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Amenazas cibernéticas a los sistemas de dirección de vehículos

Examinando los riesgos de ciberataques en los sistemas de dirección de vehículos modernos.

― 7 minilectura


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Tabla de contenidos

La seguridad de los sistemas de dirección de vehículos es súper importante para asegurar el bienestar de los Conductores y pasajeros. Con el aumento de la tecnología avanzada en los vehículos, se ha vuelto necesario estudiar los riesgos posibles de Ciberataques que puedan llevar a situaciones peligrosas. Este artículo explora cómo los ciberataques podrían interrumpir la relación entre los conductores humanos y los modernos sistemas de dirección que usan retroalimentación háptica, lo que le da a los conductores una sensación de control a través de la fuerza aplicada al volante.

Entendiendo los Sistemas de Dirección con Control Compartido Háptico

Los sistemas de control compartido háptico (HSC) buscan hacer que la conducción sea más segura al dividir el control entre el conductor humano y una tecnología asistencial. En estos sistemas, cuando un conductor opera el volante, la computadora también proporciona retroalimentación de apoyo a través del volante. Esta cooperación ayuda a los conductores a dirigir el vehículo, especialmente en situaciones difíciles como evitar obstáculos o mantener el coche en un carril.

La investigación muestra que estos sistemas pueden ayudar a reducir la fatiga del conductor durante viajes largos. También hacen que la experiencia de conducción sea más suave al cambiar entre el control humano y la automatización total.

Sin embargo, como la dirección es tan importante para la seguridad, los investigadores están prestando más atención a cómo estos sistemas pueden ser vulnerables a ciberataques.

Los Riesgos de los Ciberataques en los Sistemas de Dirección

Una razón principal para estudiar posibles ciberataques son los riesgos legítimos resaltados en incidentes de hacking pasados donde los atacantes tomaron control de los sistemas de vehículos. Estos casos anteriores demostraron que es posible manipular los controles de dirección sin dejar muchas pistas, lo que genera preocupaciones sobre cómo tales vulnerabilidades pueden llevar a escenarios de conducción peligrosos.

Aunque hay una investigación significativa enfocada en prevenir varias formas de ciberataques, no se ha hecho mucho específicamente para hacer que la interacción entre el conductor y los sistemas de dirección HSC sea inestable. Esto es crítico de investigar, especialmente porque los conductores humanos a menudo necesitan retomar el control en situaciones que la automatización no puede manejar.

Cómo los Ciberataques Interrumpen el Control de la Dirección

Este artículo explora cómo los atacantes podrían manipular los sistemas HSC para causar inestabilidad durante la conducción. El enfoque está en crear niveles de resistencia cambiantes en el sistema de dirección que dificulten que los conductores controlen el vehículo. Al hacer esto, el atacante puede influir en cómo el conductor interactúa con el volante y complicar su capacidad para navegar de forma segura.

El método implica enviar información o señales engañosas al sistema de dirección. Un atacante que toma control del sistema podría hacer que la dirección se sienta demasiado rígida o demasiado suelta, causando confusión al conductor. Tales cambios pueden llevar a accidentes, especialmente si el conductor no espera que el vehículo se comporte de manera diferente.

Mecánica de Ataque

El núcleo de estos ataques radica en cambiar cómo el sistema de dirección responde a la entrada del conductor. El atacante puede diseñar el sistema de tal manera que no siga las reglas normales de estabilidad. Ajustando cuidadosamente ciertos parámetros, pueden crear un escenario en el que el sistema de dirección lucha contra los movimientos pretendidos del conductor.

Este enfoque se basa en utilizar herramientas específicas disponibles para el atacante. Estas herramientas pueden leer datos de la red de comunicación interna del vehículo, lo que permite al atacante manipular cómo responde el vehículo al conductor y causar riesgos potenciales durante la operación.

El Diseño de los Ataques

Los ataques diseñados en este enfoque dependen de que el atacante cree y gestione perfiles dinámicos que cambian esencialmente cómo reacciona la dirección. Estos perfiles pueden ajustarse en tiempo real, permitiendo al atacante interrumpir el equilibrio entre la entrada humana y el soporte automatizado.

Al combinar las entradas del conductor con datos engañosos del sistema de dirección, el atacante puede confundir la respuesta del volante, haciendo que el conductor sienta que tiene control cuando en realidad no lo tiene. Esta técnica crea una situación peligrosa donde el conductor no se da cuenta de la manipulación que ocurre.

