dxdt.ru: занимательный интернет-журнал

В “умных колонках” Amazon Echo, с голосовым интерфейсом Alexa на борту, заявлена возможность отключить отправку локальных записей того, что слышит колонка, на амазоновские серверы. Ну, пока ещё есть, но ненадолго: как пишут в ArsTechnica – данную возможность официально отменяют и с конца марта колонка будет всё отправлять на центральные серверы, “для обучения ИИ”, либо перестанут работать важные функции. Однако тут, скорее, нужно ожидать, что колонка перестанет работать вовсе – зачем она нужна, если не присылает никаких материалов “для обучения ИИ”?

В Германии нашли (англ.) римский навесной замочек с золотым корпусом. Размер замка всего лишь 11 на 12 миллиметров. Датируют четвёртым-пятым веком (“около 400 года”). На коллаже ниже – реконструкция (большая) и фотография найденного замка (внизу слева).

(Credit: LWL /S. Brentführer.)

Пишут, что замок мог служить для запирания какой-нибудь шкатулки. Схема работы весьма простая, что, очевидно, продиктовано миниатюрными размерами: в запертом состоянии ригель находится внутри паза, запирая там звено цепочки; при повороте ключа – бородка отжимает “пружину-собачку”, освобождает тем самым ригель и перемещает его, зацепив за выступ. См. скриншоты из видео ниже (исходное видео есть по ссылке в оригинальной публикации (нем.), однако она может быть недоступна с российских IP).

(Credit: LWL/S. Brentführer.)
Это, очевидно, увеличенная модель запорного механизма. Цепочка должна скользить по желобу, который на картинке виден слева (ориентирован вертикально). Когда замок заперт, скольжению мешает ригель (засов), зацепляющий звено цепочки. Ригель подпёрт “собачкой”, которая закреплена на задней стенке (плоский светлый элемент).

(Credit: LWL/S. Brentführer.)
Ключ вставлен и повернут. Бородка прижала “собачку” к стенке, ригель сдвинут – цепочку можно вынуть.

Реконструкцию внутреннего механизма сделали по результатам томографии исходного замка.

Понятно, что смысл подобного устройства, да ещё и в золотом корпусе, скорее декоративный. Максимум, чем такой замок мог бы быть полезен, так это фиксированием факта силового взлома.

Кстати, про “умные колонки”. Периодически возникают занятные обсуждения того, насколько эффективно работает “физическое отключение” микрофонов в колонке. Тут не важна конкретная модель. Скажем, предполагается, что есть специальная кнопка Mute, которая принудительно отключает микрофоны колонки так, что колонка, – якобы, – совсем перестаёт прослушивать помещение. Речь тут именно про утечку информации, а не про то, что штатное выключение микрофона кнопкой на корпусе – это функция, несомненно, полезная во вполне себе обычных сценариях использования колонки.

Вообще, если подходить к вопросу совсем уж строго и обсуждать возможности, то “микрофонов” в устройстве, подобном “умной колонке”, очень много – слово “микрофонов” в кавычках тут потому, что функции микрофона могут с той или иной степенью акустической чувствительности выполнять самые разные элементы, вплоть до конденсаторов, отрезков коаксиальных кабелей и даже дорожек печатных плат, что уж там говорить про динамики и элементы-экраны, расположенные на платах устройства. В общем, остаётся только выбрать подходящую “помеху” и завести её на вход преобразователя, записывающего сигнал в цифровой форме. А в переключении программной прошивки на “режим прослушивания” поможет аппаратный сигнал на стороне процессора, показывающий статус кнопки Mute.

Всякую подобную наводку нетрудно представить как результат схемотехнической ошибки. В особо продвинутых случаях канал акустической утечки может образовываться после подачи в нужные элементы схемы высокочастотного сигнала “накачки” (подходит для всяких фильтрующих наборов с “ферритами” и пр.) – то есть, потребуется совпадение нескольких факторов. Так что, в идеале, добиться нужного эффекта при проектировании можно так, что и не всякий участник процесса разработки догадается о побочном эффекте. Поэтому, даже если по команде с кнопки от схемы штатного микрофона отключается электропитание, это ещё не означает, что при этом сама физическая кнопка, “подпёртая” транзисторами и диодами, не превращается в “навязанный” микрофон. (Такой вариант с кнопкой был бы особенно забавным.) Я, кстати, несколько лет назад довольно подробно описывал гипотетическую схему смартфона, прослушивающего разговоры.

