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语音技术,密码以及如何保护您的手机

2019-08-30 01:09:02 来源:环球网
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语音技术,密码以及如何保护您的手机

voice technology
Luke Peters于2011年10月14日演示了Siri,这是一款在iPhone 4S上使用语音识别和检测的应用程序,位于伦敦考文特花园的Apple商店外。 照片:REUTERS

与智能手机通话要比尝试在键盘上输入说明容易得多。 当一个人试图登录设备或系统时尤其如此:如果替代方案只是说几句并且很少有人会选择输入长而复杂的安全密码。 但是声音可以被录制,模拟甚至模仿,使语音身份验证容易受到攻击。

保护基于语音的身份验证的最常用方法仅涉及确保对口头密码的分析不被篡改; 他们将密码短语和安全地存储 。 但是,确保语音验证系统必须从声音本身开始。

对语音身份验证的最简单攻击就是模仿:找一个听起来像真人的人并让他们回复登录提示。 幸运的是,有自动扬声器验证系统 。 但是,这些系统无法检测到更高级的基于机器的攻击 ,其中攻击者使用计算机和扬声器来模拟或回放人的语音录音。

如果有人录制您的声音,他可以使用该录音创建一个可以在您的声音中生成任何单词的计算机模型。 从冒充你的朋友到闯入你的银行账户的后果是可怕的。 我和我的同事正在进行的研究使用来击败这些计算机辅助攻击。

扬声器如何工作

传统的扬声器包含磁铁,它们根据来回振动,将它们转换成空气中的声波。 例如,将扬声器靠在智能手机的麦克风上意味着将磁铁移动到非常靠近智能手机的位置。 大多数智能手机都包含一个磁力计,一个可以检测磁场的电子芯片。 (例如,在使用指南针或导航应用程序时它会派上用场。)

如果智能手机在语音验证过程中检测到附近的磁铁,则可能表明真人可能没有进行通话。

确保这是一个人说话

这只是我们系统的一部分。 如果有人使用较小的扬声器,如一组耳机,则磁力计可能无法检测到较小的磁铁。 因此,我们使用机器学习和高级数学来检查声音到达麦克风时的物理属性。

我们的系统要求用户将智能手机放在他或她的脸前,并在讲话时将其从一侧向另一侧移动。 我们将麦克风捕获的声音与智能手机内部陀螺仪和加速度计的运动数据相结合 - 应用程序使用相同的传感器来了解您何时行走或跑步,或改变方向。

使用这些数据,我们可以计算出声音产生距离麦克风的距离 - 这可以让我们识别某人在远处使用扬声器的可能性,从而无法检测到磁铁。 我们可以将手机的动作与声音的变化进行比较,以发现它是否是由大约与手机附近的人嘴大小相当的声源创建的。

当然,所有这一切都可能被熟练的模仿者所击败 - 一个模仿用户声音的真实人。 但请记住,现有的说话人验证方法可以捕捉模仿者,使用机器学习技术识别他或她的正常声音。 我们也在我们的系统中包含该功能。

检测有效吗?

当我们对系统进行测试时,我们发现当声源距离麦克风6厘米(2英寸)时,我们总能区分人类和计算机控制的扬声器。 在那个距离,普通扬声器中的磁铁强度足以明显干扰手机的磁力计。 如果攻击者正在使用耳机扬声器,则麦克风足够接近声源以检测它。

当声源远离麦克风时,很难检测到扬声器的磁干扰。 当距离更大时,分析声源相对于手机的移动也更加困难。 但是通过使用多重防线,我们可以击败绝大多数基于扬声器和人类的攻击,并显着提高基于语音的移动应用的安全性。

目前,我们的系统是一个独立的应用程序,但未来我们将能够将其集成到其他语音身份验证系统中。

计算机科学与工程系教授

本文最初发表于 。 阅读 。

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责任编辑:巴诣椅 CN037

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