《自然》雜志網(wǎng)站在近日的報(bào)道中指出，佩戴在我們身體表面和嵌入人體內(nèi)的電子設(shè)備與日俱增，但如何讓它們安全有效地傳輸數(shù)據(jù)仍是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

　　湯姆坐火車要遲到了。但是，“屋漏偏逢連夜雨”，他不知道怎么去車站，情急之下，他跑到街角一個(gè)人潮涌動(dòng)的購物中心，快速拍了一些照片，然后上傳到社交平臺(tái)Instagram和臉譜上。隨后，他讓已經(jīng)聯(lián)網(wǎng)的隱形眼鏡下載一副地圖，告訴他如何去車站;同時(shí)，他還按下智能手表的按鈕，買了一張車票并獲得了站臺(tái)的信息。他的隱形眼鏡閃了一下，提醒他火車15分鐘之后開出，但地圖還沒有下載完。他焦急地四處觀望，對他的隱形眼鏡不斷高喊“刷新”。隱形眼鏡向他發(fā)出了提醒：“你感到焦慮，沒關(guān)系，放輕松，深呼吸?！钡?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)上的人實(shí)在太多，湯姆下載整幅地圖的希望幾乎破滅了。

　　這是穿戴式設(shè)備紛繁無序的一幕……

　　嚴(yán)陣以待 對付“攔路虎”

　　穿戴式設(shè)備或能讓真實(shí)世界與數(shù)字生活實(shí)現(xiàn)無縫對接。這些小玩意的數(shù)量與日俱增，五年之內(nèi)，可能會(huì)有約5億臺(tái)設(shè)備被穿戴在人身上甚至嵌入人體內(nèi)。目前，我們耳熟能詳?shù)脑O(shè)備大都是健康追蹤設(shè)備和智能手表等，這些設(shè)備會(huì)監(jiān)測我們的健康狀況并為在線服務(wù)提供入口。

　　但有些設(shè)備號稱能做更多事情，比如頭盔能在佩戴者心神意亂時(shí)進(jìn)行提醒;而腕帶則能通過震動(dòng)幫助人們戒煙。有些電子設(shè)備公司更是承諾，可以用穿戴式設(shè)備遞送藥物;治療一些癥狀或進(jìn)行醫(yī)療護(hù)理等。在癲癇病人發(fā)病初期發(fā)出警告的設(shè)備、幫助預(yù)防心臟病的設(shè)備以及幫助盲人導(dǎo)航的設(shè)備也蜂擁而至。

　　實(shí)際上，穿戴式設(shè)備的巨大潛能主要依靠它們獲得并生成的海量數(shù)據(jù)。這或許會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)問題：首先，找到更好的方法來將數(shù)據(jù)輸入和輸出;其次，保證所有信息的安全。研究人員和技術(shù)開發(fā)人員正在著力解決這兩個(gè)問題。

　　現(xiàn)在，包括汽車到烤面包機(jī)等在內(nèi)的設(shè)備都已聯(lián)網(wǎng)，對于帶寬的需求讓整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)不堪重負(fù)。僅僅去年，就有大約5億臺(tái)新設(shè)備開始通過手機(jī)無線通訊，與5年前相比，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的擁堵程度增加了25倍。不僅如此，穿戴式設(shè)備的出現(xiàn)還導(dǎo)致新的安全問題——從極度私人數(shù)據(jù)的濫用到追蹤人的活動(dòng)來惡意攻擊他們網(wǎng)絡(luò)行動(dòng)的涌現(xiàn)等。

　　馬里蘭大學(xué)網(wǎng)絡(luò)安全中心主任阿努潘·喬希說：“只要有新技術(shù)出現(xiàn)，我們就要開始暢想其可能會(huì)為我們營造的美妙新世界和其可能帶來的問題，這已經(jīng)成為一種陳詞濫調(diào)。但在穿戴式設(shè)備領(lǐng)域——更寬泛一點(diǎn)來說是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，我們真的正在邁入一個(gè)全新的時(shí)代，我們必須對這些問題嚴(yán)陣以待?！?/p>

