Dissertacao GersondeSouzaFaria Free

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  • 7/23/2019 Dissertacao GersondeSouzaFaria Free

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    GERSON DE SOUZA FARIA

    IDENTIFICAO DAS TECLAS DIGITADAS A PARTIRDA VIBRAOMECNICA

    Dissertao apresentada Escola

    Politcnica da Universidade de

    So Paulo para obteno do

    ttulo de Mestre em Engenharia

    So Paulo

    2012

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    GERSON DE SOUZA FARIA

    IDENTIFICAO DAS TECLAS DIGITADAS A PARTIRDA VIBRAOMECNICA

    Dissertao apresentada EscolaPolitcnica da Universidade deSo Paulo para obteno dottulo de Mestre em Engenharia

    rea de Concentrao:Sistemas Eletrnicos

    Orientador:Prof. Dr. Hae Yong Kim

    So Paulo2012

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    Este exemplar fo i revisado e alterado em relao verso original, sobresponsabilidade nica do autor e com a anuncia de seu orientador.

    So Paulo, de dezembro de 2012.

    Assinatura do autor ____________________________

    Assinatura do or ientador _______________________

    FICHA CATALOGRFICA

    Faria, Gerson de SouzaIdentificao das teclas dig itadas a partir da vibrao mec-

    nica / G.S. Faria. -- ed.rev . -- So Paulo, 2012.42 p.

    Dissertao (Mestrado) - Escola Politcnica da Universidadede So Paulo. Departamento de Engenharia de Sistemas Eletr-nicos.

    1. Redes de computadores (Segurana) 2. Processamentodigital de sinais 3. Reconhecimento de padres I. Universidade

    de So Paulo. Escola Politcnica. Departamento de Engenhariade Sistemas Eletrnicos II. t.

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    Agradecimentos

    Ao professor Hae Yong Kim pela seriedade e exigncia no processo de orientao,

    pelo constante estmulo e pela parceria real de trabalho.

    Aos professores Reynaldo Daniel Pinto e Miguel Arjona Ramirez pelas valorosas

    contribuies na banca de qualificao.Ao Departamento de Engenharia de Sistemas Eletrnicos da Escola Politcnica

    pela aprovao da apresentao dos resultados em congresso nacional.

    Capes, pela concesso de bolsa de estudo, no perodo de outubro de 2011 a

    outubro de 2012 totalizando R$16.050,00.

    Aos meus irmos Laercio e Alexandre, e ao Ivan Pagnossin pela pacincia nas

    enfadonhas sesses de tomadas de pressionamentos de teclas. Ao Ivan tambm pelas

    valiosas dicas de uso do LATEX.

    Aos meus pais, que, pais que so, raramente sabem ao certo o que seus filhos fazem

    (e dificilmente conseguimos explicar o que fazemos...) mas torcem para que tudo d

    certo.

    Ao professor Emilio Del Moral Hernandez, cuja disciplina Aplicao de Inteli-

    gncia Computacional e Tcnicas de Processamento de Sinais a Sistemas Sensores e

    Biossensores ensejou a realizao do experimento ATM, e ao Fernando Ginez, colega

    de pesquisa no mesmo.

    Ao Cludio Bordin pela disponibilizao do modelo de dissertao em LATEX.

    Ao CCE pela assistncia e suporte operacionais.

    Mimi Carolina (em memria), Ninoca Maria, Tita Tereza (em memria) e JolieMarie, que sempre estiveram presentes, em todos os momentos.

    E last but not least, Ana, pelo apoio constante, dedicao e carinho, sem os quais

    nada disso teria sido realizado.

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    They constantly try to escape

    From the darkness outside and within

    By dreaming of systems so perfect that no one will need to be good

    TS Eliot, citado por R. Anderson

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    Sumrio

    Introduo 1

    1 Descrio das Vulnerabilidades Exploradas 6

    1.1 Introduo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

    1.2 Teclados Mecnicos Genricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

    1.3 Terminais de Ponto de Venda (POS ou PIN-pad) . . . . . . . . . . . . 8

    2 Classificao de Sinais Unidimensionais - Abordagem Adotada 10

    2.1 Introduo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

    2.2 Notaes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

    2.3 Caractersticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

    2.4 Algoritmos de Aprendizagem de Mquina . . . . . . . . . . . . . . . 16

    3 Experimentos Realizados com Teclado Genrico (ATM) 18

    3.1 Montagem Experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

    3.2 Acelermetros e Sistema de Aquisio . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

    3.3 Obteno das Amostras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

    3.4 Caractersticas Utilizadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

    3.5 Resultados Experimentais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

    4 Experimentos Realizados com Terminal POS (PIN-pad) 224.1 Montagem Experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

