Cong sóng như Beckham để qua mặt công nghệ chống gây nhiễu tín hiệu

Các cuộc tấn công gây nhiễu không dây (wireless jamming) đang ngày càng gia tăng. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Rice mới đây đã chứng minh khả năng của các chùm sóng vô tuyến tự có thể khiến thiết bị gây nhiễu xuất hiện ở một vị trí giả tạo, từ đó phá vỡ các cơ chế phòng thủ hiện có.

Gây nhiễu hoạt động dựa trên nguyên tắc làm ngập máy thu không dây bằng nhiễu, từ đó từ chối cung cấp dịch vụ. Một số máy thu hiện đại sử dụng công nghệ ước tính hướng đến (Direction-of-Arrival - DoA) để xác định vị trí nguồn gây nhiễu và hướng một mảng anten để triệt tiêu tín hiệu phát ra từ hướng đó.

Tuy nhiên, nếu một thiết bị gây nhiễu phát ra chùm sóng tự cong, nó có thể dễ dàng đánh lừa các hệ thống chống gây nhiễu dựa trên DoA. Tín hiệu sẽ xuất hiện như thể nó đến từ một nơi hoàn toàn khác, và chính xác là điều mà nhóm nghiên cứu từ Rice đã thực hiện thành công.

Đá cong như Beckham để đánh lạc hướng

Giáo sư kỹ thuật điện và máy tính Edward Knightley và nghiên cứu sinh Caroline Spindel đã trình bày một bài báo [PDF] vào tháng trước, trong đó họ chứng minh cuộc tấn công gây nhiễu sử dụng chùm sóng cong. Phương pháp này không chỉ gây ra "sự suy giảm tỷ lệ lỗi bit thảm khốc" mà còn "đánh lừa bộ ước tính DoA của máy thu", ngăn chặn các phương pháp phòng thủ truyền thống hoạt động hiệu quả.

Trước đây, Knightley và Spindel đã thực hiện nghiên cứu về công nghệ không dây có thể uốn chùm sóng quanh các vật thể để tăng cường độ tín hiệu — đặc biệt hữu ích cho các tín hiệu sóng milimet (mmWave) tầm ngắn. Họ nhận ra rằng cùng một công nghệ này có thể được sử dụng để triển khai các thiết bị gây nhiễu khó định vị hơn nhiều.

Spindel đã đưa ra một ví dụ rất dễ hiểu về cách chùm sóng cong làm confuse bộ ước tính DoA thông qua hình ảnh một cú đá bóng vào đầu.

"Hãy tưởng tượng bạn bị bóng đá trúng vào phía bên phải của đầu — bạn sẽ tự nhiên nhìn sang phía phải," Spindel nói. "Nếu quả bóng thực sự uốn cong trong không trung, giống như một cú đá phạt trực tiếp của David Beckham, thì thực tế nó đã được đá từ một nơi hoàn toàn khác."

Nếu Sir David liên tục di chuyển và sút những quả bóng cong vào đầu bạn, bạn có thể sẽ phát hiện ra ông ấy cuối cùng, nhưng điều đó có thể mất một chút thời gian và thêm một vài cú va đập nữa.

Mối đe dọa khó phát hiện

Ở khoảng cách sóng vô tuyến, một thiết bị gây nhiễu sẽ khó bị phát hiện hơn nhiều và nó thậm chí không cần phải di chuyển. Knightley và Spindel đã tạo ra ảo giác rằng thiết bị gây nhiễu đang di chuyển bằng cách điều chỉnh các thông số của chùm sóng từ một vị trí cố định.

Điều này khiến việc định vị tín hiệu gây nhiễu trở nên khó khăn hơn rất nhiều và vô hiệu hóa việc tìm mù quáng vị trí tốt nhất để hướng điểm không triệt tiêu. Theo Spindel, các phương pháp phục hồi thông thường được sử dụng để chặn gây nhiễu đã hoàn toàn thất bại trong các thử nghiệm phòng thí nghiệm.

"Đây là lần đầu tiên chứng minh một thiết bị gây nhiễu không thể được định vị một cách đáng tin cậy và là lần đầu tiên các chùm sóng vô tuyến tự cong được sử dụng làm một cuộc tấn công," Knightly nhận định.

Cặp đôi nghiên cứu sinh nhìn nhận công trình của mình không chỉ là cách chỉ ra một mối đe dọa nghiêm trọng đối với các tín hiệu không dây — ví dụ như việc gây nhiễu GPS đối với máy bay đang gia tăng — mà còn là cơ sở dữ liệu quan trọng để định hướng cho các công nghệ không dây trong tương lai khi chúng ta bước vào kỷ nguyên 6G.

Tuy nhiên, cho đến khi đó, vẫn còn tiềm năng cho những cuộc tấn công gây nhiễu phá hoại mạnh mẽ hơn trong tương lai.