谁在掌控？面向自动驾驶中基于毫米波感知的实用物理层攻击与防御
密码学与安全
2020-11-24 v1 信号处理
摘要
毫米波（mmWave）频段具有宽带宽，从而带来前所未有的精度，毫米波感知已成为许多应用中的关键技术，尤其在自动驾驶车辆（AVs）中。此外，与其他感知手段（如相机和 LiDAR）相比，毫米波感知具有更优的可靠性，这对安全攸关的驾驶至关重要。因此，理解安全漏洞并提升 AVs 中毫米波感知的安全性和可靠性十分关键。为此，我们通过对最先进的毫米波测试台和真实场景中的 AV 测试台设计并实施实用的物理层攻击与防御策略，对 AVs 中基于毫米波的感知系统进行了端到端安全分析。我们开发了多种策略，通过欺骗受害 AV 的毫米波感知模块来掌控它，包括在其任意位置添加虚假障碍物以及伪造现有障碍物的位置。我们构建了五种真实世界的攻击场景来欺骗受害 AV，迫使其做出危险的驾驶决策从而导致致命碰撞。我们使用基于 Lincoln MKZ 的 AV 测试台进行了现场实验，研究各种攻击场景的影响，实验验证了攻击者确实可以掌控受害 AV 以破坏其安全与行车安全。为防御攻击，我们设计并实现了一种挑战-响应认证方案和一种 RF 指纹方案，以可靠地检测上述欺骗攻击。
引用
@article{arxiv.2011.10947,
title = {Who is in Control? Practical Physical Layer Attack and Defense for mmWave based Sensing in Autonomous Vehicles},
author = {Zhi Sun and Sarankumar Balakrishnan and Lu Su and Arupjyoti Bhuyan and Pu Wang and Chunming Qiao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.10947},
year = {2020}
}