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无线电波也能保护设备安全?新天线设计让黑客无计可施

2023-11-10 17:20:38 谢宇恒 阅读:
如果能通过一种方法对所有的数据信号进行定向调制,对除了特定方向之外的所有方向的信号都进行加扰,黑客就必须处于特定位置才能拦截到信号,这将极大的提高联网设备的安全性···

据相关机构预测,随着物联网(IoT)的不断发展,到2030年整个物联网将会有数以百亿计的联网设备进行数据交换,其中的安全问题不容小觑。常规的物理层安全策略主要是通过复杂的数学算法来进行加密,而现在有一种物理上的安全策略来保障联网设备的安全——通过无线电波或电磁波。5P8ednc

罗格斯大学的研究团队认为传统的物理层安全策略虽然能在一般情况下保障物联网设备的安全,但对于具有高级能力的黑客来说复杂的算法并非不可攻克,更何况物联网设备本身的软件和电池都受到限制,这就更让黑客有了可乘之机。而如果能通过一种方法对所有的数据信号进行定向调制,对除了特定方向之外的所有方向的信号都进行加扰,黑客就必须处于特定位置才能拦截到信号,这将极大的提高联网设备的安全性。5P8ednc

从这一原理出发,该研究团队设计制造了“space-time-modulated digitally coded metamaterial leaky wave antenna”(时空调制数字编码超材料漏波天线),其中:5P8ednc

  • “时空调制”中特别要指出的是“时间调制”也就是信号不仅可以定向的调制,而且信号的属性可以随着时间的推移而改变
  • “数字编码”即使用特定的代码或模式来改变或修改信号
  • “超材料”(MTM)是由亚波长晶胞元件组成的,其具有以透射和反射方式操纵电磁波的能力
  • “漏波天线”(LWA)是指它能够向多个方向发送无线电波,而无需物理改变位置。

这种超材料的特性可以让人们以各种方式操纵电磁波,从而形成可以重塑和重定向的信号束,而其他的功能特性则让天线能够“在空间和时间域”进行调制。5P8ednc

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研究团队制造了一个具有九个晶胞的时空数字编码MTM-LWA,每个晶胞都配备了用于控制基础状态的变容二极管,经过实验验证成功实现了信号的定向调制,基频主波束方向接收到的信号与所需角度相同,而高次谐波频率处的接收到的信号功率最小,并且比基频处的接收功率至少小10dB。5P8ednc

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单个晶胞的结构5P8ednc

相较于现有的定向调制结构,该设计不依赖于移相器或天线馈电结构,降低了硬件的复杂性,下一步的优化方向则主要集中在软件方面,一方面需要不断地提高调制速度,另一方面也需要不断地更新软件保障与最新的无线信道相匹配。5P8ednc

责编:Ricardo
谢宇恒
原机加工行业工程师,现Aspencore编辑,专注电子,关注未来。
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