Понятно, что обсуждение в подобном усиленном контексте схем отключения микрофонов “умной колонки” штатной кнопкой – это слишком: при таких требованиях лучше уж вообще запретить приносить колонку в “защищаемое помещение”. Но, всё же, именно такая колонка представляет собой очень удобный носитель: в колонке штатно используются сигналы высокой частоты (микропроцессоры, схемы WiFi, Bluetooth); в колонке имеется мощный процессор и средства преобразования аналоговых сигналов (в обе стороны); колонка подключена к сети передачи данных. Главное, что в колонку дистанционно устанавливаются программы-приложения. А эти приложения могут взаимодействовать с окружающей электроникой, формируя, кроме прочего, проксирующие звенья для передачи данных с “безопасных” устройств.

Современные смартфоны и приложения мессенджеров: вообще, приложение на конкретном целевом устройстве может подменить как провайдер сервиса мессенджера, так и провайдер операционной системы. А различные утечки в современном мире не обязательно должны происходить строго через радиосеть и непосредственно со смартфона на центральные серверы того же мессенджера. Почему про эти моменты постоянно забывают – не понятно.

Целевая подмена приложения пройдёт незаметно для конкретного атакуемого пользователя, а других пользователей – вообще не затронет. В смартфоне много сенсоров. То, что какие-то из них заявлены как “отключенные”, то, что к каким-то запрещён доступ данному приложению на уровне ОС – всё это нужно воспринимать с определённой долей скептицизма: кто его там знает, как оно реально работает в конкретном устройстве.

Телефонный номер, привязанный к смартфону, тоже даёт много неожиданных возможностей по идентификации: если номер доступен в сети оператора, то это означает, что можно сопоставлять события мобильной телефонии с тем, что происходит в приложении. И не стоит забывать про межоператорские “сигнальные системы” – то, что принято обозначать аббревиатурой SS7. Занятно, кстати, что в том же Telegram в описании “приватности” буквально сказано: “В Telegram телефонные номера играют роль уникальных идентификаторов” (то есть, ресурс оператора связи служит идентификатором в мессенджере, как бы независимом).

Не следует забывать и о том, что сейчас очень много других устройств (не только смартфонов), находящихся неподалёку от целевого устройства. Поэтому, даже если на конкретном устройстве действуют некоторые эффективные методы защиты, это не означает, что эти же методы действуют и на других устройствах рядом: на них, напротив, могут быть установлены скомпрометированные приложения, как минимум. Такое устройство может передавать на удалённые сервера сведения о том, что наблюдается вокруг – вспомните, что уже внедрены даже штатные методы “отслеживания контактов”, а немного рассуждений про нештатные – ниже. Так что и полезные для идентификации геометки могут приходить от других устройств, и информация о присутствии того или иного “защищённого смартфона” рядом тоже не потеряется.

Для выдачи в окружающее пространство сигнала присутствия вовсе и не обязательно использовать радиоэфир: приложение или специально настроенный системный модуль ОС могут сигналить ультразвуком – об этом, опять же, привычно забывают, несмотря на то, что эффект многократно продемонстрирован на практике. Для передающего данные по акустическому каналу приложения-пищалки, кстати, не требуется разрешать в ОС доступ к микрофону (но у современных приложений мессенджеров и он, обычно, есть – требуется для голосовых вызовов). Акустический канал не закрывает клетка Фарадея и он прекрасно работает транспортом для утечек даже в тех “умных” устройствах, которые смартфоном не являются, управляются “по проводу USB”, а поэтому продвинутыми пользователями считаются безопасным “чистыми приёмником”. Но достаточно, чтобы в устройстве был управляемый динамик. Более того, звук, в качестве побочного излучения, генерируют многие другие компоненты “умных устройств”.

Конструирование электронных часов, несомненно, среди самых популярных процессов в области радиоэлектроники как хобби. Вообще, с точки зрения именно разработки электроники, и не как хобби, есть только одна область, сравнимая с часами по масштабности – это источники питания во всех их проявлениях. Но о масштабах и уровне мистицизма, связанных с источниками питания, догадываются только специалисты, а вот часы – часы известны гораздо шире. И, конечно, не стоит забывать, что в электронных часах тоже есть схемы питания электричеством, которые, впрочем, здесь далеко не всегда оказываются в фокусе внимания.

Ввиду особенностей технологий окружающего мира, электронные часы – это упражнение совсем иного рода, чем часы механические. Эталоны времени – хоть “атомные”, хоть “квантовые”, но всё равно – электронные. Это неспроста. Существуют веские причины для того, чтобы конструирование электронных часов, в качестве хобби, стало очень полезным занятием. Особенно, “в наше непростое время”.

Например, DS1302 – популярный чип часов реального времени (RTC). Я его использую чаще других чипов, пусть другие имеют и более развитый набор функций, и бывают поточнее, хоть этот последний момент зависит не столько от DS1302, сколько от внешних элементов. Но, во-первых, я уже написал код для разных платформ, который работает именно с DS1302; во-вторых, я когда-то их заказал сразу большую пачку, поэтому они теперь всё время в наличии.

