无线数据传输

一剑飘香

无线数据传输

现今无线通信用于许多不同的应用中，用户不仅接受，且信任其为安全的通信方式。相比于有线解决方案，无线通信不可能发生诸如电缆断裂、电缆氧化、连接松动、电缆火灾、铜缆被盗、故意破坏或重接以及监控通信等安全风险。尽管如此，各种不同的无线技术在安全方面仍然有一些不容忽视的注意事项。


干扰检测


干扰设备可以在黑市中找到，也可以很容易地自行制造。干扰设备在被干扰目标的相同无线频谱上以尽可能大的功率传输随机码。在大多数情况下干扰设备是被禁止使用的。这些设备可能用来在超市停车场阻止汽车上锁、或打扰房屋的警报系统，出于安全原因，你的设备应能够确保其数据传输已成功完成。因此，你应该在通信过程中实施确认功能。此外，市场上还有已经带有干扰检测功能的无线产品。制造商Telit的所有蜂窝和GNSS模块(GPRS、UMTS、LTE等)都具有此功能。这些模块在检测到阻止其与移动网络运营商基站连接的干扰信号时，能够在本地通过紧急措施做出反应。


单向与双向


单向和双向是电子设备的两种通信方式。单向意味着一侧只有一个接收器，另一侧有一个发射器；一个典型的例子是汽车钥匙，汽车钥匙能够发送开/关等命令，以便汽车接收信息，但没有从汽车到钥匙的通信(例如汽车不会告诉钥匙已收到该指令)。另一个例子是无线电广播：一方是电台的广播员和发射器，另一方是听众和他们的接收器。双向通信则表示双方均包含接收器和发射器(即是收发器)；这种配置允许双工通信。


使用双向收发器有三个安全原因：首先是发送数据后，你可以收到确认数据包，以确保你的数据已被对方成功接收；这可确保你的通信伙伴已在范围内，并且没有发生任何干扰。使用收发器的第二个原因是交换安全密匙的可能性，以确保你将数据发送给正确的用户；你可以避免中间人攻击，以及建立加密连接以避免其它人可以收听。第三个原因是已经提到的，即是可以在传输数据之前通过使用接收器进行干扰检测。使用收发器还有其它与安全无关的优点，例如调整发射功率电平以节约能量，并且在接收出现问题的情况下自动重发数据包等。


有关频率和协议的一般安全策略


移动网络运营商已经购买了自己的频率范围，以提供GSM、LTE和其它服务。对于所有其它类型的常用无线技术，你将使用许可的免费和公共可用频率——所谓的工业、科学、医疗频段 (ISM频段)。蓝牙、Wi-Fi、ZigBee、ANT、SigFox、LoRa、Thread、RFID、NFC和所有其它已知技术均在这些频率范围内工作。在欧洲，用于标准应用的三种最流行ISM频段为433 MHz、868 MHz和2.4 GHz；你应该知道，这些频段允许的传输功率、可用带宽和允许的工作周期均有所不同，并且这些特性还会影响通信的安全性。


例如，868 MHz频带的带宽为600 kHz，而2.4 GHz频带的空间大约为 85 MHz；这意味着你通常可以在2.4 GHz的频率上并行建立更多的数据通道，以应对某些频率区域已被其它用户占用的情况。868 MHz频段的调节占空比比433 MHz频段更严格，这意味着对发送数据的持续时间有限制。一方面，如果你的占空比容量已经被使用，但你需要发送另一个重要的数据包，这可能会引起问题；但反过来说，如果你认为由于缺少限制而使用433 MHz会更好，那么请考虑一下，在另一个应用程序始终占用此频道时，你若要发送一个重要的数据包，会发生什么情况? 例如433 MHz耳机系统，可以永久在此频道上串播音频。


如果你使用流行的无线标准，上述提及的许多方面问题已经解决。基于IEEE802.15.4规范的2.4 GHz技术(如ZigBee、Thread和其它一些技术)使用16个通道，每个通道具有5 MHz调制，这使得它们可以抵抗小的信号干扰；Wi-Fi每个频道使用20 MHz，这更加稳健。传统蓝牙把相同的频率分配到79个频道，每个频率为1 MHz；为确保连接的稳定性，它每秒更换使用的频道1600次。这项策略确保蓝牙不会留在繁忙的频道上。低功耗蓝牙不会在未检测到干扰的情况下更改通道，但每通道使用2 MHz作为折中。


如果你想将设备连接到智能手机，便必须采用支持的协议，如蓝牙、Wi-Fi、ANT或NFC。但是，如果你只需几个设备之间能够彼此通信，你可创建自己的专有协议。从安全角度来看，这具有一些优点：你可以完全控制自己的网络。没有其它公司的设备能够使得你的网络中断或延迟。这就是公共建筑中的大多数无线烟雾探测器系统均使用供应商的秘密专有协议的原因。另一个优点是黑客要投入大量时间才可破解设备，减少了入侵的吸引力，因为大多数黑客更倾向于寻找更大的生态系统来破坏，原因是可通过成功的零日漏洞攻击(ZETA)来获得更大的商业利益。然而，创建自己的专有协议也可能变成缺点：如果你犯了一个错误，你会自招损失，而且必须自行解决。如果你选择一个标准化的协议，在安全问题曝光的时候，将会有一个庞大社群共同进行更新、制作补丁和修复。


结论：如果你使用标准化无线技术(例如蓝牙)，则无法自行选择其特性，你必须信任社群。但是，如果你想创建自己的专有无线技术，你应该了解通信系统中的七个ISO-OSI模型层。我们的建议是到欧洲电信标准协会(ETSI)网站检查规定，以了解不同ISM频段的优缺点。然后，你应该寻找经验丰富的专家来获取成熟和经过验证的软件。除了众所周知的无线技术外，儒卓力还可以帮助你了解来自RFDP8、ShockBurst、WDP、Gazell、SNAP®等协议的特性，或智能手机支持的ANTTM和ANT BLAZETM的特性。

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