　　多管齊下 紓解網(wǎng)絡(luò)擁堵

　　網(wǎng)絡(luò)技術(shù)公司思科的數(shù)據(jù)顯示，到2014年年底，全球移動(dòng)數(shù)據(jù)的流量為25億GB/月。其中，全球1億臺(tái)左右的穿戴式設(shè)備每月產(chǎn)生1500GB的數(shù)據(jù)流量，到2019年，這一數(shù)據(jù)可能會(huì)增加5倍。德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校電子工程系教授羅伯特·希斯表示，這些設(shè)備洶涌而來，而且，有越來越多人開始佩戴數(shù)據(jù)流量非常大的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔，未來很有可能造成網(wǎng)絡(luò)擁堵，特別是對非常重要的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生威脅。

　　為了解決網(wǎng)絡(luò)堵塞問題，奧巴馬在2010年指示國家電信和信息管理局與聯(lián)邦通訊委員會(huì)(FCC)合作，在未來10年內(nèi)，從現(xiàn)有的聯(lián)邦或非聯(lián)邦頻譜中騰出500MHz供無線寬帶使用——500MHz大約為無線寬帶目前可用頻譜數(shù)量的兩倍。但美國無線通訊和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)(CTIA)最近公布的報(bào)告表明，即便如此也還不夠。它們估計(jì)，從現(xiàn)在到2019年，為了滿足美國無線寬帶的使用需求，可能還需要增加150MHz的頻譜。而且，帶寬有限是一個(gè)全球性的問題，各國都在采用自己的方式試圖解決這個(gè)問題。比如，印度居民的上網(wǎng)帶寬僅為美國居民的十分之一，印度人要求頻率共享并開放目前給軍方的頻率;而英國政府則鼓勵(lì)大家使用陳舊的提供模擬信號的電視帶寬;使用這些頻率的首款智能設(shè)備網(wǎng)將于今年年底“橫空出世”。

　　通訊公司出于利益的考慮，需要更有效地利用頻率。一種方式是利用無線電波和電視頻道擁擠的部分。從一個(gè)人身上的所有穿戴式設(shè)備獲取的數(shù)據(jù)可能會(huì)流經(jīng)一個(gè)使用完全不同波段的人體無線局域網(wǎng)。隨后，僅僅一款設(shè)備使用這些更擁擠的波段來將所有數(shù)據(jù)傳到互聯(lián)網(wǎng)。然而，這本身也會(huì)產(chǎn)生問題，因?yàn)椴ㄩL越短，傳輸需要的能量越多而且越有可能被人體遮擋。為此，包括希斯在內(nèi)的研究人員正嘗試解決這些問題，如通過讓天線達(dá)到最優(yōu)來減少干擾以及能耗等。

　　另一種極富前景的想法目前由科學(xué)家們提出了：使用發(fā)光二極管(LED)將無線電通訊引入可見光領(lǐng)域。LED會(huì)發(fā)光，而且也可以承擔(dān)光接收器的功能，從而可以讓穿戴式設(shè)備相互通訊或直接同互聯(lián)網(wǎng)相連。嵌入了LED的穿戴式設(shè)備會(huì)感應(yīng)人的一舉一動(dòng)，并讓信息同房間內(nèi)已經(jīng)通過電線聯(lián)網(wǎng)的燈具通訊。盡管這一技術(shù)主要依靠可見光，但信號非常細(xì)微。瑞士應(yīng)用科學(xué)大學(xué)的電子工程師丹尼爾·普西尼里主要研究可見光通訊，他說：“LED閃爍得很快，人眼無法區(qū)分?！?/p>

　　英國愛丁堡大學(xué)電子通訊學(xué)院移動(dòng)通訊系主任哈拉爾德·哈斯主要研究移動(dòng)通訊，他計(jì)劃明年在醫(yī)院測試一種可見光系統(tǒng)。在這套系統(tǒng)中，病人將佩戴能監(jiān)測體溫的腕帶，并使用能同醫(yī)院的照明系統(tǒng)通訊的LED發(fā)送數(shù)據(jù)。

