De koreanske forskere lurte en lidar fra Velodyne, som er verdens største produsent av de effektive sensorene til bruk i blant annet selvkjørende biler.
De koreanske forskere lurte en lidar fra Velodyne, som er verdens største produsent av de effektive sensorene til bruk i blant annet selvkjørende biler. (Bilde: Velodyne)

Lidar-teknologi

Laserangrep viser hvor sårbare selvkjørende biler er

Forsøk indikerer at det er enkelt og billig å sabotere sensorene til selvkjørende biler.

  • Samferdsel

En pulsgenerator og laserpeker som kan kjøpes for en femtilapp og oppover. Stort mer skal det ikke til hvis du vil tvinge autopilotsystemet i noen selvkjørende biler eller busser til å bremse hardt opp eller foreta en unnvikende manøver.

Det viser to forsøk som er utført av en koreansk forskergruppe og en irsk sikkerhetsekspert, uavhengig av hverandre.

Skrekkscenariet risikerer å bli en realitet allerede i år, når de første selvkjørende minibussene i en prøveperiode sannsynligvis får lov til å kjøre på offentlig vei i Danmark.

I Norge venter vi kun på at Stortinget skal vedta lovforslaget om selvkjørende kjøretøy, før de første bussene slippes ut i trafikken.

Forvirrer sensorene

Om noen år kommer muligens den første bølgen av selvkjørende personbiler. Felles for mange av disse, er at de benytter lidar-sensorer til å registrere omgivelsene og dermed orientere seg i trafikken.

Men lidarer kan lett forvirres og blendes. Bruken av disse sensorer utgjør dermed et sikkerhetsproblem, advarer forskerne fra Korea Advanced Institute of Science and Technologys i rapporten «Illusion and Dazzle: Adversarial Optical Channel Exploits against LiDARs for Automotive Applications», publisert i International Association for Cryptologic Research. Bilprodusenten Hyundai har finansiert forskningen.

Koreanernes forsøk med å forvirre selvkjørende biler med lidarer, er nesten identisk med et forsøk foretatt i 2015 av Jonathan Petit, som i dag er Senior Director of Research hos Security Innovation.

Han demonstrerte et angrep der en sensor og laser koblet til et kontrollsystem samt en pulsgenerator, som sammen emulerte en fotgjenger eller en mur foran den selvkjørende bilen ved å forvirre bilens lidar-sensor, som brukes til å identifisere objekter på kjørebanen.

Laseren styres med en mini-datamaskin til å sende akkurat det signalet som kan få bilen til å tro at en fotgjenger, en mur eller en møtende bil befinner seg alt fra 250 meter til to meter foran sensoren, forklarte Jonathan Petit.

– Jeg kan imitere tusen objekter og grunnleggende sett utføre et «denial of service»-angrep på sporingssystemet, slik at det ikke kan spore virkelige objekter, fortalte han om metoden.

Mener produsentene må lære

En lidar er kort fortalt en sensor-teknologi som er laget for avstandsmålinger. Den fungerer ved at det sendes ut laserpulser med høy frekvens samtidig som at de enkelte pulsene – vanligvis ved hjelp av et speil – sendes ut i ulike retninger. Den tiden det tar de enkelte pulser å treffe et objekt og bli reflektert tilbake til laseren, kan brukes for å beregne avstanden.

For selvkjørende biler fungerer lidarer altså som bilenes øyne, og gjør at de kan sanse omgivelsene og velge en handling. Tesla og AutoX sverger utelukkende til radar og kameraer, men ellers er bruken av lidarer en integrert del av de andre bilprodusentenes forsøk på å produsere autonome kjøretøy.

Thomas Madsen Almdal er prosjektleder ved danske Teknologisk Instituts avdeling for robotteknologi, og jobber med bruk av lidarer på droner. Han mener at angrepene ikke bør gjøre oss redde for å stole på lidarer i droner eller personbiler. Men produsentene bør lære av forsøkene som er gjort.

– Det er absolutt teknisk mulig – også muligens med en Raspberry Pi – å konstruere et system som kan lure en lidar til å tro at det er et hinder foran den, sier Thomas Madsen Almdal.

– Produsentene av både biler og sensorer blir nødt til å tenke over de problemene som finnes ved teknologien, og de blir nødt til å implementere relevante forholdsregler for å løse de problemene som forsøkene stadig vekk viser er der, sier han.

Fortsatt tiltro til lidarer

Årsaken til den fortsatte troen på sikkerheten til lidarer, henger blant annet sammen med at effekten av for eksempel Jonathan Petits-forsøk avhenger av konfigurasjonen av lidaren, og ikke minst hvordan den valgte lidaren prosesserer og klassifiserer objekter.

Man kan altså ikke være sikker på samme oppførsel ved andre konfigurasjoner av den samme lidaren eller andre maskinvare-versjoner.

Ifølge nettstedet Driverless har de koreanske forskerne utnyttet den måten som lidarens signaler danner prikker i et sky-lignende område som den selvkjørende bilens datamaskin (hjerne) bruker til å styre kjøretøyet.

Når bilens sensor oppdager prikkene, oppfatter den kunstige intelligensen det umiddelbart, og bruker opplysningene for å beregne en risiko og foreta en handling.

Forskerne lagde falske prikker ved hjelp av en laserpenn, der lyset hadde samme bølgelengde som bilens lidar-teknologi.

Det var til og med mulig å blende lidar-sensorene ved å utnytte brytningsvinklene på lidarens optikk, slik at man kunne blende den selv om man ikke stod vinkelrett mot bilen, men i en skjev vinkel.

– Bør kunne gardere seg ganske enkelt

Thomas Madsen Almdal poengterer at bilprodusentene eller lidar-produsentene forholdsvis enkelt bør kunne gardere seg; for eksempel ved å lage en eller annen form for modulering av frekvensen til laserlyset ved å kode det eller gjøre lignende tiltak for å hindre denne typen hacking.

– Det vil naturligvis også kunne knekkes og hackes, men det kan svært lett bli så komplisert at det vil være veldig få som ville kunne gjøre det. Og kanskje også gidde å gjøre det, sier Thomas Madsen Almdal.

Legg også til at uansett hvor stor utbredelse lidarer vil få, til for eksempel selvkjørende biler, vil de sannsynligvis aldri bli de eneste sensorene på bilen.

Så hvis lidaren sier at det er et objekt foran bilen, vil nok stereokamera-systemet og radaren si at kysten er klar, og autopiloten vil foreta handlinger i henhold til det. Når den tiden kommer at det finnes mange selvkjørende biler på veien, vil de sannsynligvis også være tilknyttet en type V2V-kommunikasjon som kan sammenkoble informasjon fra flere forskjellige biler og konstatere at laserjukset var et lokalt fenomen.

– Dermed er dette ikke noe som jeg anser å være den store faren som det er i dag. Men det er absolutt problemstillinger som må overveies og imøtegås før selvkjørende biler blir utbredte på veiene, sier Thomas Madsen Almdal.

Artikkelen er opprinnelig publisert på Ing.dk

Kommentarer (44)

Kommentarer (44)