针对差分信号的电磁信号注入攻击

差分信号是一种数据传输方法，使用两个互补的电信号来编码信息。这使得接收端可以通过观察两个信号之间的差异来抑制任何噪声，前提是噪声以相同方式影响两个信号。许多协议如 USB、以太网和 HDMI 使用差分信号以在噪声环境中实现鲁棒的通信信道。这通常工作良好，并使得许多人认为远程将攻击信号注入此类差分对是不可行的。在本文中，我们挑战这一假设，并表明攻击者事实上可以从远处纯粹利用共模注入（即同时注入两根导线）来注入恶意信号。我们展示了这如何使攻击者能够向通信线路注入比特甚至任意消息。此类攻击对许多应用构成重大威胁，从家庭安全与隐私到汽车系统、关键基础设施或植入式医疗设备；其中不正确的数据或未经授权的控制可能造成重大损害，甚至致命事故。我们详细展示了电磁信号如何绕过差分信号的噪声抑制并最终导致接收端出现错误比特的原理。我们展示了攻击者如何利用这一点成功注入任意比特，并分析了注入较长任意消息的成功率。我们在真实系统上演示了该攻击，并表明成功率可高达 $90\%$。最后，我们给出一个案例研究，其中我们向控制器局域网（CAN）总线无线注入一条消息，CAN 总线是一种用于许多关键应用（包括汽车和航空领域）的差分信号总线协议。