Электронные часы, как феномен, рассматриваемый с философской точки зрения, оснащены очень большим количеством связей с технологиями окружающей действительности. Многие аспекты процесса конструирования и постройки часов затрагивают ключевые технологические явления. И это оказывается очень важным. Ведь обобщённая технология – это не набор каких-то описаний или правил “подключения компонентов”, а пучок отношений между разнородными элементами, возникающий в результате применения принципов разрешения противоречий. Электронные часы, в процессе постройки, как раз позволяют сформировать необходимые фокальные объекты, на которые эти отношения опираются.

Чтобы прояснить ситуацию – вернёмся к DS1302. В своей основе, это счётчик, требующий наличия внешнего источника синхронных колебаний, то есть – источника частоты. Обычно, к чипу непосредственно подключается кварцевый резонатор, который принято называть просто – “кварц”. Так называемые “часовые кварцы”, – в случае хобби, – это металлические цилиндрики, внутри которых имеется элемент, настроенный на частоту 32 кГц. Особый камертон, в каком-то смысле.

Кварц припаивается к специально выделенным ножкам чипа DS1302. А в результате проявляется основная проблема часов на этих чипах – низкая точность, доходящая до грубости: готовые часы могут легко убегать на несколько секунд в сутки, и это ещё хороший результат. Но сам чип DS1302 в этом не виноват. Виноваты кварцы и отсутствие стабильности: лишние “тики” накидывают времени на счётчики, ведь реальный чип ничего не знает о времени, он просто считает импульсы.

И это первый из многих философских моментов, связанных с электронными часами: чип считает импульсы, а время, как феномен, вообще сложно определить, например потому, что его, – времени, – нет, но зато важны схемы часов. Фокальным объектом здесь становится тот самый кварц: он локализован в зеркальном корпусе, а все его свойства чрезвычайно важны, поскольку с помощью кварца можно управлять часами. Более того, кварцы можно добывать из старых часов. Иногда эти добытые кварцы оказываются точнее современных.

Впрочем, я решил проблему точности для DS1302 использованием качественного генератора частоты, специально для этого и предназначенного – он называется DS32KHZ. Да, это не очень-то выгодно в плане стоимости. Но для хобби-процесса, который мы здесь рассматриваем в философском разрезе, это не так важно. Упомянутый генератор с температурной компенсацией очень стабильный, поэтому тот же DS1302 в паре с DS32KHZ обеспечивает уже терпимую точность, теряя или прибавляя только какие-то десятые доли секунды в сутки (точно я не подсчитывал). И такие часы уже годятся для практического применения. Естественно, это далеко не единственный способ тактирования модуля часов, а генератор частоты, даже с температурной компенсацией, можно собрать самостоятельно, что, кстати, нередко и рекомендуется попробовать проделать, дабы попробовать улучшить понятийное, философско-технологическое, восприятие окружающей действительности.

Самодельные электронные часы бывают простые, а бывают – очень сложные. Самодельные электронные часы можно сделать на той или иной Arduino, используя макетную плату, набор проводков и простой LCD-индикатор (между прочим, такие часы можно выполнить даже и без модуля RTC, но это так себе вариант). С другой стороны, можно развернуться и запаять часы со светодиодным индикатором на специально изготовленной печатной плате вообще без единой “логической микросхемы”, непосредственно реализуя на десятках транзисторов каскадные счётчики и знакосинтезирующие схемы для сегментных светодиодных индикаторов. Чаще, конечно, выбирается какой-то промежуточный вариант, ближе к Arduino. Так, я делал часы и на разных Arduino, и на микроконтроллерах семейства PIC. Некоторые из собранных устройств даже давно используются по назначению, это, впрочем, часы “повышенной точности” с коррекцией по сигналу GPS.

В Сети нетрудно найти множество вариантов схем разной степени продвинутости, как в техническом, так и в идейном плане. Оказывается, этот идейный план сильно глубже, чем принято считать.

Вообще, все часы подсчитывают некоторые колебания. То есть, часы – это инструмент визуализации, для наблюдения над частотой. Определение секунды в СИ даётся через наблюдение над некоторыми переключениями состояния, – в данном случае, связанными с атомом цезия, но это не так важно, – с последующим фиксированием подсчитанного значения (частоты). Заметьте: определение секунды фиксирует точное числовое значение частоты, а это очень похоже, например, на “канторовское” определение понятия числа, которое состоит в обобщении свойства, возникающего для разных наборов объектов, при условии, что элементы этих наборов могут быть сопоставлены по одному. То есть, предположим, что имеется несколько наборов объектов: один набор состоит из отдельных камешков, другой – из шишек, третий – из интервалов, отмеченных засечками на палке. По условию, все объекты из всех этих наборов можно сопоставить по одному: каждому камешку – сопоставить одну шишку, каждому интервалу – один камешек и так далее. И вот, то общее, что появляется у таких сопоставляемых наборов вне зависимости от любых свойств составляющих их объектов, называется числом.

