研究强调了基于超表面的无线通信系统的脆弱性

基于超表面的无线攻击示意图。（a）被动模式：Alice的目标是将信息无线传输给Bob，而窃听者Eve则利用可编程的超表面来拦截或破坏通信。（b）主动模式：Eve不仅窃听，还利用超表面传输欺骗性数据，伪造Bob收到的信息。接收方：接收器;发射：发射器;电脑：个人电脑;URSP：通用软件无线电外设，MCU：微型控制单元

超表面是人工设计的表面，可以以独特的方式操纵电磁信号，在多种技术应用中具有巨大的潜力，包括第六代（6G）蜂窝通信的实施。然而，这些智能表面的局限性和脆弱性仍然知之甚少。

北京大学，桑尼奥大学和东南大学的研究人员最近进行了一项研究，旨在更好地了解超表面对无线网络攻击的脆弱性。他们的论文发表在Nature Electronics上，概述了在大规模部署超表面之前应该考虑和考虑的两种类型的攻击。

“这项工作主要是由即将到来的6G时代增强无线通信的安全性和隐私性的需求推动的，其特点是前所未有的速度，超低延迟和广泛的连接节点，”Lianlin Li，Vincenzo Galdi和Tie Jun Cui，三位进行这项研究的研究人员告诉Tech Xplore。

“无线通信的开放性意味着数据和信号基本上是公开的，这使得物理级攻击的风险成为一个主要问题。我们的项目重点是识别与可编程超表面相关的一些潜在风险，这是设想的6G领域的关键使能技术

专门从事无线通信的电子工程师经常强调超表面对6G网络广泛实施的巨大前景。在假设的未来，这些精心设计的表面可以很容易地集成到日常物品中，例如墙纸或窗玻璃，为这些物体提供电磁特性并优化无线信道。

在他们的论文中，Lianlin Li和他的同事着手探索这些设想的基于超表面的系统可能存在的缺点。他们的测试和分析表明，超表面也可用于对构成严重安全威胁的无线网络进行恶意攻击。

“我们探索了两种操作模式：被动和主动，”Lianlin Li，Vincenzo Galdi和Tie Jun Cui解释道。在被动模式下，我们考虑了攻击者（Eve）使用可编程超表面窃听从路由器（Alice）传输到合法用户（Bob）的Wi-Fi信号的场景。通过适当地控制超表面，Eve能够在不消耗额外能量的情况下增强窃听信号的功率，同时只导致Alice和Bob之间的通信速率适度降低。

研究人员仔细考虑了用户被动使用超表面窃听设备之间的无线通信并干扰其的情况。他们发现，通过随着时间的推移快速切换超表面的属性，攻击者甚至可以破坏路由器（Alice）和合法用户（Bob）之间的通信，从而显着降低通过无线网络传输数据的速度。

“另一方面，在主动模式下，Eve试图窃听和伪造从Alice传输到Bob的信息，”Lianlin Li，Vincenzo Galdi和Tie Jun Cui说。“通过控制超表面，Eve建立了一个伪造的链接，并主动将欺骗性数据传输给Bob。在这种情况下，对超表面进行了优化，以最大限度地提高伪造通信速率，同时最小化可检测性。结果表明，Eve可以成功窃听和伪造数据流，保持较低的可检测性。

这组研究人员进行的测试表明，尽管它们在增强6G无线通信方面有着巨大的希望，但在目前的状态下，超表面可能会被攻击者以被动和主动的方式恶意使用。具体来说，攻击者可以使用超表面窃听无线网络上的机密通信，同时还可能破坏网络的功能或伪造设备之间传输的数据。

“我们的研究揭示了未来6G网络中与可编程超表面相关的潜在漏洞，”Li，Galdi和Cui说。“在6G等新技术的早期阶段发现这些弱点至关重要，因为它使我们能够主动制定对策，以防止潜在的攻击，确保无线通信保持机密，完整和可用。

未来，这项最新研究的结果可以为开发新的网络安全解决方案提供信息，以提高基于超表面的无线网络的安全性。这反过来可以促进超表面的大规模部署，以增强全球电子设备之间的通信和数据传输。

“继续我们的研究，我们致力于塑造安全的6G网络，考虑到与可编程超表面相关的优势和挑战，”Lianlin Li，Vincenzo Galdi和Tie Jun Cui补充道。“目前，我们专注于通过利用波束成形、人工噪声协同干扰、指数调制和自适应调制等策略，开发针对物理层攻击的针对性防御。