物聯(lián)網(wǎng)起飛！　小心潛藏障礙

　　在2015年，可穿戴式裝置有望發(fā)展到超越健身腕帶以外的領(lǐng)域。Silicon Labs副總裁兼物聯(lián)網(wǎng)MCU與無線事業(yè)部總經(jīng)理Daniel Cooley表示，“你將會(huì)在醫(yī)療領(lǐng)域中看到更多的物聯(lián)網(wǎng)裝置?！边@一趨勢正推動(dòng)OEM尋找“更加精確的醫(yī)療級(jí)和電信級(jí)感測器中樞，”以便使這些裝置能夠正確判斷和評(píng)估什么是災(zāi)難性情形。

　　但OEM和MCU供應(yīng)商擔(dān)心的是誰將擁有哪些感測器融合演算法IP，以及這些演算法是否可以取得授權(quán)。或者，它們是否只能用在專門的感測器中樞上?Cooley直接將感測器中樞的競賽視為“IP地雷區(qū)”。

　　事實(shí)上，在2014年已有多家感測器公司投入了兼并與收購浪潮，為的是能將他們的演算法及其硬體平臺(tái)融合在一起。在最近的幾次收購中，InvenSense公司(收購Movea)以及Audience(收購Sensor Platforms)都取得了感測器中樞控制器，有能力和原先擁有授權(quán)協(xié)議的對手展開競爭，Massimini透露，“未來不太可能再進(jìn)一步擴(kuò)展授權(quán)了?！?/p>

　　一方面，“OEM廠商想要有更多的選擇，他們并不想只鎖定在一家供應(yīng)商。”另一方面，將融合演算法和感測器中樞整合于一如今已成為明顯的發(fā)展趨勢了。

　　為了試著抵制這一發(fā)展趨勢，美商亞德諾(ADI)、飛思卡爾(Freescale)、PNI Sensor和MEMS產(chǎn)業(yè)集團(tuán)(MEMS Industry Group;MIG)在去年11月成立了加速創(chuàng)新組織(Accelerated Innovation Community;AIC)，致力于為感測器提供開放來源演算法。

　　該組織的目的很明確。工程師不應(yīng)該“在每次想要增加或修改產(chǎn)品功能時(shí)都得重新開發(fā)通用演算法?！盡IG執(zhí)行總監(jiān)Karen Lightman表示，“利用引導(dǎo)式演算法的開放來源庫從根本上改變了開發(fā)典范?！?/p>

　　然而，這是否就是感測器融合競賽的最終答案仍有待觀察。感測器融合演算法可能是一個(gè)很大的陷阱，而MCU供應(yīng)商致力于尋找擁有合適演算法的理想合作夥伴這一趨勢仍會(huì)持續(xù)下去。

　　連網(wǎng)帶來安全風(fēng)險(xiǎn)

　　雖然Semico預(yù)期聯(lián)網(wǎng)裝置數(shù)量將在2020年達(dá)到360億個(gè)，但Tony Massimini提醒道：“這種新的市場機(jī)會(huì)也可能受到威脅?！?/p>

　　“在物聯(lián)網(wǎng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都存在著受惡意攻擊和重要資訊被攔截的漏洞?！彼赋?。

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　　恩智浦半導(dǎo)體(NXP Semiconductors)則著眼于物聯(lián)網(wǎng)安全性爭論的前端。物聯(lián)網(wǎng)的前提假設(shè)是“越來越多的裝置將連接到云端，并且在本地相互連接?！盢XP負(fù)責(zé)銷售與行銷的執(zhí)行副總裁Steve Owen表示，“其方法是透過配對或支付終端?！边@些裝置通常以無線方式連接，而非實(shí)體接觸。

　　這個(gè)前提聽起來很平常，但Steve Owen提醒道，它意味著“每個(gè)物件都將有機(jī)會(huì)與其它每個(gè)物件共用資料，”因此也使得這些資料或資訊可能“落入有心人或無權(quán)存取這些資料的消費(fèi)者手中”。