　　此外，科學(xué)家們提出的第三種解決辦法：讓人們身上佩戴的穿戴式設(shè)備相互發(fā)送信息而不是讓所有設(shè)備全部聯(lián)網(wǎng)。這個(gè)概念是第五代通訊系統(tǒng)(5G)的多層網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)?？茖W(xué)家們預(yù)計(jì)，到2020年，全球很多地方都能使用5G。在這套系統(tǒng)內(nèi)，在擁擠的人群試圖獲得同樣內(nèi)容(比如旅行信息)的地方，一臺(tái)設(shè)備承擔(dān)“種子”的角色，將數(shù)據(jù)發(fā)布給它所處網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備，這將大大減少數(shù)據(jù)被從互聯(lián)網(wǎng)下載的次數(shù)。

　　當(dāng)然，最富吸引力的辦法是大力推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，使設(shè)備變得更聰明，能知道何時(shí)以及如何使用通訊通道。這些“認(rèn)知無線電”可以發(fā)現(xiàn)未被使用的寬帶區(qū)域并見縫插針，提高通訊效率。為了讓每個(gè)波段發(fā)揮其最大的潛能，波段需要更加開放，如此一來，設(shè)備可能會(huì)利用已獲得授權(quán)的頻率進(jìn)行通訊，隨后在其他擁有更高優(yōu)先級的設(shè)備進(jìn)入時(shí)跳出這個(gè)頻段。盡管基于這一原則的技術(shù)已被使用了數(shù)十年，但“認(rèn)知無線電”技術(shù)能將效率提高到新的層次，而且，足夠聰明的設(shè)備會(huì)相互協(xié)商來分配這些可用的頻道。

　　認(rèn)知無線電的概念起源于1999年，其核心思想是這些認(rèn)知無線電具有學(xué)習(xí)能力，能與周圍環(huán)境交換信息，以感知和利用在該空間的可用頻譜，并限制和降低沖突的發(fā)生。加拿大曼尼托巴大學(xué)的電子工程師?？死贰ず钯愐虮硎?，認(rèn)知無線電擁有巨大的潛能，但它們在穿戴式設(shè)備領(lǐng)域的發(fā)展可能受制于目前缺乏可接受的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議。他說：“除非有標(biāo)準(zhǔn)，否則，不會(huì)有產(chǎn)品。目前，有科學(xué)家正在研究制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議?！?/p>

　　多措并舉 保障信息安全

　　今年1月份，有17.6萬人蜂擁至在拉斯維加斯舉辦的國際消費(fèi)電子展(CES)，其中幾款新奇的穿戴式設(shè)備吸引了觀眾的眼球，比如，一款名為“Pacifi-i”的安撫奶嘴能監(jiān)測嬰兒的體溫并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁改傅氖謾C(jī)上。另外一款放松神器Melomind智能耳機(jī)能監(jiān)測大腦的電波活動(dòng)，并發(fā)送到手機(jī)上，然后根據(jù)佩戴者的心情選擇最合適的音樂來幫助佩戴者放松。

　　Melomind公司將在年末于美國和歐洲上市該耳機(jī)，定價(jià)299美元，可兼容Android、IOS和WindowsPhone等系統(tǒng)。就目前來說，可穿戴設(shè)備主要以對用戶進(jìn)行檢測為主，但在數(shù)據(jù)分析無法到位的情況下，像Melomind公司這樣，通過音樂對用戶施加影響的方式，也是一種不錯(cuò)的選擇。

　　盡管穿戴式設(shè)備目前已成為很多人眼中的“香餑餑”，但很多人還是對其前景持懷疑態(tài)度。普西尼里說：“很多人僅僅將穿戴式設(shè)備看成玩具?！钡兄T多跡象表明，未來它們將發(fā)揮更大作用，尤其是在醫(yī)療領(lǐng)域。例如，穿戴式設(shè)備在監(jiān)測人體的生理機(jī)能方面的表現(xiàn)也日益突出，比如給大腦提供刺激，甚至可以注射藥物。但對于用戶來說，這些應(yīng)用也伴隨著潛在的危險(xiǎn)。

