水下声学通信释放命令安全性评估与仿冒攻击分析

《IEEE Journal of Oceanic Engineering》：Security Analysis of Underwater Acoustic Release

　　

摘要：

水下声学通信（UWAC）越来越被视为探索和监测海洋的一种具有成本效益的手段。然而，在执行这些任务时，UWAC 设备会在无人值守的情况下放置很长一段时间，从而可能容易受到外部攻击。声学释放器就是其中一种设备，它可以在接收到 UWAC 消息后，将载荷从锚链上释放，从而实现对系泊系统（如石油钻井平台和浮标）的安全回收。该功能容易受到假冒攻击，这可能导致非计划回收，进而造成重大损害。无人监测的海洋环境，尤其是近海区域，使得此类攻击者能够多次尝试触发释放单元，这引发了关于 UWAC 释放命令安全性如何的问题。在本文中，我们提出了一系列测试来回答这一问题，旨在量化释放 UWAC 的安全性。我们测试了数据包符号的随机性、符号间依赖性以及数据包位的可预测性，并计算了假冒攻击所需的尝试次数。我们也展示了美国国家标准与技术研究院（NIST）标准测试的结果。尽管提出的安全分析方法具有通用性，适用于任何基于 UWAC 的设备，但计算是针对一种特定的声学释放单元进行的：Teledyne–Benthos R 系列。基于对释放器甲板单元的水池测量，我们获得了释放数据包数据库；无需借助关于释放命令结构或通信调制方案细节的先前信息。对于攻击者探测海上部署单元的实际情况，以及我们测试的特定释放单元，我们的结论是释放命令是足够安全的。