一 CPS攻击案例——基于脉冲宽度调制PWM的无人机攻击( 三 ) _生活百科

最简单的调制方法：只需要使用锯齿波或三角波(可以简单地使用震荡器来产生)，以及一个比较器。当参考的信号值(图二的红色波)比锯齿波(图二的蓝色波)来的大，则脉冲调制后的结果会在高状态，反之，则在低状态。

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编辑二攻击方案研究思路术语：

intentional electromagnetic interference (IEMI) 故意电磁干扰，故意电磁干扰 (IEMI) 允许攻击者改变致动信号以干扰或控制致动器。（本文的攻击手法验证方法）
False Actuation Injection (FAI) 假致动注入（本文的攻击手法）
electromagnetic （EM）
unmanned aerial vehicle (UAV) 无人机

2.1 研究背景

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编辑无人机的CPS可以简述为上图，从上图中可以看到无人机的CPS系统主要有三个攻击点：攻击者可以利用EM波来阻碍或操纵致动数据，传感器数据或通信信号，分别见上图中的点1、2和3 。本文主要针对FAI攻击提出方案，也就是上图的点1——攻击者旨在通过IEMI阻碍或操纵致动器。
控制器通常将致动数据 (例如电动机的速度或旋转角度) 编码到的脉冲宽度调制 (PWM) 信号用于控制执行器。因此，PWM信号的完整性非常重要，因为致动数据的任何阻塞或改变都会导致物理部件的失去控制。
例如，在对固定翼无人机UAV的攻击期间，如果攻击者阻止控制面 (例如，无人机的副翼) 的致动，则受害者UAV可以容易地坠毁。即使使用特定的致动器，攻击者也可以控制控制面 (例如，副翼) 以迫使UAV遵循不安全的轨迹。
本文关注的是攻击者如何在一定距离内获得这种效果，而又不会破坏传统的数字保护，例如控制器和执行器之间的加密通信。
2.2 灵感与动机法拉第感应定律指出，垂直于导体回路的时变磁场会在导体的端子处产生感应电压。
攻击者可以通过使用特定波形来影响传送PWM信号的电路(例如，印刷电路板或电缆上的迹线) 来利用这种现象，从而通过改变表示PWM信号的电压来操纵目标致动器的操作。
在某些条件下 (例如，当攻击者利用共振攻击受害者时)，感应电压足够大是可以阻止或操纵致动数据。
现有的IEMI工作都是从传感器、控制器出发，攻击以获取物理设备的控制权，本文参考的论文则是第一个使用IEMI干扰并控制执行器的工作。
2.3 PWM控制执行器的机理2.3.1 PWM信号携带致动数据PWM信号通过信号中编码的信息 (例如，旋转角度或速度) 来控制致动器。攻击者旨在阻止成功传输（阻塞攻击）或更改此信息（篡改与注入攻击）以操纵执行器运动。
如图2a所示，PWM信号是具有20 ms的固定周期tPWM的矩形波形。持续时间thigh在1ms和2ms之间变化，并携带致动信息，该致动信息是诸如旋转角度或速度之类的致动数据。