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从未连接到网络（隔离）的隔离计算机中获取信息是一项艰巨而有趣的任务。在过去的十年中，已经开发了几种用于数据泄露的方法：例如，在主板上记录视频卡和各种组件的电磁辐射 [1]，[2]，[3]，[4]，通过声音识别按键，光学信息 [5]和热 [6]个通道，通过扬声器在音频和音频范围内传输音频 [7]，[8]，[9]，从监视器到AM收音机的无线电传输 [10]等。

但是，从来没有任何人能够传输信息流，改变了风扇的速度。但这似乎是一个琐碎的想法。本-古里安大学计算机安全研究中心的Andrey Daydakulov，Yosef Solevich，Yuval Elovichi和Mordechai Guri开发了

一种名为Fansmitter的恶意软件系统。

通过计算机风扇读取信息有一个主要优点-每台台式计算机都可以使用这种风扇。的确，某些现代笔记本电脑机型中没有这种小工具，但在俄罗斯和国外的核设施和其他受保护设施中，此类小工具仍然很少见。通常在那里安装带有标准系统单元的最简单，最可靠的个人计算机。

因此，即使没有扬声器和麦克风，Fansmitter恶意软件也可以在几乎所有PC上运行。此外，可以在BIOS级别禁用声音系统，以防止将外部扬声器意外或故意连接到音频插孔。使音频系统静音对防止常规声学数据泄漏非常有效。但不反对狂热者。在这种情况下，声音渗透不涉及计算机的声音子系统。

信号的传输是通过处理器风扇速度的变化来实现的。随着转速的变化，声音特性也会变化。信息是通过远距离麦克风（例如，使用普通电话）在几米远的地方记录的。

如果我们对从一台隔离的计算机中泄漏数据的各种方法进行分类，那么Fansmitter就是此类方法的第五类，以及电磁辐射，光学捕获（通过LED），热和声学。

成功的Fansmitter攻击要求您直接感染受害者的计算机和手机。如果手机没有问题，则在假设的攻击中最困难的部分是在孤立的PC上安装恶意软件。当然，研究人员并不关注在孤立的PC上安装恶意软件的实际方法，而只是谈论任务的技术部分，即直接讨论通过风扇噪音解码数字数据的编码方法。

在现代计算机上，处理器和系统单元的风扇通常通过四针电缆进行控制。表中显示了每个联系人的目的。

联络方式	代号	功能介绍
1（红色）	地面	大地
2（黑色）	12伏	12伏电源
3（黑色）	FAN_TACH	送出风扇速度信号
4（黄色）	FAN_CONTROL	输入信号指示风扇速度

如您所见，第三根电缆不断将风扇速度信号传输到主板。第四根电缆发送指令，以使用脉冲宽度调制信号（PWM）更改转速 [11]。在较旧的计算机上，缺少第四根电缆，并且风扇速度不可调节。

风扇速度自动或手动更改。在后一种情况下，这是通过BIOS或操作系统完成的。在Windows，Linux和macOS的各种主板上，有几个专有的开源程序可用于控制和测量风扇速度 [12] [13] [14]。

众所周知，随着风扇旋转速度的增加，其体积增加（声音噪声）。该图显示了当转速从1米（上）和4米（下）的距离从1000变为4500 RPM（反之亦然）时，处理器风扇的感知体积曲线图。在两种情况下，声音都是通过手机的麦克风录制的。

不同型号的风扇的音量可能会有所不同，但是基本趋势保持不变：风扇旋转得越快，噪音越大。

此外，随着转速的变化，声音的音高-叶片通过频率（BPF）也随之变化。

通过将叶片数（n）乘以转速R来测量BPF（以赫兹为单位）以每分钟转数（RPM）为单位，因此

BPF = n * R / 60

该图显示了大约1000 RPM时的典型风扇噪声频谱。

为了分析音频信号，为简单起见，将采样频率从44.1 kHz降低到2 kHz，并在所需的BPF范围内对信号进行了滤波。因此，例如，对于一张七叶风扇（表中），结果是汇编了转速对应于哪个BPF的表。

R（RPM）	BPF（赫兹）
1000-1600	116-187
1600-3000	187-350
2000-2500	233-292
4000-4500	466-525

不幸的是，人耳可以分辨出100-600 Hz区域中的频率，因此攻击的受害者可以听到人耳的频率变化。科学著作的作者建议使用几种方法来掩盖攻击：1）在接近人的可能性很小的时候进行攻击； 2）使用最低的140-170 Hz频率； 3）使用接近的频率范围，0和1之间的差异不超过100 Hz。

