Tấn công bằng tia laser làm mù các phương tiện tự hành, xóa người đi bộ và gây nhầm lẫn cho xe ô tô
của Đại học Florida
Một sơ đồ về cuộc tấn công, có thể xóa dữ liệu lidar khỏi khu vực phía trước xe, dẫn đến chuyển động của xe không an toàn. Bên dưới, hiển thị việc xóa dữ liệu lái xe đối với người đi bộ phía trước xe, hiển thị bên dưới bên trái nhưng không nhìn thấy bên dưới bên phải. Ảnh: Sara Rampazzi / Đại học Florida
Xe ô tô tự lái, giống như những người lái xe con người đi trước chúng, cần quan sát những gì xung quanh chúng để tránh chướng ngại vật và lái xe an toàn.
Các phương tiện tự hành phức tạp nhất thường sử dụng lidar, một thiết bị dạng radar quay hoạt động như mắt của xe. Lidar cung cấp thông tin liên tục về khoảng cách đến các vật thể để xe có thể quyết định hành động nào là an toàn.
Nhưng đôi mắt này, hóa ra, có thể bị lừa.
Nghiên cứu mới tiết lộ rằng các tia laser được hẹn giờ chuyên nghiệp chiếu vào một hệ thống lidar đang tiếp cận có thể tạo ra một điểm mù phía trước xe đủ lớn để che giấu hoàn toàn người đi bộ đang di chuyển và các chướng ngại vật khác. Dữ liệu bị xóa khiến xe nghĩ rằng con đường an toàn để tiếp tục di chuyển, gây nguy hiểm cho bất cứ thứ gì có thể nằm trong điểm mù của cuộc tấn công.
Cuộc tấn công xóa dữ liệu theo hình nón phía trước xe, khiến người đi bộ đang di chuyển không thể nhìn thấy hệ thống lidar trong phạm vi đó. Tín dụng: Sara Rampazzi / Đại học Florida
Đây là lần đầu tiên cảm biến lidar bị lừa xóa dữ liệu về chướng ngại vật.
Lỗ hổng bảo mật đã được phát hiện bởi các nhà nghiên cứu từ Đại học Florida, Đại học Michigan và Đại học Truyền thông Điện tử ở Nhật Bản. Các nhà khoa học cũng cung cấp các bản nâng cấp có thể loại bỏ điểm yếu này để bảo vệ mọi người khỏi các cuộc tấn công độc hại.
Các phát hiện sẽ được trình bày tại Hội nghị chuyên đề về bảo mật USENIX năm 2023 và hiện đang được xuất bản trên arXiv.
Thí nghiệm thực tế cho thấy tác động của cuộc tấn công đối với một người đi bộ đang di chuyển phía trước một chiếc xe được trang bị nắp đậy. Tín dụng: Sara Rampazzi / Đại học Florida
Lidar hoạt động bằng cách phát ra ánh sáng laze và bắt các phản xạ để tính toán khoảng cách, giống như cách định vị bằng tiếng vang của dơi sử dụng tiếng vọng âm thanh. Cuộc tấn công tạo ra các phản xạ giả để tranh giành cảm biến.
Sara Rampazzi, giáo sư khoa học và kỹ thuật máy tính, thông tin của UF, người đứng đầu nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi bắt chước phản xạ lidar để làm cho cảm biến giảm bớt các phản xạ khác đến từ các chướng ngại vật thực sự”. "Lidar vẫn nhận dữ liệu chính hãng từ chướng ngại vật, nhưng dữ liệu sẽ tự động bị loại bỏ vì phản xạ giả của chúng tôi là thứ duy nhất được cảm biến nhận biết."
Các nhà khoa học đã chứng minh cuộc tấn công vào các phương tiện di chuyển và robot với kẻ tấn công được đặt cách đó khoảng 15 feet ở bên đường. Nhưng trên lý thuyết có thể được thực hiện từ xa hơn với thiết bị được nâng cấp. Tất cả các công nghệ yêu cầu đều khá cơ bản, nhưng tia laser phải được hẹn giờ hoàn hảo với cảm biến lidar và các phương tiện di chuyển phải được theo dõi cẩn thận để giữ cho tia laser hướng đúng hướng.
Một ảnh GIF động cho thấy cách thức cuộc tấn công sử dụng tia laser để đưa các điểm dữ liệu giả mạo vào cảm biến lidar, khiến nó loại bỏ dữ liệu chính hãng về chướng ngại vật phía trước cảm biến. Tín dụng: Sara Rampazzi / Đại học Florida
S. Hrushikesh Bhupathiraj, một nghiên cứu sinh tiến sĩ của UF tại phòng thí nghiệm của Rampazzi và là một trong những tác giả chính của nghiên cứu cho biết: "Vấn đề chủ yếu là đồng bộ hóa tia laser với thiết bị lidar. Thông tin bạn cần thường được công bố công khai từ nhà sản xuất" .
Sử dụng kỹ thuật này, các nhà khoa học có thể xóa dữ liệu về chướng ngại vật tĩnh và người đi bộ đang di chuyển. Họ cũng chứng minh bằng các thí nghiệm thực tế rằng cuộc tấn công có thể theo sau một chiếc xe di chuyển chậm bằng thiết bị theo dõi camera cơ bản. Trong mô phỏng quá trình ra quyết định của xe tự hành, việc xóa dữ liệu này khiến một chiếc xe tiếp tục tăng tốc về phía người đi bộ mà nó không thể nhìn thấy nữa thay vì dừng lại như bình thường.
Cuộc tấn công xóa dữ liệu theo hình nón phía trước xe, khiến người đi bộ đang di chuyển không thể nhìn thấy hệ thống lidar trong phạm vi đó. Tín dụng: Sara Rampazzi / Đại học Florida
Các bản cập nhật cho cảm biến lidar hoặc phần mềm diễn giải dữ liệu thô có thể giải quyết lỗ hổng này. Ví dụ, các nhà sản xuất có thể dạy phần mềm tìm kiếm các dấu hiệu nhận biết của các phản xạ giả mạo được thêm vào bởi cuộc tấn công bằng tia laser.
"Tiết lộ trách nhiệm này cho phép chúng tôi xây dựng một hệ thống đáng tin cậy hơn", Yulong Cao, một nghiên cứu sinh tiến sĩ Michigan và là tác giả chính của nghiên cứu cho biết. "Trong bài báo của chúng tôi, chúng tôi chứng minh rằng các chiến lược phòng thủ trước đây là không đủ và chúng tôi đề xuất các sửa đổi để giải quyết điểm yếu này."