　　保護(hù)信用卡交易是一件很困難的事。保護(hù)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)路安全要求更深層且結(jié)構(gòu)化的思考，必須警覺其間的許多差異。

　　千萬別搞錯(cuò)。網(wǎng)際網(wǎng)路是一個(gè)龐大的復(fù)雜網(wǎng)路。Owen指出，“如果你遇到有人說他們已經(jīng)打造了十分安全的云端，你知道這當(dāng)然是不可能的。”

　　雖然一方面提醒“業(yè)界仍處于非常早期的階段，”但他認(rèn)為所謂的‘連網(wǎng)生活’如果未能認(rèn)真考慮安全性，就可能出現(xiàn)很多漏洞。例如，只是試著在遠(yuǎn)端控制家中的空調(diào)系統(tǒng)，不僅會(huì)在兩端裝置(智慧型手機(jī)和空調(diào))中為駭客建立可攻擊的介面，也可能在智慧調(diào)溫器、閘道路由器以及云端之間的每個(gè)物件形成攻擊介面。

　　那么，解決方案是什么呢?

　　“在交易兩端的每個(gè)裝置中安裝一個(gè)安全晶片。”他指出，“你應(yīng)該這樣做，因?yàn)檫@相當(dāng)于在應(yīng)用處理器旁的每個(gè)元件中加進(jìn)一個(gè)‘安全單元’，提供可防范攻擊裝置和交易所必備的安全性?！?/p>

　　這個(gè)安全單元將觸發(fā)與交易相對一端的通訊。一旦通過認(rèn)證，就可以透過在應(yīng)用處理器上執(zhí)行的專用安全軟體實(shí)現(xiàn)可信任的執(zhí)行環(huán)境。這個(gè)環(huán)境開啟了一個(gè)安全的通訊管道。

　　后端系統(tǒng)

　　Owen舉了一個(gè)磁條信用卡交易的例子。在美國，交易是透過永遠(yuǎn)連線的網(wǎng)路進(jìn)行的，這一網(wǎng)路也連接到后端系統(tǒng)。他認(rèn)為這些后端系統(tǒng)很容易受到攻擊。相反地，采用符合EMV(Europay、萬事達(dá)卡和VISA)組織標(biāo)準(zhǔn)的“晶片與接腳”將減輕這個(gè)問題。

　　但除非后端系統(tǒng)能從結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行更多考慮，否則與技術(shù)和安全性相關(guān)的問題將使得大型資料中心更易受攻擊。“從最近Target、Best Buy以及SONY等公司發(fā)生的事情就可以看到，具有諸多弱點(diǎn)的軟體本身就容易被攻擊和利用。”

　　高科技產(chǎn)業(yè)完全明白這只是為這個(gè)永不斷線的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代拉開了序幕。線上快速身份認(rèn)證聯(lián)盟(Fido)的成立就是一個(gè)很好的例子。參加該聯(lián)盟的Google、NXP和許多其他公司都正攜手合作開發(fā)相關(guān)的解決方案：讓使用者將密碼儲(chǔ)存在裝置之中，然后再用包括非接觸和生物等認(rèn)證技術(shù)進(jìn)行保護(hù)。

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　　FIDO U2F安全金鑰

　　企業(yè)市場中的一些重要廠商已經(jīng)開始朝這個(gè)方向發(fā)展，他指出。Google計(jì)畫讓員工使用根據(jù)Fido聯(lián)盟規(guī)范開發(fā)的安全USB金鑰。

　　至于需要多高的安全性以及安全措施應(yīng)該用軟體或硬體來建置等問題，則將取決于必須要保護(hù)的資料和/或技術(shù)的價(jià)值，Massimini認(rèn)為。

　　需要得到保護(hù)的裝置包括智慧型手機(jī)、PC、暖氣系統(tǒng)、家用路由器/閘道、智慧照明和交換機(jī)。由于安全性的層級(jí)不同，Owen認(rèn)為NXP專精于銀行卡、護(hù)照和交通卡等專業(yè)技術(shù)，能夠更高效地保護(hù)智慧家庭、連網(wǎng)汽車以及連接工業(yè)與企業(yè)環(huán)境的各個(gè)節(jié)點(diǎn)。

　　多協(xié)議、多頻段無線MCU在何方?