Основные единицы СИ, после отказа от эталонов-артефактов (например, от рельса-метра и гирьки-килограмма), именно в такой логике и определяются, через структуры более высокого уровня, позволяющие разрешать противоречия. Какие противоречия? Вот такие: основной эталон килограмма разошёлся со своими копиями в значении; что же делать? в какой вариант поверить? Правильный ответ, разрешающий возникающие противоречия, такой: нужно отказаться от эталонов-артефактов и зафиксировать численное значение постоянной Планка. (Что и было проделано.)

Конструирование и сборка электронных часов устанавливает связь со всей этой магией через взаимодействие с фокальными объектами. А это очень важно в условиях Нового средневековья, поскольку даёт возможности для более высокого понимания свойств действительности. Отвлечёмся немного от часов. Рассмотрим другой современный пример. Не просто современный, но даже более свежий, чем электронные часы. Это виниловые грампластинки. Сейчас этот вид носителя программы для генератора аналоговых сигналов переживает бум. Всё потому, что использование музыкальных записей на пластинках требует управления фокусированием внимания – тут тоже есть свои фокальные объекты: нужно купить пластинку, которую можно держать в руках и нести домой; настроить систему для проигрывания, соединив несколько устройств проводами; обеспечить расположение пластинки в проигрывателе и переместить рычаг для начала воспроизведения – каждый шаг требует некоторых ментальных усилий, как минимум, для осознания моментов перемещения того самого фокуса. Конечно, можно ещё и самостоятельно собрать усилители, даже попробовать изготовить грампластинку.

В процессе конструирования часов – не только шагов больше, но больше и путей. Да и некоторые фокальные объекты тут заметно мощнее.

Возьмём управляющий микроконтроллер, если часы – на микроконтроллере. Для микроконтроллера нужно написать программу. А это означает, что есть место для оптимизации алгоритмов: нужно ли читать все параметры из чипа часов или достаточно читать секунды? нужно ли обрабатывать кнопки в цикле или подключить аппаратное прерывание?

А ведь подсчёт времени непосредственно использует арифметику остатков. Это кроме того, что привычные минуты и часы работают в шестидесятеричной системе счисления, но при выводе используется и двенадцатеричная тоже.

Реализация знакосинтезирования требует преобразования битовых масок: например, при использовании обычного семисегментного индикатора каждая цифра задаётся “вручную”, а наборы битов записываются в знакосинтезирующий массив.

Вообще, при разработке тут встречается немало очень важных для практики программирования конструкций. Так, если используется мультиплексирование вывода на индикаторы, то коды, включающие один из четырёх модулей, можно записать в массив, вот так:

char codes[4] = {
		0b0001,
		0b0010,
		0b0100,
		0b1000
		}

Но можно и заменить эту конструкцию на битовый сдвиг (1 << n), где n – это значение из {0, 1, 2, 3}. Можно и просто использовать тот факт, что все значения – степени двойки, написав 2^n; однако, при условии реализации компилятором “в лоб”, работать будет медленнее.

Сколь бы банальным это утверждение ни казалось, но часы важны как инструмент измерения времени. Например, новомодные устройства – это компактные “атомные часы”, очень точные, которые настолько компактные, что их можно встраивать в обычный серверный “юнит”. То есть, не требуется отдельное помещение и служба сопровождения. Идея тут, конечно, это независимость от GPS при получении сигнала точного времени. Такие сигналы необходимы для работы вычислительных сетей, в привычном сейчас “мультисервисном” понимании. Ненадёжность GPS, наконец-то, начали замечать.

Физика электронных часов приносит немало задач оптимизации аппаратуры: мультиплексирование (то есть, один формирователь сигнала, работающий на многие индикаторы, с быстрым переключением); использование сдвиговых регистров (а это даёт экономию выводов: ведь тут каждый контакт – важен); со сдвиговыми регистрами есть немало ловких трюков: скажем, если поступиться “очисткой” регистра при старте, то можно ещё один контакт освободить, заведя управляющий сигнал непосредственно в чип регистра. А ведь есть ещё и богатая тема регулирования яркости при помощи, так сказать, “темпорального диттеринга” светодиодов – это когда изменяется скважность (читай – PWM). Получается, что и устройство для измерения времени, и часть его функций реализуется при помощи операций, растянутых по времени.

Конструирование энергоэффективных часов требует вдумчивого подхода: так, микроконтроллер может включаться в режим “знакосинтезирования” по нажатию кнопки, опрашивать RTC, рисовать время на индикаторе, а потом опять засыпать, оставляя подсветку индикатора включенной на некоторое время, всё для экономии энергии батареи.

