物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域見證了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在日常生活中的巨大崛起。然而，由于缺乏安全性，社會(huì)壓力和政府行動(dòng)迫使設(shè)計(jì)師實(shí)施更強(qiáng)大的安全功能。邊緣計(jì)算有何幫助？為什么它會(huì)成為未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)的最終解決方案？

介紹

自推出以來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在全球范圍內(nèi)迅速發(fā)展，估計(jì)目前全球至少有200億臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。物聯(lián)網(wǎng)（internetofthings，簡(jiǎn)稱IoT）是一個(gè)相對(duì)論的新術(shù)語(yǔ)，互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的使用可以追溯到互聯(lián)網(wǎng)本身的創(chuàng)建。但物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)動(dòng)更關(guān)注傳統(tǒng)上不具備互聯(lián)網(wǎng)功能的簡(jiǎn)單設(shè)備（如傳感器和數(shù)據(jù)記錄器），這就是為什么物聯(lián)網(wǎng)被認(rèn)為是計(jì)算機(jī)、筆記本電腦和電話等標(biāo)準(zhǔn)互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算技術(shù)的一個(gè)獨(dú)立部門。

第一批物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備性質(zhì)簡(jiǎn)單，通常針對(duì)利基市場(chǎng)，包括基本的遠(yuǎn)程溫度和濕度記錄。由于所收集的數(shù)據(jù)本質(zhì)上是良性的（即不敏感），許多使用默認(rèn)密碼和未加密的消息傳遞協(xié)議的設(shè)備的安全性受到了最低程度的關(guān)注。由于最初物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量很少，再加上缺乏功能，這些設(shè)備就沒(méi)有受到安全專家、網(wǎng)絡(luò)罪犯和政府的注意。但隨著技術(shù)的進(jìn)步，設(shè)備變得更加智能，所收集的數(shù)據(jù)的性質(zhì)變得更加敏感，所有這些都發(fā)生了變化。

敏感數(shù)據(jù)的增加

得益于物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，人工智能技術(shù)得到了加速，這得益于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供了難以想象的數(shù)據(jù)量。人工智能系統(tǒng)被用來(lái)為許多現(xiàn)代任務(wù)提供動(dòng)力，這些任務(wù)在其他方面太困難或太多變化，傳統(tǒng)上無(wú)法使用if語(yǔ)句和切換案例來(lái)解釋每一種可能性。這些例子包括語(yǔ)音識(shí)別、圖像識(shí)別、智能搜索結(jié)果和個(gè)性化助手。如前所述，物聯(lián)網(wǎng)收集的第一批數(shù)據(jù)類型本質(zhì)上是良性的，包括溫度和濕度，可用于創(chuàng)建能夠?qū)@些環(huán)境刺激作出反應(yīng)的智能系統(tǒng)。但設(shè)計(jì)者很快意識(shí)到，隨著微控制器技術(shù)的進(jìn)步（例如，從8位ARM到32位ARM的轉(zhuǎn)變），可以收集到更復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型，包括音頻和視頻。這樣的系統(tǒng)可以用來(lái)創(chuàng)建先進(jìn)的人工智能物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，不僅可以收集周圍環(huán)境的數(shù)據(jù)，還可以將這些數(shù)據(jù)發(fā)送到基于云的人工智能系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)，并在未來(lái)提供更好的結(jié)果。例如，Amazon Echo是一種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，它向云系統(tǒng)提交口頭用戶請(qǐng)求，并對(duì)云系統(tǒng)進(jìn)行分析，以便執(zhí)行請(qǐng)求以及改進(jìn)人工智能以備將來(lái)使用。很快，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在全球范圍內(nèi)迅速爆炸，包括從加速度計(jì)、磁強(qiáng)計(jì)、運(yùn)動(dòng)傳感器、攝像機(jī)和麥克風(fēng)在內(nèi)的一系列集成功能。但這些設(shè)備的設(shè)計(jì)和投放市場(chǎng)的速度太快了，這就是網(wǎng)絡(luò)犯罪分子開始利用的地方。

