物聯網見證了(le)互聯網技術融入日常生(shēng)活的戲劇(jù)性發展。然而，由于缺乏安全保障，社會壓力和政府行為(wèi)迫使工程師實施更強大的安全功能(néng)。邊緣計算(suàn)如(rú)何提供幫助？為(wèi)什(shén)麽它會成為(wèi)未來(lái)物聯網的最終解決方案？

　　介 紹

　　自推出以來(lái)，物聯網設備在全球爆炸式增長，估計全球至少有200億台。雖然物聯網（IoT）是一(yī)個(gè)相對的新(xīn)名詞，但(dàn)互聯網相關(guān)技術的使用可以追溯到互聯網本身(shēn)的誕生(shēng)。但(dàn)物聯網運動更關(guān)注的是傳統上(shàng)不具備互聯網功能(néng)的簡單設備（如(rú)傳感器(qì)和數據記錄器(qì)），這(zhè)就(jiù)是為(wèi)什(shén)麽物聯網被視(shì)為(wèi)獨立于計算(suàn)機、筆記本電腦和電話(huà)等标準互聯網計算(suàn)技術之外的一(yī)個(gè)部門。

　　最初的物聯網設備在本質上(shàng)很簡單，通常針對利基市(shì)場(chǎng)，包括基本的遠(yuǎn)程溫度和濕度記錄。由于正在收集的數據本質上(shàng)是良性的（即不敏感），因此對于使用默認密碼和未加密消息傳遞協議(yì)的許多設備來(lái)說(shuō)，很少會關(guān)注到其安全性。由于最初物聯網設備的數量很少，再加上(shàng)缺乏能(néng)力，安全專家、網絡罪犯和政府都沒有注意到這(zhè)些(xiē)設備。但(dàn)所有這(zhè)些(xiē)都随着技術的進步而改變，設備變得更加智能(néng)，所收集的數據的性質變得更加敏感。

　　敏感數據增加

　　物聯網領域的發展加快(kuài)了(le)人(rén)工智能(néng)發展，這(zhè)得益于物聯網設備提供的海量數據。人(rén)工智能(néng)系統正被用來(lái)為(wèi)許多現(xiàn)代任務(wù)提供動力，而這(zhè)些(xiē)任務(wù)本來(lái)就(jiù)很難或變化(huà)太大，無法用傳統的if語句和切換用例來(lái)為(wèi)每一(yī)種可能(néng)性進行編程。這(zhè)些(xiē)例子(zǐ)包括語句識别、聲音(yīn)識别、圖像識别、智能(néng)搜索結果和個(gè)性化(huà)助手。

　　如(rú)前所述，物聯網收集的第一(yī)批數據類型在本質上(shàng)是良性的，包括溫度和濕度，可以用來(lái)創建能(néng)夠響應這(zhè)些(xiē)環境刺激的智能(néng)系統。但(dàn)工程師們很快(kuài)意識到，随着微控制器(qì)技術的進步(例如(rú)，從8位到32位ARM的轉變)，可以收集更複雜的數據類型，包括音(yīn)頻和視(shì)頻。這(zhè)樣的系統可以用來(lái)創建先進的人(rén)工智能(néng)物聯網設備，不僅可以收集周圍環境的數據，還可以将這(zhè)些(xiē)數據發送到一(yī)個(gè)基于雲的人(rén)工智能(néng)系統，該系統可以從這(zhè)些(xiē)數據中學習，并在未來(lái)提供更好(hǎo)的結果。

　　例如(rú)，Amazon Echo是一(yī)種物聯網設備，它将用戶的語音(yīn)請求提交給一(yī)個(gè)雲系統，然後對該系統進行分(fēn)析，以執行請求并改進人(rén)工智能(néng)以供未來(lái)使用。很快(kuài)，物聯網設備在全球範圍内爆炸，包含一(yī)系列集成功能(néng)，從加速計、磁力計、運動傳感器(qì)、相機和麥克風(fēng)。但(dàn)這(zhè)些(xiē)設備的設計和投放(fàng)市(shì)場(chǎng)的速度實在是太快(kuài)了(le)，這(zhè)正是網絡罪犯開始利用的地方。

　　物聯網設計的變化(huà)速度以及對物聯網設備需求的突然增加，使得工程師們在創紀錄的時(shí)間(jiān)内扭轉了(le)産品的局面。再加上(shàng)政府無力應對瞬息萬變的市(shì)場(chǎng)，以及工程師的短視(shì)，市(shì)場(chǎng)上(shàng)的數十億台設備在處理(lǐ)高度敏感的數據時(shí)，安全措施不足。不久，網絡罪犯就(jiù)會利用物聯網設備的許多弱點來(lái)執行惡意活動，包括DDoS攻擊、加密挖掘、勒索和數據銷售。市(shì)場(chǎng)上(shàng)的設備要麽有默認密碼，要麽沒有密碼，要麽不使用加密的消息傳遞協議(yì)，要麽構建在不安全的矽技術上(shàng)，要麽保留應用程序空間(jiān)的管理(lǐ)權限（即固件将以完全處理(lǐ)器(qì)權限運行）。通過允許攻擊者輕松進入設備，然後利用其網絡連接獲得internet訪問或本地訪問（這(zhè)可能(néng)允許攻擊者進入同一(yī)網絡上(shàng)的服務(wù)器(qì)和其他設備），設備還可以暴露網絡。