Многобразны способы отображения времени. Можно использовать привычный знакосинтезирующий индикатор. Можно использовать менее привычный знакосинтезирующий индикатор, например, газоразрядный. Можно поменять принцип кодирования при визуализации: “двоичные” часы, выводящие состояние битовых разрядов при помощи отдельных светодиодов. Естественно, никто не отменял и обычных, механических стрелок, пусть и управляемых электроникой. Тут описаны далеко не все мыслимые варианты индикации времени.

Корпус для часов – позволяет привлечь в процесс 3d-принтер и CAD-системы. Отладка схем – позволяет, как минимум, с пользой применить осцилограф и генератор сигналов, как максимум – требует расчёта параметров счётчиков и делителей частоты.

Конструирование часов, в качестве хобби, процесс, затрагивающий много разных технологических плоскостей: расчёт электронных схем, пайка и покраска лаком, 3d-моделирование, программирование и не только. Процесс не просто затрагивает перечисленные плоскости, но позволяет выделить в каждой фокальный объект, – как минимум, один, – и построить объединяющее представление. А с философской точки зрения это представление и есть суть технологии в целом, как явления.

Цитата из заметки, вышедшей на dxdt.ru в 2014 году (собственно, это почти вся та заметка):

Например, очки дополненной реальности осуществляют обработку данных в “облачном сервисе” (пусть это будет сервис Google), это означает, что изображение того или иного объекта реальности, построенное видеокамерой очков, воздействует на информационную систему сервиса. Другими словами, показав носителю очков определённое изображение, можно внедрить программный код во вполне себе виртуальный сервис Google, хоть это и похоже на фантастику. Внедрённый код сможет распространиться по другим узлам, образующим “виртуальность”, а также проникнуть в другие очки, например. Или в смартфоны. Сервис-носитель, конечно, должен содержать подходящую уязвимость, но кого сейчас удивишь очередным “переполнением буфера”?

Наземная сеть радиоприёмников, – например, базовых станций мобильной связи, – может быть использована для определения координат (геолокации) передатчиков. Типовой пример передатчика – мобильный терминал. Для такой геолокации не требуется связь со спутниками GNSS (GPS, в частности), как не требуется и прямое участие самого терминала: главное, чтобы этот терминал излучал сигнал с известной модуляцией. То есть, терминал может работать с какой-то “внешней” системой, – даже со спутниковой, – но определять его местоположение может совсем другая сеть.

Задача, в общем случае, формулируется следующим образом: пусть есть набор узлов (обычно, пассивных приёмников), координаты которых в заданной системе известны с достаточной точностью; эти узлы далее называются “опорными”; кроме опорных – есть узлы, называемые “определяемыми”, для которых и требуется вычислять координаты и определять местоположение (то есть, это те самые терминалы). По условию задачи, опорные узлы принимают сигналы, излучаемые определяемыми узлами.

В этой задаче могут двигаться любые узлы, а не только определяемые, как можно подумать. Конечно, обычно опорные узлы будут неподвижны (в заданной системе координат), но, вообще-то, это не так важно: главное, чтобы траектории опорных узлов были известны с достаточной точностью. Идеальный вариант, если траектория известна ещё и с опережением по времени, но это уже детали, хоть данный аспект и позволяет использовать те же методы на базе спутниковых приёмников.

Заметьте, что в некоторых частных, но интересных, случаях данной задачи, как только координаты определяемого узла вычислены, этот узел, вне зависимости от степени участия в сети, может стать дополнительным “подсвечивающим” узлом и, тем самым, начнёт помогать в работе опорным узлам сети (этот момент отдельно рассмотрен ниже).

Узкая практическая интерпретация задачи: определение координат пользовательских терминалов, работающих с той или иной мобильной сетью. Естественно, в качестве источника сигнала может выступать не только типовой радиомодуль смартфона 4G/5G – годится и какой-нибудь WiFi-сигнал или Bluetooth. Данный технологический “сеттинг” легко переносится и на сценарии с прочими передатчиками. При этом, например, в самых современных стандартах мобильной связи, обычно называемых 5G, для непрерывной, точной геолокации терминалов, что называется, и методы определены, и специальные сигналы выделены: определение местоположения терминала имеет решающее значение для сети. Конечно, геолокация, без привязки к GNSS, доступна и в более ранних системах сотовой связи (LTE).

Методов определения координат для решения только что описанной задачи неожиданно много, а если определяемое устройство в той или иной мере “кооперативное”, то есть, помогает измерять свои координаты, то и методов становится больше. Но и для “не кооперативного” случая методов не мало.

