针对隐蔽无人机操控的传感器剥夺攻击
密码学与安全
2024-10-16 v1
摘要
无人机通过先进的控制算法自动执行任务，这些控制算法依赖于传感器读数的时效性和正确性。不正确的控制动作会导致过程的灾难性失稳。本工作提出一种多阶段 `传感器剥夺攻击'（SDAs），旨在通过传感器重新配置来隐蔽地影响过程控制。在第一阶段，攻击者会向连接传感器的本地总线注入消息，以重新配置传感器，例如暂停感知。在第二阶段，这些操纵原始则被有选择地用于导致控制器中的恶意传感器值，透明于数据消费者。在第三阶段，被操纵的传感器值导致意外的控制动作（例如无人机坠毁）。我们实验性地调查了所提出攻击的全部三个阶段。我们的发现表明，i）重新配置传感器对报告的传感器值会产生意想不到的影响，ii）攻击者可以阻止整个卡尔曼滤波状态估计，从而导致控制计算完全停止。结果导致无人机失稳，引起坠毁或显著偏离计划轨迹（超过30米）。我们还提出了一种攻击合成方法，可优化这些 SDA 操纵的时机，以最大化其影响。值得注意的是，我们的结果表明，这些 SDAs 可被最新无人机异常检测器所 undetected。我们的工作表明，传感器攻击不仅限于持续诱导随机测量，表明传感器重新配置可以完全阻止无人机控制器。在我们的实验中，最新的无人机控制器软件和对策无法处理此类操纵。因此，我们也讨论了新的相应对策。
引用
@article{arxiv.2410.11131,
title = {Sensor Deprivation Attacks for Stealthy UAV Manipulation},
author = {Alessandro Erba and John H. Castellanos and Sahil Sihag and Saman Zonouz and Nils Ole Tippenhauer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.11131},
year = {2024}
}