你永遠(yuǎn)想象不到，你的智能手機有多不靠譜。

在你完全不知情、沒有進(jìn)行任何系統(tǒng)授權(quán)的情況下，你的通話語音就可以被別有用心的攻擊者通過一種不起眼的手機零部件——加速度傳感器——來進(jìn)行監(jiān)聽，其中利用的，就是揚聲器發(fā)出的聲音震動信號。

更嚇人的是，攻擊者的成功率理論上可以高達(dá) 90%。

加速度傳感器是如何出賣你的信息的？

近日，在國際信息安全界頂級會議 “網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)安全會議（NDSS 2020）”上，發(fā)表了一篇來自浙江大學(xué)網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院任奎教授團(tuán)隊、加拿大麥吉爾大學(xué)、多倫多大學(xué)學(xué)者團(tuán)隊的最新研究成果，該成果顯示：

智能手機 App 可在用戶不知情、無需系統(tǒng)授權(quán)的情況下，利用手機內(nèi)置的加速度傳感器來采集手機揚聲器所發(fā)出聲音的震動信號，實現(xiàn)對用戶語音的竊聽。

令人吃驚的是，這種竊聽方式并不違反當(dāng)前監(jiān)管部門的規(guī)定。

加速度傳感器，是當(dāng)前智能手機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，傳感器在加速過程中，通過對質(zhì)量塊所受慣性力的測量，利用牛頓第二定律獲得加速度值，它所返回的數(shù)據(jù)值即為當(dāng)前手機在 x、y、z 三個方向上的加速度值。

在日常手機應(yīng)用中，加速度傳感器通常被用戶測速、記錄步數(shù)等，因此在普遍認(rèn)知中似乎與通話、短信、通信錄等敏感信息沒有關(guān)聯(lián)，因此 App 也無需獲得用戶授權(quán)就可以獲得智能手機的加速度信息。

這就給犯罪分子留下了可乘之機。

研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，由于運動傳感器和揚聲器被配置在手機的統(tǒng)一主板上，并且彼此位置非常接近。因此，無論智能手機放在何處和如何放置（比如說桌上或手上），揚聲器發(fā)出的語音信號將始終對陀螺儀和加速計等運動傳感器產(chǎn)生重大影響。

具體來說，這種語音信號所引起的震動，將會被加速度傳感器接收并產(chǎn)生讀數(shù)——這種因為震動而產(chǎn)生的讀數(shù)可以被攻擊者通過深度學(xué)習(xí)算法進(jìn)行分析，可以解讀出其中的關(guān)鍵信息，甚至可以還原成揚聲器所播放的聲音信號。

在論文中，這種攻擊方式被命名為 AccelEve（加速度計竊聽）——這是一種基于深度學(xué)習(xí)加速度傳感器信號的新型 “側(cè)信道” 智能手機竊聽攻擊。

通過深度學(xué)習(xí)算法，研究團(tuán)隊實現(xiàn)了語音識別與語音還原兩大類竊聽攻擊。

其中在語音識別方面，研究者采用了一個名為 ”熱詞搜索“ 的識別模型——用四名志愿者（兩男兩女）的 200 個短句（其中每個句子包括一到三個信息敏感詞匯，比如說密碼、用戶名、社交信息、安全信息、數(shù)字、郵箱地址、卡號等）來測試，發(fā)現(xiàn)這一模型的識別率高達(dá) 90%。

即使在嘈雜的環(huán)境中，識別率也能達(dá)到 80%。

另外，研究團(tuán)隊還利用一個 ”重新構(gòu)建模型“ 去進(jìn)行語音還原——實驗結(jié)果顯示，當(dāng)志愿者去聆聽重新構(gòu)建的（含有信息敏感詞匯）語音時，他們能夠很好地區(qū)分其中所包含的敏感信息。

為了測試實際場景中的效果，在論文中，研究者還進(jìn)行了一個基于現(xiàn)實場景的信息攻擊實驗。在這一實驗中，被攻擊者通過打電話索要一個密碼，而實驗的目標(biāo)就是利用被攻擊者所使用的手機的加速度計定位和識別會話中的密碼——結(jié)果顯示，在 240 次會話測試中，成功定位并識別密碼的次數(shù)的超過 85%。

