یک سدان سیاه رنگ بی‌صدا در جاده‌ای حومه‌ای آرام حرکت می‌کند، راننده به آرامی سرودهای کریسمس را زمزمه می‌کند در حالی که خلبان خودکار ماشین رانندگی را کنترل می‌کند. ناگهان چراغ‌های قرمز چشمک زن و هشدارهای صوتی زنده می‌شوند و راننده را از استراحت آرام بیرون می‌کشند. آنها به صفحه داشبورد نگاه می‌کنند و طرح کلی خودرویی را می‌بینند که برای برخورد رو به رو به سمت آنها می‌رود، اما چراغ‌های جلو چیزی از جلوی شیشه جلو نشان نمی‌دهند.
با وجود این اختلاف، خلبان خودکار خودرو کنترل را گرفته و به داخل یک گودال هدایت می شود. راننده با عصبانیت به اطراف نگاه می کند تا هیچ وسیله نقلیه دیگری پیدا نکند زیرا خطر قریب الوقوع از روی صفحه محو می شود. لحظاتی بعد، تهدید واقعی ظاهر می شود – گروهی از آدم ربایان به سمت وسیله نقلیه ثابت می دوند.
به نظر می رسد این صحنه برای دهه های آینده تبدیل به یک نقطه داستانی رایج در فیلم های هالیوود شود. اما به دلیل پیچیدگی سیستم‌های تشخیص خودرو مدرن، این امر همچنان در قلمرو علمی تخیلی باقی می‌ماند. حداقل فعلا.
مهندسان دانشگاه دوک به رهبری میروسلاو پایک، دانشیار مهندسی برق و کامپیوتر دیکینسون، و تین‌جون چن، استادیار مهندسی برق و کامپیوتر، اکنون سیستمی را نشان داده‌اند که «MadRadar» نامیده‌اند تا حسگرهای رادار خودرو را فریب دهند. که تقریبا هر چیزی ممکن است.
این فناوری می‌تواند رویکرد یک خودروی موجود را پنهان کند، یک خودروی فانتوم در جایی که وجود ندارد ایجاد کند، یا حتی رادار را فریب دهد تا فکر کند یک خودروی واقعی به سرعت از مسیر واقعی خود منحرف شده است. و می تواند این کار را در یک چشم به هم زدن بدون اطلاع قبلی از تنظیمات خاص رادار قربانی انجام دهد و آن را به نگران کننده ترین تهدید برای امنیت رادار تاکنون تبدیل کند.
محققان می گویند MadRadar نشان می دهد که تولیدکنندگان باید فورا اقداماتی را برای محافظت بهتر از محصولات خود انجام دهند.
این تحقیق در سمپوزیوم امنیت شبکه و سیستم های توزیع شده 2024 که از 26 فوریه تا 1 مارس در سن دیگو، کالیفرنیا برگزار می شود، منتشر خواهد شد.
Paich گفت: “بدون دانستن چیزهای زیادی در مورد سیستم رادار وسیله نقلیه هدف، ما می‌توانیم یک وسیله نقلیه تقلبی را از ناکجاآباد ظاهر کنیم یا یک وسیله نقلیه واقعی را در آزمایش‌های دنیای واقعی ناپدید کنیم.” ما این سیستم‌ها را برای آسیب رساندن به کسی نمی‌سازیم، ما مشکلات موجود در سیستم‌های راداری فعلی را نشان می‌دهیم تا نشان دهیم که باید شیوه طراحی آنها را به طور اساسی تغییر دهیم.»
در خودروهای مدرنی که دارای سیستم های کمکی و رانندگی خودکار هستند، معمولاً از رادار برای تشخیص وسایل نقلیه در حال حرکت در جلو و اطراف وسیله نقلیه استفاده می شود. همچنین به گسترش سیستم های بصری و مبتنی بر لیزر برای تشخیص وسایل نقلیه در حال حرکت در جلو یا پشت خودرو کمک می کند.
از آنجایی که در حال حاضر خودروهای مختلف زیادی در یک بزرگراه معمولی از رادار استفاده می کنند، بعید است که دو وسیله نقلیه دقیقاً پارامترهای عملیاتی مشابهی داشته باشند، حتی اگر یک مارک و مدل مشترک داشته باشند. به عنوان مثال، ممکن است از فرکانس های کاری کمی متفاوت استفاده کنند یا در فواصل زمانی کمی متفاوت اندازه گیری کنند. به همین دلیل، نمایش های قبلی سیستم های جعل راداری نیاز به دانستن پارامترهای خاص مورد استفاده داشت.
