世界遍布无需电池的小型设备,但它们并不安分守己。
窗边那枚太阳能传感器?擅长收集光线,同时可能泄露你的起居习惯。
本应力挽狂澜的水浸传感器?黑客可诱使其误报漏水,更甚者,令其彻底噤声。
就连在危险初现时发出警报的野火探测器,也可能被黑客强制离线。
这些设备持续供电时间短,难以及时接收安全更新;执行隐私规则消耗的能量,往往超出其负荷极限。无电池设备固然便捷,但一次系统故障,便可能招致背叛。
幸有Ozgur Ozmen守护我们。
这位亚利桑那州立大学(Arizona State University,ASU)富尔顿工程学院计算机科学与工程助理教授,专注于研究保护无电池设备的系统,这类设备正日益普及于家庭与办公场所。
他强调,“守护这些设备对隐私安全至关重要。医院、工厂及工业场景已广泛部署无电池设备。一旦遭黑客入侵,将引发重大安全漏洞。”
作为安全可信赖微电子中心(STAM Center)的研究员,Ozmen带领由ASU六大实验室组成的联盟,致力于培养学生投身微电子安全这一尖端领域。
在STAM中心,Ozmen为各年级学生打造研究实践平台,助其抵御日益精明的黑客攻击。
计算机科学专业大三学生Hui Zhuang正是受益者之一,她与Ozmen及博士生Nges Brian Njungle合作开发了基于密钥的无电池设备加密系统。
“我的危机意识总比常人强些。修读《计算机组成与汇编语言》课程时,我常思考系统被攻破的简易性及黑客可能造成的危害。”Hui Zhuang笑言。
这种警觉促使她投身课题研究:通过太阳能板供电的系列光传感器,模拟路灯与酒店的典型应用场景,构建设备间安全通信且抵御非法访问的系统。
研究聚焦三大方向:保障无电池设备通信安全、防止隐私信息意外泄露、防御能源供给干扰攻击。
随后,她将注意力转向确保这些设备仅在使用加密密钥时才能进行通信。
密钥如同高科技搅拌机,将可读文本转化为加密乱码(密文),唯授权用户可解码。
她深入研究了对称密钥(双方共享密钥,如秘密握手)与非对称密钥(公钥加密,私钥解密,如数字挂锁)两大体系。
Hui Zhuang解释,“目标是建立安全通信机制,确保设备传输的信息对无密钥者毫无意义。”
整个学期中,Hui Zhuang在新兴研究领域迎战多项技术难题:传感器对光线极度敏感、充电速率不均、运行时段不同步等现实问题接踵而至。
系统搭建完成后,她的成果亮相富尔顿本科生科研计划(Fulton Undergraduate Research Initiative, FURI)项目组成部分——2025年春季富尔顿工程学生研究博览会。

(从左至右)计算机科学博士研究生Nges Brian Njungle、计算机科学本科生Hui Zhuang,以及助理教授Ozgur Ozmen。团队展示其研究项目的成果。照片由Ozgur Ozmen提供。
Ozmen及其团队还撰写了一篇研究论文,该论文发表于近期在加利福尼亚州欧文市举行的信息物理系统与物联网周会议的《传感器安全与隐私研讨会》上。在这项工作中,Ozmen与加州大学欧文分校的计算机科学助理教授Habiba Farrukh进行了合作。
无电池设备将会持续存在,其益处是显而易见的。但Ozmen表示,要释放它们的全部潜力,我们必须重新思考在这个设备无法保证始终通电的世界里,我们应如何应对网络安全和隐私问题。
他说他为Hui Zhuang的工作感到自豪,并且对能为学生提供有影响力的研究机会感到兴奋。
Hui Zhuang希望团队的工作能为真实的人们带来切实的改变,打造无法被黑客入侵的家庭、安全的企业高管层以及经过传感器强化的工厂,在这些地方,安全与隐私不会随着灯光一同被关闭。
她也乐于继续做一名对技术持怀疑态度的技术专家。
“有时我会想,我们究竟怎么能信任技术呢?这就是为什么我喜欢亲自设计和测试我自己的东西。”她笑着说道。
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