新型发射器使用超高速“跳频”和数据加密技术,保护信号不被截获

今天,全球有超过80亿台设备连接在一起,形成了包括医疗设备、可穿戴设备、车辆、智能家居以及城市技术的“物联网”。到2020年,估计这一数字会上升到超过200亿台设备,全部在线上传和共享数据,通信安全成为重中之重。

这些设备容易受到黑客攻击的攻击,定位设备、拦截和覆盖数据、干扰信号并造成严重破坏。一种保护数据的方法称为“跳频”,它在随机、唯一的射频(RF)信道上发送每个包含数千个独立比特的数据包,因此黑客无法锁定任何给定的包。但是,对于数据量较大的包,跳跃只能是缓慢的,黑客仍然可以阻止攻击。

现在,麻省理工学院的研究人员已经开发出一种新型发射器,这款发射器利用称为体声波(BAW)谐振器的频率捷变设备在各种射频信道之间快速切换,并在每跳中发送一个数据比特的信息。

此外,研究人员还组合了一个通道发生器,每微秒选择随机通道发送诗句。最重要的是,研究人员开发了一种无线协议,与当今使用的协议不同,它支持超快跳频。

使用目前现有的发射器架构,人们将无法以低功耗高频传输数据,通过开发这个协议和射频架构,可以对人们所有的连接提供物理层安全性。

跳频:发射机根据与接收机共享的预定序列,在各种信道上发送数据。分组级跳频一次发送一个数据分组,一个数据包需要大约612微秒的时间才能在该通道上发送,但攻击者可以在1微秒内找到通道,然后堵塞数据包。

为了建立超快跳频方法,研究人员首先用一个基于BAW谐振器的荡器代替晶体振荡器 ,然后将输入频率划分为多个频率的组,利用额外的混频器组件将分频后的频率与BAW的无线电频率相结合,形成大量可以覆盖大约80个频道的新射频。

接着是随机化数据的发送方式。在传统的调制方案中,当一个发射机在一个频道上发送数据时,该频道将显示一个偏移量,接收器只简单地记录了频道的每个比特偏移量并解码相应的位。但这意味着,如果黑客可以查明载波频率,他们也可以访问该信息。

为了解决这个问题,研究人员设计了一个新系统,该系统每微秒可以产生一对独立信号,覆盖80通道频谱。根据与发射机的预设的共享秘钥,接收机进行一些计算来对该信道上发送的信息进行解码。由于信道选择是快速且随机的,并且没有固定的频率偏移,所以黑客永远不可能知道哪个频道将要发送哪个信息。

电科芯云

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