Impacto en la Experiencia del Conductor

El resultado de tales ataques puede afectar severamente la experiencia del conductor. Cuando un conductor se enfrenta a respuestas inesperadas del vehículo, puede tener dificultades para dirigir correctamente, lo que lleva a reacciones tardías en momentos críticos, como al evitar un obstáculo. Esta confusión aumenta la probabilidad de que ocurra un accidente.

Además, el estrés de lidiar con un comportamiento tan inesperado del sistema de dirección puede aumentar en situaciones de conducción de alta presión, complicando aún más la capacidad del conductor para tomar decisiones seguras y rápidas en la carretera.

Simulación de Escenarios de Ataque

Las simulaciones numéricas pueden ayudar a visualizar cómo podrían desarrollarse estos ataques en escenarios de conducción reales. En entornos simulados, los investigadores pueden modelar diferentes condiciones de conducción y aplicar los ataques propuestos para ver cómo interrumpen el comportamiento de la dirección.

Las simulaciones demuestran cómo los conductores pueden fallar al responder correctamente, lo que lleva a una pérdida de control. En un escenario, un conductor intenta maniobrar alrededor de un obstáculo pero colisiona con él debido a la retroalimentación engañosa del volante.

Estas simulaciones proporcionan evidencia del concepto de cuán serias y prácticas son las amenazas respecto a los modernos sistemas de dirección.

Contramedidas y Pasos Futuros

A medida que la tecnología en los vehículos sigue desarrollándose, es esencial explorar maneras de protegerse contra estos tipos de ciberataques en los sistemas de dirección. La investigación futura debería enfocarse en entender cómo los movimientos corporales y las reacciones de los conductores pueden ser afectados por estas situaciones. Esto incluye estudiar las respuestas neuromusculares y cómo impactan la conducción.

Desarrollar sistemas de monitoreo en tiempo real también podría ayudar a identificar cuándo los sistemas están bajo ciberataque. Si los vehículos pueden detectar anomalías en cómo está respondiendo la dirección, pueden alertar a los conductores y potencialmente tomar medidas para contrarrestar el ataque.

Conclusión

Esta exploración resalta el riesgo que representan los ciberataques en los sistemas de dirección con control compartido háptico. A medida que los vehículos se vuelven más automatizados, es crucial abordar estas vulnerabilidades para garantizar la seguridad del conductor. Entender cómo los ataques pueden interrumpir la relación entre los conductores y sus sistemas de dirección abre la puerta a mejores protecciones y respuestas para asegurar experiencias de conducción seguras. La investigación futura buscará profundizar en este entendimiento y encontrar formas innovadoras de proteger los vehículos modernos contra estas amenazas emergentes.

Fuente original

Título: Generation of Time-Varying Impedance Attacks Against Haptic Shared Control Steering Systems

Resumen: The safety-critical nature of vehicle steering is one of the main motivations for exploring the space of possible cyber-physical attacks against the steering systems of modern vehicles. This paper investigates the adversarial capabilities for destabilizing the interaction dynamics between human drivers and vehicle haptic shared control (HSC) steering systems. In contrast to the conventional robotics literature, where the main objective is to render the human-automation interaction dynamics stable by ensuring passivity, this paper takes the exact opposite route. In particular, to investigate the damaging capabilities of a successful cyber-physical attack, this paper demonstrates that an attacker who targets the HSC steering system can destabilize the interaction dynamics between the human driver and the vehicle HSC steering system through synthesis of time-varying impedance profiles. Specifically, it is shown that the adversary can utilize a properly designed non-passive and time-varying adversarial impedance target dynamics, which are fed with a linear combination of the human driver and the steering column torques. Using these target dynamics, it is possible for the adversary to generate in real-time a reference angular command for the driver input device and the directional control steering assembly of the vehicle. Furthermore, it is shown that the adversary can make the steering wheel and the vehicle steering column angular positions to follow the reference command generated by the time-varying impedance target dynamics using proper adaptive control strategies. Numerical simulations demonstrate the effectiveness of such time-varying impedance attacks, which result in a non-passive and inherently unstable interaction between the driver and the HSC steering system.

Autores: Alireza Mohammadi, Hafiz Malik

Última actualización: 2023-07-07 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2307.12399

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2307.12399

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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