Необходимо уточнить важный момент: предполагается, что приёмники имеют возможность точной атрибуции сигналов. То есть, принимаемый сигнал заведомо соответствует одному, – так сказать, точечному, – передатчику (антенне). Это обеспечивается разными способами, которые зависят от используемой модуляции и других характеристик сигналов (вплоть до “дрейфа фазы” и прочих нетривиальных методов “фингерпринтинга”). Но если речь идёт о системах типа современной сотовой связи, то достаточно принять во внимание один архитектурный момент: сеть, обеспечивающая передачу данных, просто должна иметь возможность точно различать передатчики – иначе возникнут трудности с диспетчеризацией и управлением доступной полосой (“бюджетом” радиоканала, как часто говорят). Поэтому протоколы в этой области и проектируются так, что можно различить передатчики на уровне радиоканала (то есть, не на уровне самого ЭМ-сигнала). Дополнительную базу для успешной селекции сигналов конкретных передатчиков может предоставлять обмен информацией между приёмниками – базовыми узлами.

Теперь можно кратко рассмотреть основные методы геолокации, среди которых есть и редко упоминаемые.

Измерение времени распространения сигнала

Самый очевидный и самый мощный метод. Если точно известно время, затрачиваемое сигналом на преодоление расстояния между передатчиком и приёмником, то, зная скорость распространения сигнала, нетрудно вычислить расстояние. Взяв расстояния до нескольких приёмников – определяем координаты передатчика. Геометрическая основа – точки пересечения окружностей (сфер, в общем случае). Для идеального двумерного случая на плоскости – достаточно трёх приёмников. Необходимое количество может быть меньше, если применяются гибридные способы геолокации (см. ниже).

Это рабочий метод. Он лежит в основе GPS. Основная проблема тут в том, что нужно иметь общую с передатчиком схему отсчёта времени, поскольку необходимо знать, когда принятый сигнал был отправлен. То есть, необходима такая схема, метки времени из которой можно однозначно перевести в общее время сети опорных узлов-приёмников. Если передатчик не “кооперативный”, то ситуация сложнее: общие часы уже так просто не получить. Однако подходящие метки времени иногда можно вычислить из свойств самого принимаемого сигнала: например, устройство работает с какой-то своей сетью, синхронизирует с ней время, а время в этой сети – это время GPS.

(Сюда же, вообще говоря, относится и метод измерения фазы принятого сигнала (в одной точке), особенно, если речь идёт о гармонике: определив изменение фазы – можно определить расстояние, но требуется учитывать параметры генерации сигнала и то, что в дистанцию может уложиться более одного периода сигнала. Естественно, подходит и заранее известная зависимость модуляции от общего времени.)

Разработка алгоритмов коррекции ошибок по времени, которые возникают на этих направлениях, приводит к следующему методу геолокации передатчиков.

Измерение разности времени поступления сигнала

Логика метода сходна с предыдущим, но не требуется синхронизация времени передатчиком. Опорные узлы, работающие в общем, синхронном времени, могут вычислять разность времени получения одного и того же сигнала разными узлами. То есть, определение координат передатчика тут строится на вычислении множества точек, для которых постоянной является разность расстояний, а геометрической основой – гипербола.

Запрос с подтверждением

Этот метод не пассивный. Он основан на отправке опорного сигнала в сторону определяемого узла с получением ответа от этого узла. Ответ отправляется через строго заданный промежуток времени после получения запроса. Здесь сигнал ходит в обе стороны, а опорный узел может измерить дальность по суммарному времени: предполагается, что расстояния в одну и в другую сторону – одинаковые. Далее метод работает аналогично первому (или второму, в зависимости от деталей). Заданный интервал ожидания позволяет компенсировать рассогласование локальных часов.

С одной стороны, этот метод, используемый напрямую, как бы противоречит идее: он не является пассивным – измеряющая сеть должна отправить сигнал, а определяемый узел – ответить (кстати, подобрать такой сигнал, на который ответит типовой терминал, не так сложно, поскольку не требуется “содержательный” ответ, а достаточно любого). С другой стороны, можно этот метод модифицировать так, что он будет использовать штатные сигналы другой сети, с которой взаимодействует исследуемый передатчик – эти сигналы тоже может принимать опорная сеть.

Угол (направления) на приёмнике

Ещё более геометрический метод, который обычно и называют пеленгацией: определение каждым опорным узлом направления на передатчик. Это направление, в двумерном случае, принято задавать в виде угла, взятого относительно условного “севера”, который является общим для всей измеряющей сети. Построив лучи из нескольких точек, соответствующих опорным узлам, можно вычислить координаты определяемого узла по пересечению лучей.

Опорный узел может определить угол направления на передатчик, сравнивая сигнал, принимаемый на разные антенны. Либо можно использовать одну антенную решётку, так же измеряя разность фаз сигнала.

