AirKey: Multimodal Acoustic-Assisted WiFi Sensing for Zero-Training Robust PIN Inference

Stellen Sie sich vor, Sie sitzen in einem belebten Café und tippen einen geheimen Code in Ihren Laptop. Sie glauben, Sie seien sicher, weil niemand über Ihre Schulter schaut und Sie den Bildschirm mit Ihrer Hand abdecken. Aber was wäre, wenn Ihr Geheimnis nicht nur beobachtet, sondern von der Luft selbst gehört würde? Dies ist die Welt des „Sensing“, eines Zweigs der Wissenschaft, in dem uns unsichtbare Wellen, die von Ihrem Körper abprallen, verraten können, was Sie gerade tun. Denken Sie an eine Fledermaus, die Echolokation nutzt: Die Fledermaus sendet einen Laut aus, und das Echo verrät ihr, wo sich die Motte befindet. In unserer digitalen Welt nutzen wir statt Schall Wi-Fi-Signale. Wenn Sie tippen, bewegen sich Ihre Finger, und diese winzigen Bewegungen verändern die Art und Weise, wie die Wi-Fi-Wellen im Raum umherschwingen. Wissenschaftler haben versucht, diese „Echos“ zu nutzen, um zu erraten, was Sie tippen, aber bis jetzt sind sie auf einige große Hindernisse gestoßen. Normalerweise mussten sie sich im selben Wi-Fi-Netzwerk wie Sie befinden (wie ein Spion innerhalb des Gebäudes) oder sie benötigten spezielle, teure Ausrüstung, um die Signale klar einzufangen. Oh\ne diese Dinge werden die Signale unordentlich, besonders wenn Sie schnell tippen, weil die „Echos“ eines Tastendrucks mit dem nächsten verschmelzen und eine klare Nachricht in einen matschigen Klumpen verwandeln.

Hier kommt AIRKEy ins Spiel, ein neues System, das wie ein kluger Detektiv agiert, der ein Rätsel mit zwei verschiedenen Sätzen von Hinweisen löst. Die Forscher fanden einen hinterlistigen Weg, Ihr Wi-Fi abzuhören, ohne jemals Ihrem Netzwerk beitreten zu müssen. Sie erkannten, dass ein Gerät, wenn es ein Signal empfängt, automatisch ein winziges „Okay, verstanden!“-Signal namens ACK (Acknowledgment) zurücksendet. Indem der Angreifer einen harmlosen, unsichtbaren „Ping“ an Ihr Gerät sendet, kann er es dazu bringen, diese ACKs zurückzusenden. Das AIRKEy-System hört dann diese Antworten ab, um die Bewegungen Ihrer Finger im 3D-Raum zu kartieren. Wie das Paper jedoch anmerkt, ist das Abhören von Wi-Fi allein so, als würde man versuchen, ein Buch zu lesen, während jemand darüber spricht; das schnelle Tippen führt dazu, dass die Signale miteinander verschmelzen, was es unmöglich macht zu erkennen, wo eine Taste endet und die nächste beginnt.

Um dies zu beheben, fügt AIRKEy einen zweiten Sinn hinzu: Schall. Das System nutzt zwei winzige Mikrofone, um auf das Klicken Ihrer Tasten zu hören. Während die Mikrofone zwar nicht erkennen können, welche Taste Sie gedrückt haben (sie können die Tastatur nicht „sehen“), sind sie perfekt darin, Ihnen zu sagen, wann genau Sie sie gedrückt haben. Die Magie geschieht, wenn das System diese zwei Hinweise kombiniert. Wenn das Wi-Fi-Signal wie ein einziger, unordentlicher Klumpen aussieht (eine „Fusion“), die Mikrofone aber zwei deutliche Klicks hören, weiß das System: „Ah! Diese zwei Tasten wurden direkt nebeneinander oder dieselbe Taste zweimal gedrückt!“ Dies ermöglicht es dem System, das unordentliche Wi-Fi-Signal zu entwirren. Die Forscher testeten dies in realen Szenarien, einschließlich eines lauten McDonald's und eines belebten Büros. Sie fanden heraus, dass sie durch die Kombination der Wi-Fi-„Form“ Ihres Tippens mit dem Schall-„Rhythmus“ Ihre 6-stellige PIN viel schneller erraten konnten als zuvor. Tatsächlich konnten sie in ihren Tests die korrekte PIN innerhalb von nur 6 Versuchen wiederherstellen, nachdem sie den Benutzer einige Male beim Tippen beobachtet hatten. Dies deutet darauf an, dass selbst wenn Sie weit entfernt sind und nicht im selben Netzwerk sind, Ihr Tippen vielleicht nicht so privat ist, wie Sie denken, da die „Okay“-Signale Ihres eigenen Geräts und das Geräusch Ihres Tippens gemeinsam Ihre Geheimnisse enthüllen können.