    4.2 Experimento PIN-pad I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

    4.3 Experimento PIN-pad II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

    Concluso 35

    i

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    Lista de Figuras

    1.1 Teclado genrico de automao comercial utilizado em um dos ataques

    efetuados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

    1.2 Gerao atual de teclados mecnicos utilizados na maioria dos termi-

    nais bancrios de auto atendimento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

    1.3 Modelo genrico de PIN-pad, ou terminal POS. . . . . . . . . . . . . 8

    1.4 Exemplo de selo de deteco de violao utilizado para evidenciar a

    abertura de equipamentos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

    2.1 Dois pressionamentos da mesma tecla pela mesma pessoa podem ser

    bem diferentes. No grfico, a acelerao da componente zde um ace-

    lermetro para a tecla 0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

    3.1 Montagem do teclado e disposio e posicionamento dos acelerme-

    tros. A base uma placa acrlica com 5mm de espessura. . . . . . . . 19

    3.2 Exemplo de amostra da aquisio da tecla 1. Apenas o eixoz foi

    utilizado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

    3.3 O momento de inrcia do sistema ao redor de x menor do que ao

    redor dey, facilitando o reconhecimento de linhas. . . . . . . . . . . 21

    4.1 Layout do teclado do terminal POS utilizado. . . . . . . . . . . . . . 22

    4.2 Vista da parte inferior do terminal, sem a tampa de acesso aos conec-

    tores SAM, com a disposio dos acelermetros utilizados. . . . . . . 23

    4.3 Uma placa da plataforma aberta Arduino foi utilizada como sistema de

    aquisio. Para acomodar circuitos auxiliares e conectores para os ace-

    lermetros, uma placa suplementar foi montada sobre o Arduino. Para

    a converso de nveis (5V3.3V) do barramento I2C, dois transistores

    MOSFET foram utilizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

    ii

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    4.4 Uma placa da plataforma aberta Arduino foi utilizada como sistema

    de aquisio. Para acomodar circuitos auxiliares e conectores para os

    acelermetros, uma placa suplementar foi montada sobre o Arduino.

    Um circuito de converses de nvel (5V3.3V) com maiorthroughput

    (MAX3391) foi utilizado para o barramento SPI . . . . . . . . . . . . 26

    4.5 Os intervalos de amostragem dos dois sensores para a aquisio de um

    pressionamento bastante irregular e somente na mdia proxima ao

    valor nominal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

    4.6 Distribuio das ocorrncias de intervalos de aquisio de um dos sen-

    sores. A maior ocorrncia se d em 332s (aproximadamente 3012

    amostras/s) quando a frequncia nominal de trabalho de 3200 amos-

    tras/s (312s.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294.7 Estimativas de Densidade Espectral de Potncia Mdia (PSD) para os

    modos mesa e mo para o eixoz. . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

    4.8 Eixos principais dos momentos de inrcia do PIN-pad. mais fcil

    identificar colunas do que linhas porque o momento de inrcia no eixo

    Iy menor do que no eixo Ix. Nota: Este esboo no corresponde ao

    equipamento analisado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

    iii

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    Lista de Tabelas

    3.1 Taxas de reconhecimento em % obtidas no experimento ATM. . . . . 21

    4.1 Taxas de reconhecimento em % obtidas no experimento PIN-pad I,

    modo mesa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254.2 Taxas de reconhecimento em % obtidas no experimento PIN-pad II,

    modo mesa sem alinhamento temporal. . . . . . . . . . . . . . . . 30

    4.3 Taxas de reconhecimento em % obtidas no experimento PIN-pad II,

    modo mesa com alinhamento temporal. . . . . . . . . . . . . . . . 30

    4.4 Taxas de reconhecimento em % obtidas no experimento PIN-pad II,

    modo mo sem alinhamento temporal. . .