通过身体的信息传输,其潜在的应用包括将信息安全发送到门锁、葡萄糖传感器及其他可穿戴医疗设备。

(图片来源于:Vikram Iyer/华盛顿大学)

引言

智能门锁等智能安全设备,往往是通过空中传输的无线电信号例如WiFi或者蓝牙,来传输来自手机的密码信息,这样很可能被人窃听,容易受到骇客攻击,从而被破解。然而,来自华盛顿大学的计算机科学家和电气工程师设计了一种方案,使用由消费电子设备上的指纹传感器和触摸板生成的低频信号,通过人体安全地传输密码信息


新技术简介

资深作者、华盛顿大学计算机科学和工程专业的助理教授 Shyam Gollakota,这么介绍这项技术:

“指纹传感器目前已经被作为智能手机的输入设备而广泛使用。而这个方案很酷的地方就是,我们首次展示了指纹传感器可以用来发送只局限在人体上传输的信息。”

这些“在身体上”的信息传输方法更加安全,提供了一种安全的传输方式,在与身体接触的设备例如智能门锁或者可穿戴医疗设备,以及向你索要密码验证身份的设备例如手机之间传递信息。


华盛顿大学的工程师,通过人体使用智能手机发送安全密码,并且通过智能密码锁开门。这些“在身体上”的信号传输使用了由手机指纹传感器产生的低频信号。

(图片来源于:华盛顿大学)

这项新型技术,使得利用了智能手机上指纹传感器或者笔记本电脑的触摸板,以一种新的方式传输数据,目前发表在9月份于德国召开的2016国际计算机协会关于普及和普适计算的联合会议(UbiComp 2016)上。

华盛顿大学电气工程专业的博士研究生、论文的合作领导作者 Merhdad Hessar说,

“例如,我要使用电子智能门锁打开一扇门,我可以触摸门把手,并且触摸我手机上的指纹传感器,将我的秘密凭证通过我身体传输过去,从而打开门,过程中而没有在空中泄露个人信息的风险。”

技术测试

研究团队在iPhone、其他指纹传感器、联想笔记本电脑的触摸板、Adafruit电容触摸板上测试了这项技术。


通过10个受测者的测试,在不同身高、体重和身体形状的人身上,产生有效的身体信号传输。系统也适用于运动的受测者包括行走,或者移动他们的膀臂时。

华盛顿大学电气工程专业的博士研究生、论文的合作领导作者 Vikram Iyer 说,

“我们展示了它可以在不同姿势例如站立,坐着或者睡卧情况下工作。我们也可以通过你的身体得到强烈的信号。接收者可以在任何地方,在你的腿上、胸部、手部,都可以工作。”


研究团队包括华盛顿大学电气工程系博士研究生Vikram Iyer (左),Mehrdad Hessar (右)和计算机科学和工程专业助理教授Shyam Gollakota(图中没有)。

(图片来源于:Dennis Wise/华盛顿大学)


原理介绍

这项研究的团队来自华盛顿大学网络和移动系统实验室。他们系统地分析了智能手机传感器,以理解哪些设备可以产生低于30兆赫的低频传输信号,从而可以有效通过人体,而不是通过空气传播。

研究人员发现,指纹传感器和触摸板产生的信号在2到10兆赫的范围内,采用电容耦合来感知你手指的位置,并且辨别形成独特指纹模式的脊和谷。

通常,传感器使用这些信号接收来自你手指的输入。但是,华盛顿大学的工程师设计了一种新方法使用这些信号作为输出。它们和包含在密码或者存取码中的数据向对应。鉴权身份的数据一旦进入智能手机,将通过你的身体安全传输到嵌入设备的接收器上,从而确认你是谁。

这个过程采用了一些列的指纹扫描来解码和传输数据。执行一个指纹扫描代表比特1,而不执行扫描代表比特0

团队在笔记本电脑触摸板上达到了每秒50个比特的比特率,在指纹传感器上达到了每秒25个比特。这个速度足够快,可以在几秒钟内,通过身体发送简单的密码和数字码到接收器。

技术应用和展望

这项技术,也可以用于医疗设备例如血糖监测或胰岛素泵的安全密钥传输,在发送和分享数据之前确认某人的身份。

研究人员称,这仅仅代表了第一步。如果指纹传感器制造商提供了他们软件更多的访问接口,数据则可以通过身体更快传输。

研究由英特尔普适计算科技中心,谷歌奖教金和美国国家科学基金会赞助。

参考资料

【1】Mehrdad Hessar, Vikram Iyer, Shyamnath Gollakota et al. Enabling On-Body Transmissions with Commodity Devices, Nature Communications (2016).  http://onbody.cs.washington.edu/files/bodycomm.pdf

【2】http://www.washington.edu/news/2016/09/27/secure-passwords-can-be-sent-through-your-body-instead-of-air/


新技术通过人体安全地传输密码:有效防止空中窃听
Tagged on: