動子 (0.4ドル) － 超音波の発信 • 信号の供給源 － 励振信号の生成 − Arduino ($24.95) − 信号生成器 (～$20)
- 25. ジャミング攻撃 • 基本的なアイデア − 超音波ノイズの注入 − 共鳴周波数 (40-50kHz) − サービス不能を引き起こす • テストした超音波センサー： − 実験室内: 8モデルの単独の超音波センサー − 屋外: テスラ、アウディ、フォルクスワーゲン、フォード
- 26. ジャミング攻撃 － ラボ内 • 8モデルの超音波センサー − 距離 ゼロ − 距離 最大値 • 8モデルの超音波センサー
- 28. ジャミング攻撃 － 車載 4種の異なる車 結果 距離 最大値
- 30. ジャミング攻撃 － 結果 • 超音波センサー上 −距離 ゼロまたは最大値 • パーキングアシスト中の車上 −距離 最大値 • サモンのセルフパーキング上では? 注意: センサーがフィードバックを得られない場合は、 パネルには警告メッセージが表示されます。
- 31. ジャミング攻撃 － テスラ サモンのデモ ジャミングが障害物を隠ぺい
- 32. ジャミング攻撃 － テスラ サモンのデモ 干渉がヒットし動作が停止した ジャミングで距離を大きくすることができた
- 33. ジャミング攻撃 － 結果 • 超音波センサー上 −距離 ゼロまたは最大値 • パーキングアシスト中の車上 −距離 最大値 • サモンのセルフパーキング上では? −強いジャミング下では車は停止せず
- 36. スプーフィング攻撃 基本的なアイデア • 超音波信号を注入 • 一定時間 重要 • 最初の有効なエコー波 のみが処理される • 実効時間スロット 実効時間スロット
- 39. スプーフィング攻撃 － 結果 • センサー読み込みの操作 −単体での超音波センサー −車上のセンサー
- 45. ミリ波レーダー ミリ波レーダーとは? • 距離、角度、スピード、形状を測定 • 近距離から遠距離まで検出(30-250m) • 応用 −順応型クルーズコントロール(ACC) −衝突回避 −死角の検出
- 48. ミリ波レーダーはどのように機能するか • ミリ波の電磁波を送受信する • 伝搬時間を測定 • 変調 −振幅 −周波数(FMCW) −位相 • ドップラー効果 • 周波数帯 −24 GHz −76-77 GHz
- 50. ミリ波レーダー － 発見される #1. レーダー信号の理解 － 信号解析 − 周波数帯 − 変調プロセス − ランプの高さ(帯域幅) − ランプ (番号、継続期間) − サイクル時間 #2. ジャミング攻撃 − 実現可能? − ジャミング信号とは? #3. スプーフィング攻撃 − 実現可能? テスラ Model Sにおけるミリ波レーダー
- 51. • 信号解析 • ジャミング攻撃 • スプーフィング攻撃 • 必要機材: − テスラModel Sレーダー (A) − 信号解析器 (C) − 高調波ミキサー (E) − オシロスコープ (B) − 信号発信機 (D) − 周波数逓倍器 (E) ミリ波レーダーの攻撃 － セットアップ
- 52. • 中心周波数: 76.65GHz • バンド幅: 450MHz • 変調方式: FMCW • レーダーチャープ詳細… ミリ波レーダー信号解析 高調波 ミキサー 信号 解析器 オシロスコープ 周波数領域 解析 時間領域 解析 信号解析器におけるリアルタイムスペクトラム
- 53. ジャミング攻撃 • 76-77GHzなど、同一周波数帯の妨害レーダー • 固定された周波数 • スイープされる周波数 スプーフィング攻撃 • よく似たRF信号でレーダーを偽装 ミリ波レーダーへの攻撃 信号 生成器 周波数 逓倍器
- 56. ミリ波レーダーへの攻撃 － 結果 (a) ドライブギア (b) オートパイロット (c) ジャミングあり ジャミング攻撃の結果 • ジャミング: 検出された物体を隠した − 固定またはスイープの周波数信号どちらかが機能 • スプーフィング: 物体との間隔を改ざん
- 58. 自動車用カメラ 自動車用カメラとは? • コンピュータの視覚 • 前方および後方 • 応用 − レーン逸脱警報 − レーン保持 − 交通信号の認識 − 駐車アシスト
- 60. カメラへの攻撃 － セットアップ 攻撃 • 目隠し 干渉: • LEDスポットライト ($10) • レーザーポインタ ($9) • 赤外線LEDライト ($11) カメラ: Mobileye、PointGrey
- 61. カメラの目隠し － LEDライトでの結果 部分的な目隠し 全て目隠し LEDはボードに向けた状態 LEDはカメラに向けた状態 色調の分布
- 62. カメラの目隠し － レーザービームでの結果 全て目隠し全て目隠し 固定のレーザービーム ゆらぎのあるレーザー ダメージを受けた状態 永続的なダメージ
- 65. 対策 • センサーのフェイルセーフ − ゼロまたは最大値 − ふるまい検知 • センサーの冗長性 − MIMOシステム − 異なる種類のセンサー • センサーデータの統合
- 66. その次は? • 車両システムからもっと多くのデータを読む • 動作車両での実験 • 測定範囲、測定角度の入手 • 攻撃範囲を増やす
- 67. まとめと考察 • 既存センサーへの攻撃は現実的 • あり得ないことが起きているわけではない • センサーはセキュリティを考慮して設計されるべき − 意図的な攻撃を考慮 • 顧客向けには − 半自律的な車はまだ信用してはいけない 我々は完全にセキュアな自動運転車を持てるのか?
- 68. 謝辞