将传闻转化为发现：工业3D打印机侧信道信息被用于窃取目标模型设计
密码学与安全
2025-09-24 v1
摘要
外包3D打印（即增材制造AM：Additive Manufacturing）这一有望主导制造业的行业的核心安全问题是保护与制造商共享的数字设计（包含设计师的模型，即其知识产权）。在此，我们首次证明侧信道攻击实际上对现有工业级3D打印机构成具体的严重威胁，能够在打印过程中重建所打印的模型（无论是否采用直接隐藏设计的手段，例如在传输过程中加密或在加载到打印机之前加密）。此前，此类攻击仅在相对简单的FDM桌面3D打印机上得到验证，而这类打印机在有价值设计的制造中作用微乎其微。我们聚焦于粉末床熔融（PBF）AM工艺，该工艺在聚合物和金属制造净形零件方面广受欢迎。我们展示了如何对其各个执行器进行改造以在打印过程中收集功率侧信道信息。随后我们提出了仅从收集到的功率侧信道数据中重建3D打印模型的方法。此外，受差分功耗分析（Differential Power Analysis）启发，我们开发了一种基于多条轨迹提高重建质量的方法。我们在两个具有不同复杂度等级的设计模型上测试了我们的方法。对于不同模型，通过基于体素的体积比较，我们实现了高达90.29%的真正阳性率，以及低至7.02%和9.71%的假阳性率和假阴性率。从我们的攻击中得出的教训是：设计文件的安全性不能仅仅依赖于在工业环境中保护文件本身，还必须确保不向打印机附近的潜在窃听者泄漏功率、噪声等类似信号。
引用
@article{arxiv.2509.18366,
title = {Turning Hearsay into Discovery: Industrial 3D Printer Side Channel Information Translated to Stealing the Object Design},
author = {Aleksandr Dolgavin and Jacob Gatlin and Moti Yung and Mark Yampolskiy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.18366},
year = {2025}
}