　　穿戴式設(shè)備革命面臨的另一個(gè)關(guān)鍵“攔路虎”是公眾對于數(shù)據(jù)安全和隱私泄露的擔(dān)憂。穿戴式設(shè)備會(huì)收集大量的用戶私人數(shù)據(jù)，而在一個(gè)“數(shù)據(jù)為王”的數(shù)字和信息時(shí)代，這引發(fā)了公眾的廣泛擔(dān)憂。調(diào)查表明，用戶擔(dān)心這些設(shè)備會(huì)侵犯他們的隱私，并將一些重要的數(shù)據(jù)泄露給商業(yè)機(jī)構(gòu)。

　　2014年，皮尤研究中心對1600名專家進(jìn)行了一個(gè)關(guān)于互聯(lián)網(wǎng)未來的采訪，很多人表達(dá)了同樣的憂慮。這項(xiàng)報(bào)告指出：“這是個(gè)數(shù)據(jù)無所不在的世界，人們擔(dān)心自己的隱私被泄露，也擔(dān)心自己對生活的掌控力越來越弱。”

　　這些擔(dān)憂并非空穴來風(fēng)，有很多事件也佐證了用戶的想法并加深了這種憂慮。比如當(dāng)Fitbit公司活動(dòng)跟蹤器的用戶允許人們可以公開獲得他們的活動(dòng)日志時(shí)，也無意中將其性生活大白于天下。2011年，F(xiàn)itbit公司認(rèn)識(shí)到了這一點(diǎn)，很快采取行動(dòng)解決了這個(gè)問題。

　　而另外一個(gè)事件則與目前炙手可熱的谷歌眼鏡有關(guān)，兩年前，谷歌眼鏡的“呱呱墜地”觸發(fā)了人們的擔(dān)憂，人們擔(dān)心用戶會(huì)在旁人不知覺的情況下為其照相。網(wǎng)絡(luò)安全中心的研究人員將這看成是天賜良機(jī)，他們打算開發(fā)一些能強(qiáng)化隱私保護(hù)的計(jì)算機(jī)代碼。為此，他們開發(fā)了一個(gè)有趣的FaceBlock應(yīng)用軟件，這個(gè)程序會(huì)將那些要求不被谷歌眼鏡拍到的人的臉部遮擋住。不過，要想這個(gè)程序起作用，谷歌眼鏡用戶必須安裝這一應(yīng)用程序。喬希說，如此看來，這樣的系統(tǒng)可靠地提供隱私保護(hù)的唯一方式是制造商們將其整合入硬件，他說：“我認(rèn)為谷歌會(huì)將這種屬性內(nèi)置進(jìn)每副谷歌眼鏡內(nèi)，如此一來，它將自動(dòng)遵守這些命令和要求。”

　　除此之外，人們也擔(dān)心自己的隱私泄露。盡管密碼正變得越來越普遍而且也越來越先進(jìn)，但有時(shí)候，有些低端的穿戴式設(shè)備并沒有使用密碼。

　　2014年，加州信息管理公司賽門鐵克稱，目前在市場上廣受追捧的監(jiān)測器等很多健康監(jiān)測設(shè)備很容易被追蹤到位置。而且，其中一些監(jiān)測器的密碼也很容易被破譯，這使它們更容易被攻擊。而且，即便一臺(tái)健康監(jiān)測器已經(jīng)被加密，但讓其聯(lián)網(wǎng)的智能手機(jī)或無線上網(wǎng)設(shè)備也可能成為一個(gè)弱點(diǎn)，因?yàn)檫@些智能手機(jī)或上網(wǎng)設(shè)備容易被惡意軟件攻擊。

　　佛羅里達(dá)國際大學(xué)的安全研究員波格丹·卡比納爾表示：“如果你沒有對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，那么，你絕對不安全?！笨ū燃{爾目前正與包括IBM的前雇員在內(nèi)的研究員合作，研究兩個(gè)廣受歡迎的低端穿戴式健康設(shè)備—Fitbit Ultra計(jì)步器和Garmin Forerunner腕表的安全漏洞。他們發(fā)現(xiàn)，通過冒充這兩款設(shè)備授信的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，就能愚弄這兩款設(shè)備，比如讓其上載錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，甚至包括一些毫無意義的數(shù)字，比如一天走了幾百萬步等。