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　　物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中的無線技術(shù)

　　(來源：Digikey)

　　如果我們需要將裝置連接到網(wǎng)際網(wǎng)路，那么我們要問的第一個(gè)也是最明顯的問題是選用何種無線技術(shù)。在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中從來就不缺少無線連接技術(shù)，從藍(lán)牙低功耗(Bluetooth Low Energy)和CSRmesh到ZigBee、WiFi，甚至是LTE。不同技術(shù)的供應(yīng)商們都忙于自己的產(chǎn)品定位。

　　事實(shí)上，市場并沒要求這個(gè)產(chǎn)業(yè)必須選出一個(gè)贏家。OEM希望能有靈活的解決方案，在不同的應(yīng)用情境使用不同的無線技術(shù)，同時(shí)能讓彼此間相互通訊。

　　Silicon Labs的Daniel Cooley并不認(rèn)同這個(gè)看法，他說“還沒有人開發(fā)出多協(xié)議、多頻段的無線MCU?！?/p>

　　開發(fā)無線MCU有兩種途徑，Cooley指出。第一種是建立一個(gè)整合MCU和收發(fā)器的單模元件，它只執(zhí)行于一種協(xié)議(藍(lán)牙、ZigBee或?qū)Ｓ袇f(xié)議等)。第二種是利用軟體無線電(SDR)技術(shù)開發(fā)一種通用元件，可處理多種頻率、協(xié)議與調(diào)變方案。

　　第二種方法似乎非常理想，但“軟體無線電的功耗相當(dāng)大”，他提醒道。它必須利用高頻寬的無線電元件和DSP來處理調(diào)變機(jī)制。因此，他認(rèn)為，對于低成本、低功耗、以電池供電的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用來說，軟體無線電并不是一個(gè)很好的解決方案。

　　那么接下來該怎么辦呢?

　　Cooley指出，“也許還有其他折衷的方法能夠解決這種無線MCU挑戰(zhàn)，但在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中還沒有人能接手這個(gè)燙手山芋?！?/p>

　　市場上需要一種通用的多頻段多協(xié)議物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)單晶片(SoC)，它必須能以低成本和超低功耗處理多種無線協(xié)議。Cooley認(rèn)為這種物聯(lián)網(wǎng)SoC面臨的最大挑戰(zhàn)是射頻(RF)設(shè)計(jì)。

　　固定功能(單模)的無線元件比較容易設(shè)計(jì)，因?yàn)樗鼈兺ǔo需開發(fā)人員進(jìn)行配置和調(diào)整，Cooley指出?！叭欢?，物聯(lián)網(wǎng)SoC需要的是一種開發(fā)人員可配置的靈活解決方案，在提供卓越無線性能的同時(shí)，仍能滿足嚴(yán)格的無線輻射標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證要求。當(dāng)開發(fā)人員必須能夠控制多個(gè)系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，很難以SoC設(shè)計(jì)出能夠可靠作業(yè)的無線電元件?！?/p>

　　當(dāng)然，正如Semico的Tony Massimini所指出的，市場上有許多單模解決方案。但是，從市場的角度來看，要在單晶片中整合MCU和多協(xié)議多頻段收發(fā)器的通用物聯(lián)網(wǎng)SoC仍然是遙不可及的夢想。

　　然而，當(dāng)這一夢想成真時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)的所有可能性也就實(shí)現(xiàn)了。