[論文レビュー] The Insecurity of Home Digital Voice Assistants -- Amazon Alexa as a Case Study

Xinyu Lei, Guan-Hua Tu+4 more|arXiv (Cornell University)|Dec 9, 2017

User Authentication and Security Systems参考文献 16被引用数 65

ひとこと要約

本論文はAmazon Alexaの不正なアクセス制御を分析し、2つの概念実証攻撃（家庭内侵入と偽の注文）を実証し、音声コマンドを受け付ける前に物理的な同席を要求するWiFiベースの仮想セキュリティボタン（VSButton）を提案します。

ABSTRACT

Home Digital Voice Assistants (HDVAs) are getting popular in recent years. Users can control smart devices and get living assistance through those HDVAs (e.g., Amazon Alexa, Google Home) using voice. In this work, we study the insecurity of HDVA service by using Amazon Alexa as a case study. We disclose three security vulnerabilities which root in the insecure access control of Alexa services. We then exploit them to devise two proof-of-concept attacks, home burglary and fake order, where the adversary can remotely command the victim's Alexa device to open a door or place an order from Amazon.com. The insecure access control is that the Alexa device not only relies on a single-factor authentication but also takes voice commands even if no people are around. We thus argue that HDVAs should have another authentication factor, a physical presence based access control; that is, they can accept voice commands only when any person is detected nearby. To this end, we devise a Virtual Security Button (VSButton), which leverages the WiFi technology to detect indoor human motions. Once any indoor human motion is detected, the Alexa device is enabled to accept voice commands. Our evaluation results show that it can effectively differentiate indoor motions from the cases of no motion and outdoor motions in both the laboratory and real world settings.

研究の動機と目的

• Alexaのアクセス制御に焦点を当てたHDVAsのセキュリティ脆弱性を特定する。
• 弱い認証と物理的同席チェックの欠如を悪用する実用的な攻撃を実証する。
• 音声コマンドの受理前に物理的同席を強制する、低オーバーヘッドのWiFiベースの解決策（VSButton）を提案する。

提案手法

• Alexaのシングルファクター音声認証と物理的同席コントロールの欠如を分析する。
• 人間およびTTSからの音声コマンドを用いて、デバイス間で脆弱性を実験的に検証する。
• 2つの概念実証攻撃を示す：家庭内侵入と偽の注文。
• CSIベースのWiFi動作検知を用いて仮想セキュリティボタン（VSButton）を設計・評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Alexaのアクセス制御にあるどのセキュリティ上の弱点が不正な音声コマンドを可能にするのか。
• RQ2 敵対者は物理的近接なしにAlexa対応デバイスに動作を実行させることができるのか。
• RQ3 HDVAsの緩和策としてWiFiベースの物理的同席検出器はどの程度有効か。

主な発見

• Alexaは、正しい認証語が1語であれば、その後の任意の音声コマンドを受け付ける弱いシングルファクター認証に依存している。
• 近くに人がいなくても音声コマンドを受け付けるため、遠隔または間接的なコマンド実行を可能にする。
• 既定の名前とコマンドを介してAlexa対応スマートデバイスを制御でき、脅威の表面を拡大する。
• 2つの概念実証攻撃は、室内の音響デバイスの侵害やデバイスの侵害を利用して家庭内侵入と偽の注文を示す。
• 提案されたVSButtonは、屋内の動きを屋外の動きと効果的に区別し、検証設定で存在が検出される場合にのみ音声コマンドを有効にする。
• VSButtonは既存の家庭 WiFi インフラを活用し、デバイスの変更はほとんどない。）