Затухание сигнала

Мощность передатчика часто известна. Не только потому, что она, предположим, определена спецификацией оборудования. Значение рабочей мощности может передаваться и в составе сигналов, обеспечивающих работу радиоканала. Зная мощность на антенне передатчика и мощность на принимающей антенне, можно вычислить расстояние по степени затухания. Так как, по условию задачи, опорных приёмников несколько, то измерение затухания позволяет определить координаты передатчика по расстояниям от нескольких опорных узлов.

Этот метод можно улучшить, если измерять не просто затухание, а “разность” затухания на нескольких опорных узлах – логика совпадает с измерением разности времени получения сигнала (см. выше).

Гибридные методы

Описанные методы не являются взаимоисключающими, так что использование данных, полученных одним методом, для “просеивания” результатов, полученных другим методом, существенно улучшает точность. Самый простой пример: измерение угла направления позволяет убрать неоднозначности координат, полученных измерением времени распространения сигнала.

***

Все описанные методы используются на практике. И все они подвержены влиянию отражений и затенения. Понятно, что в реальных условиях, – предположим, в городской застройке, – путь сигнала от передатчика до приёмника может быть замысловатым, а отражённые сигналы – накладываться. При этом опорные узлы могут использовать сигналы тех определяемых узлов, координаты которых уже известны, для уточнения координат других определяемых узлов (конечно, за вычетом возможных дефектов первичных измерений). Пусть для какого-то передатчика координаты уже известны точно (как и характеристики сигнала), но при этом некоторые опорные узлы, действуя локально, определяют для этого же передатчика другие координаты, отличающиеся от известных: соответствующая поправка позволяет определить особенности деформации сигнала в направлении этих опорных узлов, что, в свою очередь, позволяет скорректировать измерения для других определяемых передатчиков.

Естественно, если снова отказаться от полностью пассивной роли сети, то в качестве источников сигналов, по которым измеряется деформация, могут служить сами опорные узлы, координаты которых известны по определению. Собственно, в LTE, в 5G, для таких измерений даже предусмотрены отдельные сигналы. А само поле деформации, если его заранее измерить, может служить основой для навигации и определения координат.

Утечки по побочным каналам (ПЭМИН) в видеокамерах смартфонов, веб-камерах и в прочих цифровых камерах, вызванные работой интерфейса передачи данных от приёмной матрицы. Не то чтобы это было неожиданностью: канал известен, для компьютерных мониторов аналогичный канал является типовым при оценке защищённости помещений и рабочих мест с ПК. Однако тут исследователи пишут об успешном приёме и декодировании утечки видеосигнала, – иногда, на расстоянии в несколько метров, – с использованием самого рядового оборудования: ноутбука и недорогого SDR-приёмника. Есть сайт EM Eye с подробным описанием и примерами кода, а также исходная публикация.

Методы защиты всё те же: шумогенератор, экранирование, ну и переход на не столь “прозрачные” протоколы передачи данных – тут эффективно внесение псевдослучайного “шума” на уровне кодирования прямо в аппаратный интерфейс.

(via)

Попался забавный корпус для Raspberry Pi 5 (RPi) – на Aliexpress он называется Armor Case v5, заявлено, что сделан из “алюминиевого сплава”. Корпус этот работает как один большой радиатор, поэтому внутри предусмотрены контактные площадки для отвода тепла от элементов Raspberry Pi. Теплопроводное соединение обеспечивается через мягкие прокладки, которые нужно наклеить при сборке. Прокладки идут в комплекте (см. картинку).

Большая прокладка слева, белая, внутри корпуса, – для нижней части платы; меньшие прокладки – лежат ещё левее, вместе с винтами, они наклеиваются на соответствующие “колонны”, которые сделаны в верхней части корпуса (справа на картинке), эти “колонны” попадают на горячие элементы RPi. То есть, это правильный способ отвода тепла, который работает даже для герметичных корпусов (тут можно вспомнить всякие специальные газоанализаторы, безопасные блоки питания и тому подобные изделия, кому с чем приходилось сталкиваться). Этот корпус собирается из двух частей, которые фиксируются прилагаемыми винтами. Он, конечно, не герметичный, но всё равно сделан довольно тесным: все точки крепления подходят, однако втиснуть туда плату RPi не так просто. Это, впрочем, преодолимо, а основные проблемы при сборке доставило отверстие для кнопки питания и прилагаемый к нему мягкий “клапан”, который больше мешает. В целом – корпус хороший.

