La tecnología de escuchas ilegales en varios medios anula las suposiciones sobre la seguridad de las comunicaciones submarinas

Investigadores de Princeton y el MIT han encontrado una manera de interceptar mensajes submarinos desde el aire, derribando suposiciones arraigadas sobre la seguridad de las transmisiones submarinas.

El equipo creó un dispositivo que utiliza un radar para escuchar señales acústicas submarinas, o sonar, decodificando las pequeñas vibraciones que esas señales crean en la superficie del agua. En principio, la técnica también podría identificar aproximadamente la ubicación de un transmisor submarino, dijeron los investigadores.

en un papel presentado en ACM MobiCom El 20 de noviembre, los investigadores detallaron la nueva tecnología de escuchas ilegales y ofrecieron formas de protegerse contra los ataques que permite. Demostraron esta capacidad en el lago Carnegie, un pequeño lago artificial en Princeton. Aplicar la tecnología en mar abierto sería significativamente más desafiante, pero los investigadores dijeron que creían que sería posible con importantes mejoras de ingeniería.

Los investigadores dijeron que su intención no es sólo alertar a la gente sobre la vulnerabilidad de las transmisiones submarinas, sino también detallar los métodos que pueden usarse para prevenir interceptaciones.

«Espero que algunas de las estrategias de contramedida que proponemos sean adoptadas por las personas que diseñan transmisores acústicos para la comunicación submarina», dijo Yasaman Ghasempour, profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática e investigador principal del estudio.

La transmisión de mensajes entre dispositivos submarinos y aéreos se consideraba técnicamente inviable hasta que los investigadores del MIT desarrollaron un sistema para hacerlo en 2018. Pero la técnica del MIT dependía de la cooperación entre las partes aérea y marítima, compartiendo velocidades de datos, frecuencias y otros detalles técnicos clave de antemano. .

En ese momento, no estaba claro si esta técnica podría usarse para interceptar mensajes privados de transmisores submarinos que no cooperaran.

En colaboración con el grupo del MIT, Ghasempour y su equipo de Princeton exploraron las implicaciones de seguridad de la tecnología y desarrollaron una forma de descifrar el mismo tipo de mensajes sin conocer ninguno de esos detalles técnicos.

Los investigadores dijeron que la capacidad de interceptar comunicaciones submarinas desde el aire plantea una amplia gama de riesgos de seguridad. Dijeron que un adversario podría usar la tecnología para interceptar información confidencial transmitida por sensores de monitoreo climático, plataformas de petróleo y gas e incluso submarinos.

«Este trabajo muestra que se puede filtrar información confidencial de maneras que antes no se habían considerado», dijo Poorya Mollahosseini, estudiante de posgrado en Princeton y coautor principal del artículo con Sayed Saad Afzal, estudiante de posgrado en el MIT.

¿Cómo se protegen las comunicaciones submarinas?

La seguridad de las comunicaciones submarinas depende en gran medida de la incapacidad del sonido que viaja bajo el agua para penetrar la superficie, dijeron los investigadores. Las señales que transportan información se transmiten bajo el agua en forma de ondas sonoras. Debido a que el agua y el aire tienen densidades muy diferentes, la superficie del agua actúa como una barrera para el sonido. Cuando las ondas sonoras submarinas golpean la superficie, en su mayoría simplemente rebotan.

En 2018, el grupo del MIT se dio cuenta de que el impacto de las ondas sonoras en la superficie del agua deja una especie de huella de pequeñas vibraciones que corresponden a la señal submarina. El equipo utilizó un radar montado en un dron para leer las vibraciones de la superficie y desplegó algoritmos para detectar el patrón, decodificar la señal y extraer el mensaje.

«Las comunicaciones submarino-aire son uno de los problemas más difíciles y persistentes en nuestro campo», dijo Fadel Adib, profesor asociado de artes y ciencias de los medios en el MIT y coautor del nuevo artículo.

«Fue emocionante y sorprendente ver cómo nuestro método lograba decodificar mensajes submarinos a partir de las pequeñas vibraciones que provocaban en la superficie».

Pero para que la técnica funcionara, el sistema del equipo del MIT requería conocer de antemano ciertos parámetros físicos, como la frecuencia de transmisión y el tipo de modulación.

Sobre la base de este desarrollo, el equipo de Princeton utilizó un método similar para detectar las vibraciones de la superficie, pero desarrolló nuevos algoritmos que aprovechan las diferencias entre el radar y el sonar para descubrir esos parámetros físicos. Eso permitió a los investigadores decodificar el mensaje sin la cooperación del transmisor submarino.

Utilizando un dron comercial económico y un radar, los investigadores probaron su método en una piscina. Los investigadores desplegaron un altavoz bajo el agua y, mientras los nadadores interferían, volaron un dron sobre la superficie. El dron envió repetidamente breves chirridos de radar hacia el agua.

Cuando las señales del radar rebotaron en la superficie del agua, revelaron el patrón de vibraciones de las ondas sonoras para que el sistema las detectara y decodificara.

Los investigadores también utilizaron un radar montado en un brazo para realizar pruebas en un entorno del mundo real en Carnegie Lake en Princeton. Descubrieron que el sistema podía descubrir parámetros desconocidos y decodificar mensajes del altavoz, incluso con interferencias del viento y las olas. De hecho, podría determinar el tipo de modulación, uno de los parámetros más importantes, con un 97,58% de precisión.

«Queríamos demostrar que esto se podía hacer con equipos básicos disponibles en el mercado», dijo Ghasempour. «Imagínense lo que alguien podría hacer con un radar más sofisticado».

Descubrieron que los parámetros de diseño de un enlace de comunicación submarino tienen un gran impacto en su susceptibilidad a tales ataques. Algunos tipos de modulación, por ejemplo, son más fáciles de entender que otros.

El documento proporciona recomendaciones sobre formas de diseñar transmisores que sean más resistentes a las escuchas ilegales. Ghasempour dijo que espera hacer un seguimiento para brindar más sugerencias sobre formas de protegerse contra este tipo de ataques.