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

Stel je voor dat je in een druk koffietentje zit en een geheime code in je laptop typt. Je denkt dat je veilig bent omdat niemand over je schouder meekijkt en je het scherm met je hand hebt afgeschermd. Maar wat als je geheim niet alleen werd bekeken, maar door de lucht zelf werd gehoord? Dit is de wereld van "sensing", een tak van de wetenschap waarbij onzichtbare golven die tegen je lichaam weerkaatsen ons kunnen vertellen wat je aan het doen bent. Denk aan een vleermuis die echolocatie gebruikt: de vleermuis stuurt een geluid uit, en de echo vertelt hem waar de mot is. In onze digitale wereld gebruiken we Wi-Fi-signalen in plaats van geluid. Wanneer je typt, bewegen je vingers, en deze kleine bewegingen veranderen de manier waarop Wi-Fi-golven door de kamer weerkaatsen. Wetenschappers proberen deze "echo's" te gebruiken om te raden wat je typt, maar tot nu toe liepen ze tegen een paar grote hindernissen aan. Ze moesten meestal op hetzelfde Wi-Fi-netwerk zitten als jij (zoals een spion in het gebouw) of hadden speciale, dure apparatuur nodig om de signalen duidelijk op te vangen. Zonder die zaken worden de signalen rommelig, vooral wanneer je snel typt, omdat de "echo's" van de ene toetsaanslag samensmelten met de volgende, waardoor een heldere boodschap verandert in een modderige vlek.

Maak kennis met AIRKEy, een nieuw systeem dat werkt als een slimme detective die een mysterie oplost met twee verschillende sets aanwijzingen. De onderzoekers ontdekten een sluwe manier om naar je Wi-Fi te luisteren zonder ooit jouw netwerk te hoeven aan te sluiten. Ze realiseerden zich dat wanneer een apparaat een signaal ontvangt, het automatisch een klein "Oké, begrepen!"-signaal terugstuurt, een zogenaamde ACK (Acknowledgment). Door een onschadelijke, onzichtbare "ping" naar jouw apparaat te sturen, kan de aanvaller het apparaat foppen om deze ACKs terug te sturen. Het AIRKEy-systeem luistert vervolgens naar deze reacties om de bewegingen van je vingers in de 3D-ruimte in kaart te brengen. Echter, zoals het artikel vermeldt, is alleen naar Wi-Fi luisteren als proberen een boek te lezen terwijl iemand eroverheen praat; het snelle typen zorgt ervoor dat de signalen samensmelten, waardoor het onmogelijk wordt om te zien waar de ene toets eindigt en de volgende begint.

Om dit op te lossen, voegt AIRKEy een tweede zintuig toe: geluid. Het systeem gebruikt twee kleine microfoons om te luisteren naar het klikken van je toetsen. Hoewel de microfoons niet kunnen vertellen welke toets je hebt ingedrukt (ze kunnen het toetsenbord niet zien), zijn ze perfect in het vertellen van exact wanneer je hem hebt ingedrukt. De magie gebeurt wanneer het systeem deze twee aanwijzingen combineert. Als het Wi-Fi-signaal eruitziet als één grote, rommelige vlek (een "fusion"), maar de microfoons twee duidelijke klikjes horen, dan weet het systeem: "Ah! Deze twee toetsen werden vlak naast elkaar ingedrukt of dezelfde toets werd twee keer ingedrukt!" Dit stelt het systeem in staat om het rommelige Wi-Fi-signaal te ontwarren. De onderzoekers testten dit in realistische scenario's, waaronder een lawaaierige McDonald's en een druk kantoor. Ze ontdekten dat door de Wi-Fi-"vorm" van je typen te combineren met het geluid van het "ritme", ze je 6-cijferige pincode veel sneller konden raden dan voorheen. In hun tests waren ze er zelfs in geslaagd om de juiste pincode te achterhalen binnen slechts 6 pogingen nadat ze de gebruiker een paar keer hadden zien typen. Dit suggereert dat zelfs als je ver weg bent en niet op hetzelfde netwerk zit, je typen misschien niet zo privé is als je denkt, omdat de "oké"-signalen van je apparaat en het geluid van je typen kunnen samenwerken om je geheimen te onthullen.