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全球現在約有80億個聯網裝置,除了電腦以及行動裝置外,包括醫療、車輛、穿戴、智慧家庭與城市應用裝置形成了巨大的物聯網,這些無線聯網裝置容易受到駭客干擾訊號的攻擊。MIT現研發出了特殊的無線電發射器(Transmitter),能以隨機高速跳頻技術來防止駭客攻擊,以保護這些裝置的通訊安全並維持與低功耗藍牙相當的每秒傳輸量。

無線電攻擊的嚴重性比想像中的嚴重很多,駭客可以透過無線電定位、攔截或是覆寫資料。MIT的研究員Rabia Tugce Yazicigil提到,更嚴重的情況,在體內安裝胰島素幫浦或是心臟起博器的病人,可能遭有心人士攻擊生命受到威脅。而且駭客還能進行選擇性干擾,只對單個裝置發送攻擊資料封包,當所有裝置皆運作正常,只有一個裝置有問題,這種針對性攻擊通常會被認為是無線連接品質不好,而不容易被發現是攻擊行為。

要抵禦無線干擾攻擊,可以讓載波快速的在不同頻率間切換,這便是常見的跳頻技術,頻率切換的速度越快就越安全。發射器與接受器使用預先決定好的共享序列,在不同的頻道傳送資料,封包等級的跳頻技術會在80個頻道間跳換,一次傳送一個資料封包。而頻率切換的速度不夠快就容易受到攻擊,低功耗藍牙(Bluetooth Low Energy,BLE)發射器傳送一個資料封包要花612微秒的時間,Rabia Tugce Yazicigil表示,一個資料封包在頻道上傳輸太久,就有許多時間能遭受攻擊,駭客只要花1微秒就能鎖定攻擊頻道,接著發射大量資料包讓該頻道阻塞。

研究團隊表示,現有的發射器架構,無法以低功耗高速跳頻。MIT發表了全新的發射器能支援超高速跳頻,他們以體聲波(Bulk Acoustic Wave,BAW)振盪器取代石英振盪器,能夠快速的在無線射頻頻道間切換,每次切換傳送一個位元的資訊。不過這還不夠,如果頻道以固定模式切換的話還是容易受到駭客追蹤,因此研究團隊還加入了頻道產生器,每微秒隨機選擇傳送位元的頻道。

以低功耗藍牙模組來說,跳頻切換的偏移總是固定的正負250千赫,駭客的惡意接受器可以紀錄每個傳送位元的偏移,進而解碼相對應的位元,也就是說駭客只要能夠知道載波的頻率,他們也可以存取在上面傳輸的資訊。而為了解決這個問題,MIT這個新的傳輸器才需要使用頻道產生器,每微秒在80個頻道頻譜中產生一對獨立的頻道。Rabia Tugce Yazicigil表示,頻道是快速且隨機產生的,沒有固定的模式可追蹤,駭客無法得知切確的傳輸頻道,想要攻擊的話就只能亂猜了。

MIT的這個新發射器,結合了超高速跳頻以及隨機頻道技術,提供了無線傳輸更高的安全性,而在傳輸量上,在每微秒的跳頻頻率下,每秒可以傳輸1MB的資料量,與現在普及使用的低功耗藍芽相同。


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