The intelligent reflecting surface (IRS) is a promising new paradigm in wireless communications to meet the growing demand for high-speed connectivity in next-generation mobile networks. IRS, also known as software-controlled metasurfaces, consist of an array of adjustable radio wave reflectors, enabling smart radio environments, e.g., for enhancing the signal-to-noise ratio (SNR) and spatial diversity of wireless channels. Research on IRS to date has been largely focused on constructive applications. In this work, we show for the first time that the IRS provides a practical low-cost toolkit for attackers to easily perform complex signal manipulation attacks on the physical layer in real time. We introduce the environment reconfiguration attack (ERA) as a novel class of jamming attacks in wireless radio networks. Here, an adversary leverages an IRS to rapidly vary the electromagnetic propagation environment to disturb legitimate receivers. The IRS gives the adversary a key advantage over traditional jamming: It no longer has to actively emit a jamming signal itself while the jamming signal is correlated to the legitimate communication signal. We thoroughly investigate the ERA using the popular orthogonal frequency division multiplexing~(OFDM) modulation as an example. We show that the ERA allows to severely degrade the available data rates even in entire networks. We present insights to the attack through analytical analysis, simulations, as well as experiments. Our results highlight that the attack also works with reasonably small IRS sizes. Finally, we implement an attacker setup and demonstrate a practical ERA to slow down a Wi-Fi network.


翻译:智能反射表面(IRS)是无线通信中一个充满希望的新范例,可以满足下一代移动网络对高速连通日益增长的需求。IRS(又称软件控制的元表层)由一系列可调适的无线电波反射器组成,使智能无线电环境能够加强信号对噪音比率(SNR)和无线频道的空间多样性。迄今为止对IRS的研究主要侧重于建设性应用。在这项工作中,我们第一次显示IRS为攻击者提供了一个实用的低成本低费用工具,便于在实际时间对物理层进行复杂的信号操纵攻击。我们引入环境重组攻击(ERA),作为无线无线电网络中干扰攻击的新类型。在这里,敌人利用IRS迅速改变电磁传播环境以干扰合法接收器。IRS使对手在传统干扰方面有一个关键优势:在干扰信号本身的同时,我们不必积极发出一个实际的干扰信号,而干扰信号与合法的通信信号相关。我们用ERA(ERA)进行彻底调查, 将ERCA(ERA)作为无线网络干扰攻击的新类型攻击类别。我们开始一个快速的图像分析。

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