　　研究人員也發(fā)現(xiàn)，他們可以將數(shù)據(jù)添加在這些追蹤器上，這會(huì)降低數(shù)據(jù)的精確度，而且，如果健康數(shù)據(jù)同保險(xiǎn)費(fèi)關(guān)聯(lián)的話，這很可能會(huì)成為一個(gè)問題。Fitbit公司對《自然》雜志表示，該公司已經(jīng)意識(shí)到了這個(gè)問題，在后面推出的產(chǎn)品會(huì)解決這個(gè)問題。

　　卡比納爾認(rèn)為，對于制造商來說，提高安全性會(huì)增加金錢成本、研發(fā)時(shí)間;會(huì)讓設(shè)備的體型變大從而增加能耗。不過，研究人員正努力讓成本最小化。卡比納爾在和同事研究了如何攻擊設(shè)備之后，他們開始想辦法為這些設(shè)備的安全“保駕護(hù)航”。為此，他們研發(fā)了SensCrypt，這款加密協(xié)議專門用于低能耗的健康追蹤器，能減少通訊成本。即使設(shè)備被偷并被篡改，它也能使用“對稱密鑰加密”方法來對付遠(yuǎn)程攻擊并提供某些安全保護(hù)。研究人員目前還無法將其用在Fitbit或Garmin設(shè)備上，因?yàn)檫@兩款設(shè)備使用閉源代碼，但他們已在開源的代理服務(wù)器上對這套系統(tǒng)進(jìn)行了測試。

　　比利時(shí)魯汶大學(xué)的密碼學(xué)家布拉特·普瑞尼爾說，盡管加密程度很高，但設(shè)備仍然很容易受到攻擊。普瑞尼爾專門研究旁道攻擊，在這些攻擊中，黑客通過探測能耗波動(dòng)來滲入移動(dòng)設(shè)備，并使用這些能耗波動(dòng)來獲得密鑰以及其他安全信息。

　　普瑞尼爾說：“這些攻擊可以在10到20米的范圍內(nèi)進(jìn)行，20年前，銀行卡就受到過這種攻擊，但預(yù)防這種攻擊的方式一直沒有在穿戴式設(shè)備尤其是植入醫(yī)療設(shè)備上使用?！?/p>

　　多家公司目前正嘗試通過配置生物識(shí)別設(shè)備，比如指紋識(shí)別設(shè)備和虹膜掃描設(shè)備來提高移動(dòng)設(shè)備和穿戴式設(shè)備的安全標(biāo)準(zhǔn)。但即便這些生物識(shí)別設(shè)備也并不安全，研究人員和黑客已經(jīng)通過實(shí)驗(yàn)證明，高清照相機(jī)能從遠(yuǎn)距離捕獲人的虹膜并使用手機(jī)上的照相機(jī)來盜竊指紋。

　　但普瑞尼爾表示，如果研究人員能夠研制出一些不那么容易被發(fā)現(xiàn)的加密方式的話，這些生物識(shí)別設(shè)備對加密大有裨益。比如，目前市面上已經(jīng)出現(xiàn)了一些穿戴式設(shè)備，授權(quán)用戶基于自己的心跳模式來做密碼。普瑞尼爾估計(jì)，從長遠(yuǎn)來看，用戶可以使用身體的內(nèi)部信號，比如DNA或內(nèi)部生物群落做穿戴式設(shè)備的密碼，如此一來，設(shè)備只有在密碼信息同主人非常接近時(shí)才能被解鎖。

　　利用這些安全改進(jìn)手段以及通訊網(wǎng)絡(luò)的升級措施，未來佩戴者在迷路時(shí)，穿戴式設(shè)備也能在擁擠的商場內(nèi)很好地工作。比如，湯姆會(huì)很容易獲得城市的地圖，而且也會(huì)放心地知道，他的私人數(shù)據(jù)已被安全地加密。

　　如此一來，湯姆甚至有充足的時(shí)間喝一杯咖啡，給設(shè)備充電，然后，再悠哉悠哉地到達(dá)車站。這并非某些對穿戴式設(shè)備非常狂熱的人構(gòu)想出的技術(shù)“烏托邦”，而是技術(shù)給我們帶來的可期的未來圖景。