پیچ توضیح داد: «به این فکر کنید که سعی می کنید کسی را از گوش دادن به رادیو جلوگیری کنید. “برای مسدود کردن سیگنال یا ربودن آن با پخش خود، ابتدا باید بدانید که آنها به چه ایستگاهی گوش می دهند.”
در دموی MadRadar، تیم دوک قابلیت‌های یک سیستم جعل راداری را که ساختند را نشان دادند که می‌تواند پارامترهای راداری خودرو را در کمتر از یک ربع ثانیه به دقت تشخیص دهد. پس از شناسایی، سیستم می تواند سیگنال های راداری خود را برای فریب دادن رادار هدف ارسال کند.
در یکی از نمایش‌ها، MadRadar سیگنال‌هایی را به یک خودروی هدف می‌فرستد تا خودروی دیگری را در جایی که واقعاً وجود ندارد، ببیند. این شامل تغییر ویژگی های سیگنال بر اساس زمان و سرعت است به گونه ای که شبیه سازی یک تماس واقعی باشد.
در مثال دوم و بسیار پیچیده‌تر، رادار هدف را فریب می‌دهد و برعکس فکر می‌کند – اینکه ماشین گذری وجود ندارد در حالی که واقعاً وجود دارد. این امر با افزودن نامحسوس سیگنال‌های پوشاننده در اطراف مکان واقعی خودرو برای ایجاد نوعی نقطه روشن که سیستم رادار را گیج می‌کند، به دست می‌آورد.
دیوید هانت، یکی از همکاران فوق‌دکتری که در آزمایشگاه Paich کار می‌کند، می‌گوید: «شما باید در مورد افزودن سیگنال‌ها به سیستم رادار عاقلانه رفتار کنید، زیرا اگر فقط کل میدان دید را پر کنید، بلافاصله متوجه می‌شود که چیزی اشتباه است.
در نوع سوم حمله، محققان این دو رویکرد را با هم ترکیب کردند تا به نظر برسد که یک خودروی موجود به طور ناگهانی مسیر خود را تغییر داده است. محققان توصیه می‌کنند که خودروسازان سعی کنند پارامترهای عملیاتی سیستم رادار را در طول زمان تصادفی کنند و برای شناسایی چنین حملاتی، تدابیر امنیتی را به الگوریتم‌های پردازش اضافه کنند.
Paich گفت: «تصور کنید کروز کنترل تطبیقی که از رادار استفاده می‌کند، با این باور که ماشین جلوی من سرعت می‌گیرد و باعث می‌شود ماشین شما سرعت بگیرد، در حالی که در واقعیت اصلاً سرعت را تغییر نمی‌دهد. اگر این کار در شب انجام می‌شد، تا زمانی که دوربین‌های ماشین شما آن را دریافت کنند، دچار مشکل خواهید شد.»
محققان خاطرنشان می کنند که هر یک از این تظاهرات حمله بر روی سیستم های رادار واقعی در خودروهای واقعی که با سرعت جاده حرکت می کنند، انجام شده است. با توجه به اینکه اگر سیگنال‌های رادار کاذب حتی یک میکروثانیه دور از هدف باشند، نقطه داده‌های نادرست به دلیل طول زمین فوتبال نادرست است.
Paich گفت: «این درس‌ها بسیار فراتر از سیستم‌های راداری در خودروها است. اگر می‌خواهید هواپیماهای بدون سرنشین بسازید که می‌توانند محیط‌های تاریک، مانند جستجو و نجات یا شناسایی، را بسازید که هزاران دلار هزینه نداشته باشد، رادار راه حلی است.
این تحقیق توسط دفتر تحقیقات دریایی (N00014-23-1-2206، N00014-20-1-2745)، دفتر تحقیقات علمی نیروی هوایی (FA9550-19-1-0169)، بنیاد ملی علوم ( CNS-1652544، CNS-2211944) و موسسه ملی هوش مصنوعی برای محاسبات لبه با استفاده از شبکه های بی سیم نسل بعدی (Athena) (CNS-2112562).