Собранный корпус выглядит довольно прочным, каких-то вентиляционных отверстий нет, но RPi, действительно, охлаждается приемлемо. Особо точных тестов я не проводил, но под нагрузкой на всех ядрах процессор не разогревается выше 58 градусов Цельсия. Это по показаниям встроенного датчика, поэтому как там реально – не очень понятно, но “троттлинга” не наблюдается. Зато наблюдается, что при этом до 47 градусов разогревается сам корпус, целиком; впрочем, вполне предсказуемый результат.

У рассылки SMS с устройств пользователей, которую, как пишут, предлагает Telegram, есть ценный “идейный” аспект: распределённую сеть, составленную из абонентских устройств, можно использовать куда как интереснее, чем просто в роли инструмента бесплатных SMS-рассылок. Смартфон, с работающим приложением, может обнаруживать другие устройства: WiFi, Bluetooth разных видов, акустика (это особенный метод, не только совместимый с “умными” колонками, но и вообще – кроссплатформенный и эффективно работающий в обе стороны).

Поэтому, в обмен на “премиум-доступ”, можно построить активную сенсорную сеть, с привязкой к точному времени и координатам, которая будет видеть перемещение не только различных пользователей приложения-мессенджера, но и прочих носителей смартфонов, равно как и выявлять устройства типа ноутбуков, беспроводных наушников, браслетов, часов с “картами и GPS”, “умных” (не менее, чем колонки) телевизоров, специальных “маячков”, а также и других подобных – тут есть где развернуться.

Как известно, современные мощные смартфоны могут дорисовывать детали на изображения, полученные встроенными камерами. Издание TechRadar цитирует комментарий руководителя Customer Experience компании Samsung, в котором он говорит про глубокую “доработку” с помощью ИИ-фильтров изображений, выводимых камерой новейшего смартфона, обосновывая произвольный уровень такой доработки тем, что настоящих снимков всё равно не существует, в принципе:

There was a debate around what constitutes a real picture. And actually, there is no such thing as a real picture. As soon as you have sensors to capture something, you reproduce [what you’re seeing], and it doesn’t mean anything. There is no real picture. (Шли споры о том, что же является настоящим снимком. И на самом деле – нет такой вещи, как настоящий снимок. Как только вы начинаете использовать сенсоры, чтобы зафиксировать что-то, вы воспроизводите [то, что видите] и это ничего не значит. Нет там настоящего снимка.)

Дальше там рассказывается, что выделяются два основных направления использования камеры: первое – “зафиксировать моментальное” в максимальной точности и полноте; второе – создать что-то новое, а не “воссоздавать реальность“. Второй момент, что занятно, перекликается с философским определением искусства и творчества. В целом, отбрасывание реальности за пределы области, доступной для камеры смартфона, чтобы тем мотивировать дорисовывание изображений средствами синтезирующего ИИ, это довольно сильная позиция, однако тут важно, в какую именно сторону повернётся трактовка в дальнейшем. Например, я год назад писал практически то же и про те же эффекты смартфонов Samsung на фотографиях:

Конечно, если подходить к вопросу в самом общем плане, то можно сказать, что всякая фотокамера, – тем более, цифровая в смартфоне, – лишь тем или иным способом демонстрирует результат некоторого процесса внутри камеры. В классической, плёночной фотографии – фиксируется (буквально) некоторый химический процесс превращения красителей, при этом, скажем, “чувствительность” можно изменять уже после того, как “фотонная” основа снимка воспринята веществами плёнки. Цифровые камеры используют иной процесс, более электрический, так сказать. Казалось бы, плёнка, в каком-то смысле, позволяет “дорисовать” несколько больше, чем сенсоры камеры, но тут в дело вмешивается “машинное обучение” со своими “методами улучшения”.

Если отбросить особенности определения “реальности” и связанные с этим концептуальные трудности фотографии, как вида искусства, – для случая массового использования смартфонов всё это так или иначе не применимо, – то простая бытовая проблема проявится в том, что фотографии из смартфонов не только принято повсеместно считать отражением реальных событий (что бы ту ни подразумевалось), так ещё и постоянно появляются всё новые сферы “цифровизации”, где снимкам, выполненным смартфоном, отводят ключевую, доказательную роль в автоматической обработке. Вспомните про все эти “фото с паспортом”, про дистанционное банковское обслуживание “по биометрии” (а там и без смартфонов “умные камеры” используются) и про другие, не менее занимательные, приложения.

Неплохо, если бы следом за многократными подтверждениями того, что смартфоны синтезируют картинки, а не “фиксируют реальность”, отказались бы и от придания этим картинкам автоматически статуса подлинных фотографий. Вот только в реальности ход опять окажется другим: будет заявлено, что внедрены методы “определения достоверности” и “детектирования изображений, сгенерированных ИИ”, а поэтому синтезирование отдельного потока “цифровой” “реальности”, с наращиванием всё новых слоёв, необходимо продолжать, усиливая регулирование.