研究人员使用两种方法来调制信号：幅度调制（Amplitude Shift Keying，ASK）和频率调制Frequency Shift Keying（FSK）。第一种方法用途更广泛，几乎可以安装所有风扇，而第二种方法则更能抵抗环境噪声。在这两种情况下，值0和1都是通过改变风扇速度来传输的，但是在第一种情况下，载波信号的幅度是其幅度，在第二种情况下，载波信号的幅度是。

下图显示了通过幅度调制（顶部）和频率调制（底部）方法传输的记录信号的差异。在这两种情况下，当风扇速度在1000 RPM和1600 RPM之间变化时，都会在5秒的时间范围内发送101010信号。在第一种情况下，传输是在60秒内完成的，在第二种情况下是150秒。

调幅

调频

研究者建议使用在数据传输动态同步的方法中，为了消除误差，当接收器和相对所述发射机改变它们的位置彼此传输期间。在动态同步期间，会在每个12位有效负载帧之前发送4位控制帧。

研究人员测试了在配备Intel Core i7-4790主板和Intel Q87芯片组（Lynx Point）的Dell OptiPlex 9020计算机上开发的数据泄露方法。如已经提到的，该方法是通用的，并且可以与不同型号的计算机一起使用。

作为信号接收器，使用了三星Galaxy S4（I9500）手机。

该实验是在具有标准环境噪声水平的实验室中进行的，其他几台无关的计算机和空调系统也在其中工作。

实验表明，通过风扇的数据速率高度依赖于信噪比（SNR）。相对于所需信号的环境噪声越强，传输速度越低。

这是在具有不同传输参数以及接收器与发送器之间的距离不同的位01010101的序列中，有效载荷传输的样子。

距离1米，风扇速度1000-1600 RPM，调制方式B-FSK。有效传输速度为每分钟3位

，距离为1米，风扇速度为4000-4250 RPM，调制方式为B-FSK。有效传输速度为每分钟15位，

距离为4米，风扇速度为2000-2500 RPM，调制方式为B-FSK。有效比特率是每分钟10位

在实验中，可以记录和解密来自手机的信号，最远可达8米。当然，如果使用定向麦克风和其他专用设备，则SNR级别会更高。

文学作品

^{[1] MG Kuhn和RJ Anderson，“软暴风雨：使用电磁辐射的隐蔽数据传输”，信息隐藏，Springer-Verlag，1998年，第1页。124-142。返回文章

[2] MG库恩（MG Kuhn），“妥协的发射：窃听计算机显示器的风险”，剑桥大学计算机实验室，2003年。返回文章

[3] M. Vuagnoux和S. Pasini，“损害有线和无线键盘的电磁辐射”，USENIX安全研讨会，2009年。返回文章

[4] M. Guri, A. Kachlon, O. Hasson, G. Kedma, Y. Mirsky and Y. Elovici, «GSMem: Data Exfiltration from Air-Gapped Computers over GSM Frequencies,» Washington, D.C., 2015.

[5] J. Loughry and A. D. Umphress, «Information leakage from optical emanations», ACM Transactions on Information and System Security (TISSEC), vol. 5, no. 3, pp. 262-289, 2002.

[6] M. Guri, M. Monitz, Y. Mirski and Y. Elovici, «BitWhisper: Covert Signaling Channel between Air-Gapped Computers using Thermal Manipulations,» in Computer Security Foundations Symposium (CSF), IEEE, 2015.

[7] V. T. M. t. C. A.-G. S. f. P. N. Attack, «Eunchong Lee; Hyunsoo Kim; Ji Won Yoon», Information Security Applications, vol. 9503, pp. 187-199, 2015.

[8] M. Hanspach and M. Goetz, «On Covert Acoustical Mesh Networks in Air», Journal of Communications, vol. 8, 2013.

[9] A. Madhavapeddy, R. Sharp, D. Scott and A. Tse, «Audio networking: the forgotten wireless technology», Pervasive Computing, IEEE, vol. 4, no. 3, 2008.

[10] E. Thiele, «Tempest for Eliza», 2001. [Online]. :
www.erikyyy.de/tempest. [Accessed 4 10 2013].

[11] Alfredo Milani Comparetti, «What is PWM and what is the difference between Analog and Digital?», 2004. [Online]. : www.almico.com/sfarticle.php?id=1.

[12] «SpeedFan», [Online]. : www.almico.com/sfdownload.php.

[13] «Mac/SMC Fan Control for Windows (+ Temp)», [Online]. : sourceforge.net/projects/macfan.

[14] «fanCON — Fan control for Linux systems», [Online]. : sourceforge.net/projects/fancon.}

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