可見，在特定的技術(shù)加持之下，利用加速度計去竊取個人信息，已經(jīng)非常容易了。

當(dāng)然，考慮到其中的技術(shù)利用的是深度學(xué)習(xí)算法，那么自然在獲取更多的數(shù)據(jù)的情況下，能夠得到更高的準(zhǔn)確率；但實際上，對于犯罪分子來說，80% 以上的準(zhǔn)確率已經(jīng)足夠了。

在接受南方都市報記者采訪時，任奎教授表示：

從犯罪分子的角度來說，他的目標(biāo)并不是 100% 還原人聲，只要里邊的敏感信息能被攻擊者提取出來，就足以產(chǎn)生潛在效益，對吧？可以說，攻擊者監(jiān)控用戶是沒有成本的。

除了加速度計，也要小心手機中的陀螺儀

需要說明的是，加速度計并不是唯一可以被犯罪分子所利用的手機傳感器——實際上，陀螺儀也可以被用來做文章。

2017 年 4 月，英國紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)的研究團(tuán)隊研究結(jié)果表示，智能手機中的大量傳感器將有可能泄露個人隱私信息，甚至能夠可以通過陀螺儀傾斜角信息辨認(rèn)出 4 位 PIN 密碼，重復(fù) 5 次嘗試后破解率高達(dá) 100%。

陀螺儀又稱角速度傳感器，不同于加速度計（G-sensor）的，它的測量物理量是偏轉(zhuǎn)、傾斜時的轉(zhuǎn)動角速度。加速度計沒辦法測量或重構(gòu)出完整的 3D 動作，它只能檢測軸向的線性動作；但陀螺儀則可以對轉(zhuǎn)動、偏轉(zhuǎn)的動作做很好的測量，這樣就可以精確分析判斷出使用者的實際動作。

在手機上，陀螺儀通過對偏轉(zhuǎn)、傾斜等動作角速度的測量，可以實現(xiàn)用手控制游戲主角的視野和方向，也能夠進(jìn)行手機攝像頭防抖，并且輔助 GPS 進(jìn)行慣性導(dǎo)航——其本質(zhì)就是利用物理學(xué)的科里奧利力，在內(nèi)部產(chǎn)生微小的電容變化，然后測量電容，從而計算出角速度。

在英國團(tuán)隊的研究中，就是利用用戶在按壓屏幕時所產(chǎn)生的手機傾斜度變化數(shù)據(jù)，因為 123456789 數(shù)字的位置是固定的，可以借此推算出 4 位 PIN 碼——當(dāng)然前提是在網(wǎng)站上植入惡意代碼，待用戶確實授權(quán)獲取信息后，就可以在不知不覺中工作獲取傳感器數(shù)據(jù)。

值得一提的是，在解讀數(shù)據(jù)破解密碼過程中，第一次嘗試準(zhǔn)確率就有 74%，經(jīng)過五次嘗試就可以 100% 破解密碼，該方法的主要難度在于需要準(zhǔn)確知道用戶的當(dāng)前運動模式以及數(shù)據(jù)獲取。

不過需要說明的是，陀螺儀信息的獲取并非那么容易，這里所說的 74% 的識別率建立在數(shù)百次破解程序訓(xùn)練之上。

當(dāng)然，關(guān)于通過手機加速度計來進(jìn)行語音竊聽的研究，也在一定程度上需要依賴研究中所提出的深度學(xué)習(xí)模型，這本身是一件技術(shù)門檻很高的事情——畢竟，犯罪分子在現(xiàn)實場景中要想實施這樣的竊聽，也有極高的難度。

盡管如此，在我們看來，諸多關(guān)于智能手機安全研究依舊充分說明了智能手機在保護(hù)個人信息安全層面的脆弱性；即使是看似與個人隱私無關(guān)的傳感器層面，也潛藏著許多容易被人忽略的的安全漏洞。

正如任奎教授所言，這一新攻擊路徑與技術(shù)的發(fā)現(xiàn)，可以讓更多人關(guān)注移動端傳感器安全，研究排查軟硬件兩方面的手機安全漏洞，減少信息泄露所導(dǎo)致的國家安全與社會經(jīng)濟(jì)損失。

畢竟，在個人信息安全方面，再怎么小心都不為過。

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