Differential signaling is a method of data transmission that uses two complementary electrical signals to encode information. This allows a receiver to reject any noise by looking at the difference between the two signals, assuming the noise affects both signals in the same way. Many protocols such as USB, Ethernet, and HDMI use differential signaling to achieve a robust communication channel in a noisy environment. This generally works well and has led many to believe that it is infeasible to remotely inject attacking signals into such a differential pair. In this paper we challenge this assumption and show that an adversary can in fact inject malicious signals from a distance, purely using common-mode injection, i.e., injecting into both wires at the same time. We show how this allows an attacker to inject bits or even arbitrary messages into a communication line. Such an attack is a significant threat to many applications, from home security and privacy to automotive systems, critical infrastructure, or implantable medical devices; in which incorrect data or unauthorized control could cause significant damage, or even fatal accidents. We show in detail the principles of how an electromagnetic signal can bypass the noise rejection of differential signaling, and eventually result in incorrect bits in the receiver. We show how an attacker can exploit this to achieve a successful injection of an arbitrary bit, and we analyze the success rate of injecting longer arbitrary messages. We demonstrate the attack on a real system and show that the success rate can reach as high as $90\%$. Finally, we present a case study where we wirelessly inject a message into a Controller Area Network (CAN) bus, which is a differential signaling bus protocol used in many critical applications, including the automotive and aviation sector.


翻译:不同的信号是一种数据传输方法,它使用两个互补的电信号来编码信息。 这使得接收器能够拒绝任何噪音, 查看两个信号之间的差异, 假设噪音会以同样的方式影响两个信号。 许多协议, 如 USB、 Ethernet 和 HDMI 使用差异信号, 以便在一个吵闹的环境下实现一个强大的通信频道。 一般来说, 效果良好, 并导致许多人相信, 将信号远程输入到一个对等的公共汽车上是行不通的。 在本文中, 我们质疑这一假设, 并表明一个对手事实上可以从远程输入恶意信号, 纯粹使用共同模式注射, 即在同一时间将声音输入两个电线条。 我们展示了这如何让攻击者将点输入任意的信号, 甚至任意的信号进入通信线路。 这种攻击对许多应用, 从家用安全和隐私到汽车系统, 关键基础设施, 或可移植的医疗设备, 都无法远程将信号输入到一个巨大的损坏, 甚至致命的事故。 我们详细展示了电磁信号系统如何绕过 关键信号的应用速度,, 最终可以显示我们使用一个错误的电路路路路路路路路的信号, 的信号, 显示我们是如何进入到一个错误的信号的信号传输速度, 最后显示我们是如何进入一个错误的信号的信号, 。

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