[发明专利]一种基于空间磁场信号的智能手机设备的真机检测方法

说明书

本发明公开一种基于空间磁场信号的智能手机设备的真机检测方法。根据其物理不可克隆函数的性质，传感器的信号处理函数描述了其硬件所对应的系统响应特征，独立于测量的输入和输出，对于特定硬件的电气特征，可用于唯一标识一个物理设备。当用户运行某个APP程序时，会引发对周围环境的空间磁场信号的激励，这种激励可以被智能手机设备内部的磁性传感器所采集到。通过对提取的信号进行滤波，把过滤后的信号在进行特征提取。从中提取出只与硬件特征相关的物理指纹。并通过训练分类学习器区分出真机与虚拟机两大标签属性，将验证设备所提取的物理指纹与分类学习器的信息进行对比，从而对当前运行程序的设备进行真实性校验。

技术领域

本发明主要涉及智能手机设备的真机检测领域，主要研究基于物理不可克隆特征函数的性质，提取移动程序APP在不同的运行设备环境下的特征表现，实现对当前APP运行环境的真机检测方法。

背景技术

智能移动设备根据市场需求的改变、更新和换代，以此得到了质的提升。新需求催生新产物，根据人们需求设计的移动设备在生活中随处可见，其中常见的移动设备有：掌上游戏机、智能手机、移动手环、平板电脑等。在众多移动设备中，当属智能手机设备使用时长最长和应用范围最广。智能手机设备已经与人们的生活息息相关，应用于人们的各种生活场景。根据信息技术研究公司Gartner的最新预测，2021年全球在用设备(个人电脑、平板电脑和手机)总数将达到62亿台。2021年在用笔记本电脑和平板电脑的数量预计将比2020年增加1.25亿台。2022年全球设备装机量将达到64亿台，比2021年增长3.2％。

随着智能手机设备的科技发展，越来越多的便利性操作在手机上完成，智能手机设备赋予了更多的功能。不少攻击者通过虚拟机模拟真实设备进行操作。如何区分虚拟机设备和真实设备，是当前适应时代发展迫切需要解决的问题。

近年来，和空间磁场信号有关的研究和应用迅速发展，空间磁场信号的使用范围逐渐拓展，不再单一地运用于地磁的指南针，而且转为能源利用、信息载体、探测工具、测控定位、设备认证等多种领域的应用。应用领域的拓展给智能手机设备的真机检测提供了全新的思路和方向。由于运行设备在启动移动程序APP时，其硬件电路的交变电信号也会随之改变。由Maxwell方程组我们可以知道，电流的交变可以使其周围产生空间磁场信号的变化。一般来说，交变电流引发的空间磁场信号变化往往被认为是设备运行的噪声，然而，这些噪声却可以被磁性传感器接收并为智能手机设备的真机检测提供随机的信号或者信息熵。磁性传感器的普适性适用于目前市面上大部分的智能手机设备，所以不必再额外引入新的传感器来收集和处理信息。磁性传感器的普适性给智能手机设备的真机检测指明了新的研究道路，如何利用收集的信号让真机检测更安全、便捷和高效是当前智能手机设备的真机检测领域必须解决的难题。

发明内容

为了实现以上目的，我们提出了一种基于空间磁场信号的智能手机的真机检测方法。本发明实施方案是：首先，用户提前打开并启动内置在设备内部的真机检测程序，持续收集空间磁场信号。其次，当用户启动运行某项APP时刻，会引起周围环境的空间磁场信号的变化，该变化可以被运行设备内部的磁性传感器所采集到。以启动移动程序APP时刻为中轴，截取其前五秒和后五秒的信号片段，作为分析信号源。将收集到的信号进行处理分析，从中提取与构建出运行当前移动程序APP的设备物理指纹。最后，将提取到的物理指纹作为真机检测程序的分类学习器的输入，利用多种机器学习分类算法，使用分类器投票策略来决定最终的校验结果，以此来验证当前运行环境是否为真实手机设备。

我们的认证方法的思路在：

(1)根据其物理不可克隆函数的性质，通过启动APP时刻引发的空间磁场变化，传感器的信号处理函数描述了其硬件所对应的系统响应特征，独立于测量的输入和输出，对于特定硬件的电气特征，可用于唯一标识一个物理设备，以此来实现对当前移动程序APP的运行环境的检测，该方法无需引入额外的传感器硬件，可以普适于智能手机设备传感器不统一的情况。