（圖源：wired.com）
王雷編譯
眾所周知，燈泡最常見的功能是照明。隨著社會的發展，燈泡的功能也發生了明顯的變化，比如汽車、裝飾品等不同用途的功能性用燈。
最近，科學家又賦予了燈泡新的功能——竊聽。與傳統的竊聽技術（安裝竊聽器、搭線竊聽、非法入侵竊聽）有所不同，該技術不需要在房間內安裝設備或入侵系統，只需要一個燈泡就可以在百米外實時監聽。
用於遠程竊聽的「燈泡電話」
近日，以色列本·古裡安大學以及魏茨曼科學研究院的科研人員發明了一種通過燈泡震動還原聲音並實施監聽的新技術，被稱為「燈泡電話」（Lamphone）。
該監聽裝置的成本很低（約1000美元），主要由光電傳感器、望遠鏡、筆記本電腦以及聲音處理軟體等組成。相關研究已發表，文章題目為「Lamphone: Real-Time Passive Sound Recovery from Light Bulb Vibrations」。
該技術的操作原理是：當室內播放音樂或有人講話時，產生的聲波會撞擊燈泡，引起燈泡表面氣壓的波動，使燈泡產生微弱的震動信號。同時，室外安裝的光電傳感器對準室內的燈泡，捕獲光學測量的相關結果，經過計算機信號處理後，就可以還原房間內的語音或音樂。
「燈泡電話」的原理圖
「燈泡電話」技術主要包括以下幾個重要部分：
望遠鏡設備：將視野從遠處聚焦於房間內懸掛的燈泡上。
光電傳感器：安裝於望遠鏡上，由光電二極體（一種半導體器件）組成。光電二極體可以將光轉換為電流，常用於煙霧探測、醫療檢測等電子設備。
聲音恢復系統：接收光信號作為輸入，並輸出恢復的聲音信號。從光電傳感器採樣，使用相應的算法處理，得到復原的聲音信號。
算法處理後的聲音譜圖
研究人員指出，光電傳感器通過分析燈泡表面的微小震動並得出數據，根據相關算法來分離音頻信號和光信號，通過文本應用程式對音頻信號進行識別，還原聲音的內容。
更有趣的是，該技術還能用來識別歌曲。研究人員播放了一段披頭四樂隊的歌曲「Let It Be」，經過光信號收集和聲音還原，歌曲應用程式立即識別出這首歌曲的名稱。
基於「旁路攻擊」的竊聽技術
早在燈泡竊聽技術出現之前，已經有許多聲波現象可以用作竊聽。1956年，英國情報處（British intelligence）成功監聽了埃及駐倫敦大使館。相關人員在使館內放置一個擴音器，通過Hagelin機器（一種早期密碼機）收集「滴答」聲。英國情報處在以後幾年中監聽這個聲音，竊取到了該大使館的許多通話內容。
旁路攻擊（Side Channel Attacks）指的是繞過對加密算法的繁瑣分析，利用密碼晶片等計算硬體中不小心洩露的信息（比如執行時間、功耗損耗、電磁輻射之類的旁路信息），通過統計學分析來破解密碼。
「燈泡電話」竊聽技術所採用的是聲學密碼分析，也就是捕捉設備在運算時洩漏的聲學信號。史丹福大學的計算機科學家和密碼學家丹·博內（Dan Boneh）指出，「燈泡電話」的竊聽技術屬於「旁路攻擊」範疇，是利用意料之外的信息洩漏渠道進行竊聽的新技術。
（圖源：livescience）
目前，該竊聽技術仍在試驗階段，存在的局限性主要表現為以下幾點：
研究人員在整個測試中使用的是懸掛式燈泡，對於固定燈泡或安裝在天花板上的燈泡是否會產生同樣的效果，答案是未知的。在測試中，語音和音樂都達到了最大值。
在光電傳感器和數模轉換器的選擇上，研究人員使用的是相對便宜且功能性不全面的機器。如果升級傳感器設備，或許能夠監聽音量更低的對話，但同時成本也會增加。
在燈泡的選擇問題上，研究人員使用的是LED燈泡，該燈泡的信噪比約為白熾燈泡的6.3倍，為螢光燈泡的70倍。
研究團隊計劃在八月的黑帽安全會議（Black Hat security conference）上正式發表這項技術，相信隨著研究的深入和技術的發展，該技術將會變得更加成熟。
參考文獻：
https://www.wired.com/story/lamphone-light-bulb-vibration-spying/
https://eprint.iacr.org/2020/708.pdf
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