超表面是一种人工设计的表面，可以以独特的方式操纵电磁信号，在多种技术应用中具有巨大的潜力，包括第六代 (6G) 蜂窝通信的实施。然而，人们对这些智能表面的局限性和漏洞仍然知之甚少。

　　北京大学、桑尼奥大学和东南大学的研究人员最近开展了一项研究，旨在更好地了解超表面对无线网络攻击的脆弱性。他们发表在《自然电子》杂志上的论文概述了在大规模部署超表面之前应考虑和解释的两种类型的攻击。

　　“这项工作主要是由于即将到来的 6G 时代增强无线通信安全性和隐私性的需求所驱动，其特点是前所未有的速度、超低延迟和庞大的连接节点，”Lianlin Li、Vincenzo Galdi 和 Tie Jun Cui(三人)进行这项研究的研究人员告诉 Tech Xplore。

　　“无线通信的开放性意味着数据和信号本质上是公开的，这使得物理层攻击的风险成为一个主要问题。我们的项目重点是识别与可编程超表面相关的一些潜在风险——这是设想中的关键支持技术。 6G景观。”

　　专门从事无线通信的电子工程师经常强调超表面对于广泛实施 6G 网络的巨大前景。在假设的未来，这些精心设计的表面可以轻松集成到日常物体中，例如壁纸或窗玻璃，为这些物体提供电磁特性并优化无线通道。

　　在他们的论文中，李和他的同事着手探索这些设想的基于超表面的系统可能存在的缺点。他们的测试和分析表明，超表面还可用于对无线网络进行恶意攻击，从而构成严重的安全威胁。

　　“我们探索了两种操作模式：被动和主动，”李、加尔迪和崔解释道。“在被动模式下，我们考虑了这样一种场景：攻击者 (Eve) 使用可编程超表面来窃听从路由器 (Alice) 传输到合法用户 (Bob) 的 Wi-Fi 信号。通过适当控制超表面，Eve能够在不消耗额外能量的情况下增强窃听信号的功率，同时仅导致 Alice 和 Bob 之间的通信速率适度下降。”

　　研究人员仔细考虑了用户被动使用超表面来窃听设备之间的无线通信并对其进行干扰的场景。他们发现，通过随着时间的推移快速切换超表面的属性，攻击者甚至可以破坏路由器(Alice)和合法用户(Bob)之间的通信，从而显着降低通过无线网络传输数据的速度。

　　“另一方面，在主动模式下，Eve 试图窃听并伪造从 Alice 传输给 Bob 的信息，”Li、Galdi 和 Cui 说。“通过控制超表面，Eve建立了伪造链接，主动向Bob传输欺骗性数据。在这种情况下，对超表面进行了优化，以最大化伪造通信速率，同时最小化可检测性。结果表明，Eve可以成功窃听并伪造数据流，保持低水平的可检测性。”

　　该研究小组进行的测试表明，尽管超表面在增强 6G 无线通信方面有着巨大的前景，但在目前的状态下，攻击者可能会以被动和主动的方式恶意使用超表面。具体来说，攻击者可以使用超表面窃听无线网络上的机密通信，同时还可能破坏网络的功能或伪造设备之间传输的数据。

　　Li、Galdi 和 Cui 表示：“我们的研究揭示了未来 6G 网络中与可编程超表面相关的潜在漏洞。” “在 6G 等新技术的早期阶段发现这些弱点至关重要，因为它使我们能够主动制定对策，防范潜在的攻击，确保无线通信保持机密、完整和可用。”

　　将来，这项最新研究的结果可以为新网络安全解决方案的开发提供信息，从而提高基于超表面的无线网络的安全性。这反过来又可以促进超表面的大规模部署，以增强全球电子设备之间的通信和数据传输。

　　“继续我们的研究，我们致力于塑造安全的 6G 网络，同时考虑到与可编程超表面相关的好处和挑战，”Li、Galdi 和 Cui 补充道。“目前，我们的重点是通过利用波束成形、人工噪声协同干扰、索引调制和自适应调制等策略来开发针对物理层攻击的有针对性的防御措施。”