用一隻燈泡，百米外就能偷聽對話！以色列科學家提出遠程竊聽新手段
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還記得諜戰大片中，間諜或者特工採用的各式竊聽器嗎？他們無論在敵方手機、汽車甚至是鞋底都可以安上竊聽器進行竊聽任務。但現在，更加令人毛骨悚然的竊聽方式已經出現了。科學家發明出一種全新的竊聽技術，只需要一個燈泡，不需要在房間內安裝任何設備，或者入侵任何系統，就可以在百米外的房間里進行實時監聽。
撰文丨Andy Greenberg
翻譯丨賀白
編輯丨楊心舟
近些年來，設計精巧的竊聽技術不斷升級：包括搭線竊聽、非法入侵手機竊聽、在牆上安裝竊聽器，別有用心的人甚至能通過建築物的玻璃反射光來獲取裡面的對話。而現在，又增加了一種新的竊聽方法：使用窗口看到的燈泡進行竊聽。
竊聽技術升級
最近，以色列本·古里安大學和魏茨曼科學研究院的研究人員揭示了一種新型遠程竊聽技術，他們稱之為「燈泡電話」（Lamphone）。他們表示，這種技術只需要兩樣東西就能實現：筆記本電腦和一台不到1000美元的設備（這台設備包括望遠鏡和價值400美元的光電感測器）。當你使用燈泡電話時，只需要觀察聲音在室內燈泡玻璃表面導致的微小振動，就可以實時監聽任何百米外的房間里發出的聲音。研究人員表明，通過測量振動引起的燈泡光源輸出的微小變化，間諜能夠清晰地還原出聲音，聲音的清晰度足以辨別談話內容，甚至識別出一段音樂。
本·古里安大學的安全研究員本·納西（Ben Nassi）說：「房間里的任何聲音都可以從燈泡的光信號中復原，竊聽人員只需要通過遠程監測，不需要入侵任何系統或在目標房間內置入設備就能知道房間里的聲音。」他與同事亞龍·皮魯京（Yaron Pirutin）和鮑里斯·扎多夫（Boris Zadov）一起開發了這項技術，並計劃在8月份的黑帽安全大會（Black Hat security conference）上展示他們的新發現。他說：「你只要能夠看到一個懸掛著的燈泡，就足以完成竊聽。」
實驗中，研究人員首先需要將一系列望遠鏡放置在距離目標辦公室燈泡約24米的地方，並將每個望遠鏡的目鏡放在電光感測器前面。接著，他們會使用一個模數轉換器將感測器內的電信號轉換成數字信息。當遠處的目標房間內播放音樂和語音的錄音時，他們將這些設備收集到的信息傳入筆記本電腦並進行接下來的數據分析。
「燈泡電話」的流程圖：被竊聽房間的聲音在懸掛的燈泡表面產生振動。竊聽處通過望遠鏡將光電感測器（感測器）對準懸掛的燈泡。光學信號經由類比數位轉換器從電光感測器採樣，並使用演算法處理得到復原的聲學信號。
研究人員發現，燈泡的微小振動是由聲波導致的，振動的幅度只有幾百微米。即使這樣，感測器仍能通過每個望遠鏡接收到可測量的光線變化。在軟體過濾掉噪音後，房間內聲音的還原程度非常驚人：例如，他們能夠很好地還原特朗普的一段講話錄音片段，清晰度足以讓它被谷歌的音視頻轉錄程序轉錄。他們還播放了一段披頭士樂隊的歌曲「Let It Be」的錄音，經過光信號收集和聲音還原，歌曲應用程序Shazam立即識別出這首歌曲的名稱。
實驗裝置：望遠鏡指向LED燈泡（12瓦）。電光感測器（由一個光電二極體組成，將光轉換成電壓）被安裝在望遠鏡上，其輸出的電壓通過採樣並在LabVIEW軟體中處理。所有的實驗都是在一個關著門的房間里進行，以排除其他影響因素。
儘管如此，這項技術還是存在一些局限性。在他們成功的測試中，研究人員使用的是懸掛式燈泡，但研究者還不清楚放在燈罩中的燈泡或者天花板頂燈是否也會產生足以被探測到的音頻震動信號。此外，他們在演示中將揚聲器調到了最大音量，使用的聲音和音樂錄音比正常對話聲音要大。但研究小組指出，他們研究中使用的是相對廉價的光電感測器和模數轉換器，如果升級為更昂貴的感測器，就可能還原音量更低的對話。
用途廣泛的竊聽手段
美國斯坦福大學計算機科學家和密碼學家丹·博內（Dan Boneh）認為，儘管新研究有待完善，但在「旁道攻擊」技術中仍具有潛在的重要實用性，這是一種竊密技術，即利用意外泄露的信息竊取機密。博內說：「這是旁道攻擊技術的絕妙應用。即使這需要懸掛式燈泡和高分貝的音量，它仍然超級有趣。況且這只是第一次嘗試，之後的『旁道』攻擊會更先進，未來相關研究也會隨著時間的推移而改進。」
竊聽裝置（位於人行天橋上）與懸掛的LED燈泡（位於附近建築第三層的辦公室）之間的距離為25米。
展示燈泡竊聽技術的研究小組是由本·古里安大學的尤瓦爾·葉洛維奇（Yuval Elovici）和RSA加密演算法的提出者之一阿迪·沙米爾（Adi Shamir）共同成立的。除了他們，還有許多科學家發現了更多的竊聽方式。比如多年前，研究人員已經知道，從目標窗口反射的激光可以讓間諜捕捉到裡面的聲音。另一組研究人員在2014年指出，當竊聽手機時，即使惡意軟體無法訪問其麥克風，也可以通過手機的陀螺儀提取聲音信息。
之前最接近「燈泡電話」的技術，是2014年被麻省理工學院、微軟公司和Adobe公司的研究人員稱為「可視麥克風」的技術：這種技術也需要望遠鏡觀測室內，但是不同的是，其只需要分析視頻中一些物體的振動，例如一袋薯片或一棵室內植物，就能使研究人員復原房間內的談話和音樂。
利用視頻中植物葉片的振動，同樣能還原聲音
納西指出，雖然可視麥克風技術不需要一個可透過窗口觀察的燈泡，適用範圍相對更廣，但它需要先錄製視頻，然後對錄像進行後續處理，將觀察到的物體的細微振動轉換成聲音信息。相比之下，燈泡電話技術可以實現實時監視。由於振動物體本身就是一個光源，因此光電感測器可以從更簡單的視覺數據中提取振動信息。
納西認為，這可能使燈泡電話在間諜活動中比以前的技術更加實用。「當你在現實中使用它時，你可以根據情況隨機應變，而不會因為技術問題錯失機會。」
儘管如此，納西表示，研究人員公布他們的研究結果並不是為了讓間諜或執法部門去使用竊聽技術，而是為了刷新監管人員的認知。他說：「我們不是在提供工具，而是希望提高人們對這種竊聽方式的認識。」
即使出現這種竊聽方式，以目前已知的技術水平還是很容易預防的。只需將任何懸掛的燈泡用燈罩遮蔽住，或者拉上窗帘就能防止竊聽。你甚至可以在窗戶上安裝防振裝置來防止激光麥克風的竊聽，在家中排查竊聽器，從手機和電腦中移除麥克風。畢竟，在一個燈泡都能告密的時代，想杜絕被竊聽，有太多可做的了。
https://www.wired.com/story/lamphone-light-bulb-vibration-spying/
原始論文：
Lamphone: Real-Time Passive Sound Recovery from Light Bulb Vibrations
https://eprint.iacr.org/2020/708.pdf