　　盡管世界各地的安全專家和行業管理(lǐ)機構中的一(yī)些(xiē)人(rén)已經發出了(le)警告，他們還是開始引入一(yī)些(xiē)法規，要求工程師應該如(rú)何删除那些(xiē)讓他們的設計容易受到攻擊的功能(néng)。到目前為(wèi)止，這(zhè)些(xiē)法規中的大多數都更關(guān)注于删除默認密碼，但(dàn)随着時(shí)間(jiān)的推移，這(zhè)些(xiē)法規可能(néng)會改變，以包括更多功能(néng)，如(rú)強制加密、設備硬件安全以及設備停用時(shí)的安全需求。然而，有一(yī)種新(xīn)興技術可能(néng)有助于解決物聯網安全問題：邊緣計算(suàn)。

　　邊緣計算(suàn)簡介

　　目前，物聯網設備從其周圍環境收集數據，并将這(zhè)些(xiē)數據傳輸到一(yī)個(gè)基于雲的平台，該平台可以提供多種功能(néng)，包括數據查看、數據學習和數據處理(lǐ)。例如(rú)，一(yī)個(gè)先進的家庭自動化(huà)系統可能(néng)在一(yī)個(gè)物業周圍有各種各樣的物聯網傳感器(qì)，這(zhè)些(xiē)傳感器(qì)的數據被傳輸到一(yī)個(gè)基于雲的服務(wù)上(shàng)，以決定環境控制應該如(rú)何調整。使用雲來(lái)執行數據處理(lǐ)通常被稱為(wèi)“雲計算(suàn)”，這(zhè)本質上(shàng)意味着數據處理(lǐ)是由負責收集數據的物聯網設備遠(yuǎn)程完成的。然而，邊緣計算(suàn)是物聯網設備本身(shēn)負責部分(fēn)或全部數據處理(lǐ)的一(yī)部分(fēn)。由于當時(shí)的技術限制，早期的物聯網設備無法進行邊緣計算(suàn)，但(dàn)随着以同等價格引入的強大的微控制器(qì)，本地物聯網設備可以逐漸開始處理(lǐ)自己的數據。

　　邊緣計算(suàn)的優勢

　　邊緣計算(suàn)與雲計算(suàn)相比有很多優勢，包括安全性、延遲和可靠性。由于邊緣計算(suàn)設備很少向基于雲的系統傳輸數據(如(rú)果有的話(huà))，敏感數據很少受到潛在攻擊源的影響。缺乏傳輸意味着攻擊者需要直接進入設備本身(shēn)，而不是執行中間(jiān)人(rén)攻擊、攻擊服務(wù)器(qì)本身(shēn)或欺騙服務(wù)器(qì)。将數據保存在設備本地還為(wèi)設計人(rén)員(yuán)提供了(le)更多的機會，以便通過使用内存加密和專用的安全硬件來(lái)收集數據，從而保護數據。邊緣計算(suàn)設備也(yě)可以對敏感數據進行部分(fēn)處理(lǐ)，然後将其發送到基于雲的系統進行進一(yī)步處理(lǐ)，這(zhè)有助于模糊數據，從而降低(dī)其對攻擊者的有用性(即，一(yī)個(gè)經過訓練的神經網絡遠(yuǎn)沒有攝像頭的可視(shì)數據敏感)。

　　将數據本身(shēn)本地處理(lǐ)到設備上(shàng)也(yě)意味着延遲大大減少，這(zhè)對于需要快(kuài)速結果的應用程序(如(rú)自動駕駛汽車)非常有益。本地處理(lǐ)數據的能(néng)力也(yě)消除了(le)持續的互聯網連接的需要，這(zhè)有助于提高設計的可靠性。全球許多地區仍受到互聯網可靠性的影響，互聯網速度也(yě)可能(néng)出現(xiàn)大幅波動。邊緣計算(suàn)的使用有助于增加本地網絡的可用帶寬，從而改善其他服務(wù)，如(rú)本地服務(wù)器(qì)和其他物聯網設備，從而增加單個(gè)網絡上(shàng)的設備的最大數量(從而允許集成更多物聯網設備)。

　　邊緣計算(suàn)的缺點

　　雖然微控制器(qì)的成本持續下(xià)降，而其性能(néng)卻顯著提高，但(dàn)它們的價格仍然高于廉價的微控制器(qì)，這(zhè)使得低(dī)端微控制器(qì)更适合大規模生(shēng)産的設備。法規的引入也(yě)使得使用具有高級功能(néng)所需處理(lǐ)能(néng)力的中端設備變得更加困難，因為(wèi)它們可能(néng)缺乏硬件安全性，所以會使它們暴露在外。同時(shí)，現(xiàn)代産品對人(rén)工智能(néng)的需求也(yě)進一(yī)步限制了(le)工程師在物聯網設備上(shàng)使用人(rén)工智能(néng)引擎來(lái)高效運行神經網絡的選擇。

　　結 論

　　邊緣計算(suàn)為(wèi)工程師提供了(le)一(yī)種全新(xīn)的計算(suàn)模式，我們可以看到低(dī)延遲、高可靠性的物聯網設備可以将雲計算(suàn)的最佳特性與本地處理(lǐ)結合起來(lái)。安全引導和根源可靠性等硬件安全特性将成為(wèi)保護設備的關(guān)鍵技術，而且包括AI引擎等将允許設備在本地執行大部分(fēn)數據處理(lǐ)。但(dàn)是，盡管邊緣計算(suàn)工程設計人(rén)員(yuán)提供了(le)許多安全優勢，但(dàn)仍然需要仔細考慮他們的設備如(rú)何處理(lǐ)敏感數據，如(rú)何可能(néng)被惡意使用，以及他們如(rú)何做到不僅保護用戶，而且在一(yī)個(gè)更加互聯的未來(lái)為(wèi)世界舞台做出貢獻。

　　作(zuò)者：秦天钰

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