太赫兹数据链接中的安全漏洞

发布时间：2020-04-26 14:41:06 【来源：】

一项新的研究表明，太赫兹数据链路可能会在未来的超高速无线数据网络中发挥作用，但它却不像许多研究人员所设想的那样容易受到窃听。这项发表在《自然》杂志上的研究表明，一个聪明的窃听者有可能拦截来自太赫兹发射机的信号，而不会在接收机处检测到入侵。

布朗大学工程学院教授，该研究的合著者丹尼尔·米特尔曼说：“太赫兹社区的传统常识是，在没有注意到攻击的情况下，几乎不可能监视太赫兹数据链路。”“但是我们证明，在太赫兹领域进行未发现的窃听要比大多数人想象的要容易，并且在设计网络架构时，我们需要考虑安全问题。”

由于其太高的频率，太赫兹辐射可以承载的数据量是当今无线通信所用微波的100倍，这使太赫兹成为未来无线网络中有吸引力的选择。随着带宽的增加，通常还假定高频波的传播方式自然会增强安全性。与以广角广播形式传播的微波不同，太赫兹波以狭窄且定向性强的光束传播。

Mittleman说：“在微波通信中，窃听者可以将天线放在广播锥体中的几乎任何地方，并拾取信号，而不会干扰预期的接收器。”“假设攻击者可以解码该信号，然后他们就可以在没有被检测到的情况下进行窃听。但是在太赫兹网络中，窄波束意味着窃听者必须将天线放置在发射器和接收器之间。当时的想法是没有阻止部分或全部信号就无法做到这一点，这将使目标接收机很容易检测到窃听尝试。”

来自布朗大学，莱斯大学和布法罗大学的Mittleman及其同事着手测试该概念。他们在发射器和接收器之间建立了直接的站点太赫兹数据链路，并尝试了能够拦截信号的设备。他们能够显示出几种策略，它们可以在不被检测到的情况下窃取信号-即使当数据传输光束的方向性很强时，锥角小于2度(与微波传输相反，该角度通常为120度)。

一组策略涉及将对象放置在光束的边缘，该边缘能够散射光束的一小部分。为了使数据链路可靠，光束的直径必须略大于接收器的孔径。这样一来，攻击者就可以一小段信号地工作，而不会在接收器上留下可检测的阴影。

研究人员表明，一块扁平的金属可以将一部分光束重定向到攻击者操作的辅助接收器。研究人员能够在第二个接收器处获得可用信号，而在主要接收器处没有明显的功率损耗。

该团队展示了一种更灵活的方法(从攻击者的角度来看)，即在光束中使用金属圆柱体而不是平板。

布法罗工程学助理教授，研究合著者约瑟夫·乔内特说：“圆柱体的优点是它们可以向各个方向散射光，从而使攻击者在设置接收器时有更多选择。”“而且考虑到太赫兹波传播的物理原理，即使是很小的圆柱体也可以显着散射信号，而不会阻塞视线路径。”

研究人员继续演示了另一种涉及无损分束器的攻击，即使不是不可能，也很难检测到。放置在发射器前面的分束器将使攻击者能够窃取足够有用的东西，但不会太大，以至于不会引起网络管理员的警钟。

研究人员说，最重要的是，与低频相比，太赫兹链路具有固有的安全性增强，但这些安全性增强仍远非万无一失。

赖斯大学电气与计算机工程学教授，研究合著者爱德华•奈特利(Edward Knightly)表示：“自马可尼时代以来，保护窃听者的无线传输一直是一项挑战。”“虽然太赫兹频段在这个方向上取得了巨大飞跃，但不幸的是，我们发现坚定的对手仍然可以有效地拦截信号。”

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