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文档简介

LightCommands攻击实验理解与复现

实验原理-常见的语音指令系统LightCommands攻击基于麦克风的光声效应。光声效应是指当光照射在某一材料上后，光能转换为机械能，导致被照射的材料产生机械振动。LightCommands攻击通过激光驱动器来调节激光二极管的电流，电流的大小与攻击音频样本对应，等效于对音频信号进行幅度调制。令激光驱动板输入信号如下式所示：其中，It为激光二极管的驱动电流，IDC为直流偏置，Ipp是交流分量的峰峰值，f是频率。激光驱动板具有幅度调制的作用，将音频信号调制在输出电流信号中，激光发射器发射的激光强度与激光驱动板的输出电流成正比。激光照射在MEMS麦克风上，由于麦克风具有非线性作用，解调出频率为f的交流信号，恢复出原信号。实验设备音源（笔记本电脑、手机）、激光驱动板、激光器、麦克风。音源选用笔记本电脑软件输出。激光驱动板可选用ThorlabsLD205Ccurrentdriver、WavelengthLD5CHA或支持模拟输出的激光驱动板。激光器可选用OsramPLT5450B、激光笔或650nm5mW的激光器。麦克风选用ADMP401。实验步骤1.音频信号的输出和激光的调幅：实验中，将电脑或者手机的音频信号（电压信号）直接输出，根据激光驱动板的参数，利用直流电源添加合理偏置（0.4V）。并利用激光驱动板，将加偏置后的音频电压信号转换为电流信号，输入激光器，产生激光。实验步骤2.攻击麦克风和攻击结果可听化：将激光器进行对焦，使信号准确地输入麦克风模块的接收部分。如果麦克风的振膜没有裸露，需要进行处理，使激光信号能直接注入到振膜上。为了使攻击结果明显，本实验采用两种方法进行结果的可听化：（1）使用iPhone8手机的后置麦克风（位于后置摄像头右侧），选择拍摄视频模式，同时用激光注入信号，并在录制中途短暂遮挡激光，最后播放视频，检验是否成功注入音频信号；（2）将麦克风模块

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