盡管已經(jīng)有來(lái)自安全專家和其他行業(yè)管理機(jī)構(gòu)的警告，世界各地的管理機(jī)構(gòu)已經(jīng)開始引入規(guī)定，描述設(shè)計(jì)師應(yīng)該如何刪除那些讓他們的設(shè)計(jì)容易受到攻擊的功能。到目前為止，這些法規(guī)中的大多數(shù)都更關(guān)注刪除默認(rèn)密碼，但隨著時(shí)間的推移，這些規(guī)則可能會(huì)改變，以包括更多的功能，如強(qiáng)制加密、設(shè)備上的硬件安全以及設(shè)備退役時(shí)對(duì)安全的需要。然而，有一種新興技術(shù)可能有助于解決物聯(lián)網(wǎng)安全問(wèn)題：邊緣計(jì)算。

邊緣計(jì)算概論

目前，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備從其周圍環(huán)境收集數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)流式傳輸?shù)交谠频钠脚_(tái)上，該平臺(tái)可提供多種功能，包括數(shù)據(jù)查看、數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)處理。例如，一個(gè)先進(jìn)的家庭自動(dòng)化系統(tǒng)可能會(huì)在一個(gè)物業(yè)周圍安裝各種物聯(lián)網(wǎng)傳感器，這些傳感器的數(shù)據(jù)被傳輸?shù)交谠频姆?wù)中，該服務(wù)決定如何調(diào)整環(huán)境控制。使用云來(lái)執(zhí)行數(shù)據(jù)處理通常被稱為“云計(jì)算”，本質(zhì)上意味著數(shù)據(jù)處理是從負(fù)責(zé)收集數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備遠(yuǎn)程完成的。然而，邊緣計(jì)算是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備本身負(fù)責(zé)部分或全部數(shù)據(jù)處理的一部分。由于當(dāng)時(shí)技術(shù)的限制，早期的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備無(wú)法進(jìn)行邊緣計(jì)算，但隨著以同等價(jià)格引入功能強(qiáng)大的微控制器，本地物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以開始處理自己的數(shù)據(jù)。

邊緣計(jì)算的優(yōu)勢(shì)

與云計(jì)算相比，邊緣計(jì)算具有許多優(yōu)勢(shì)，包括安全性、延遲和可靠性。由于邊緣計(jì)算設(shè)備向基于云的系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)很少（如果有的話）。缺少傳輸意味著攻擊者需要直接進(jìn)入設(shè)備本身，而不是執(zhí)行中間人攻擊、對(duì)服務(wù)器本身的攻擊或欺騙服務(wù)器。同時(shí)也為設(shè)計(jì)人員提供了一個(gè)在加密的同時(shí)又能對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行安全保護(hù)的專用設(shè)備。邊緣計(jì)算設(shè)備還可以對(duì)敏感數(shù)據(jù)執(zhí)行部分處理，然后再將其發(fā)送到基于云的系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步處理，這有助于模糊數(shù)據(jù)，從而降低其對(duì)攻擊者的有用性。

在本地處理數(shù)據(jù)本身也意味著延遲顯著減少，這在需要快速結(jié)果的應(yīng)用程序（如自動(dòng)駕駛汽車）中非常有利。本地處理數(shù)據(jù)的能力也消除了對(duì)持續(xù)互聯(lián)網(wǎng)連接的需要，這有助于提高設(shè)計(jì)的可靠性。全球許多地區(qū)仍然受到互聯(lián)網(wǎng)可靠性的影響，也可能受到互聯(lián)網(wǎng)速度大幅波動(dòng)的影響。邊緣計(jì)算的使用有助于增加本地網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬，這可以改善其他服務(wù)，例如本地服務(wù)器和其他物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，從而增加單個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的最大設(shè)備數(shù)量（從而允許集成更多的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備）。

邊緣計(jì)算的缺點(diǎn)

雖然微型計(jì)算機(jī)的成本持續(xù)下降，但其性能顯著提高，但它們?nèi)匀槐缺阋说奈?a target="_blank">控制器貴，這使得低端微控制器更適合大規(guī)模生產(chǎn)的設(shè)備。同時(shí)，現(xiàn)代產(chǎn)品對(duì)人工智能的需求也進(jìn)一步限制了工程師的選擇，他們可能需要在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上安裝人工智能引擎來(lái)高效地運(yùn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

結(jié)論

邊緣計(jì)算為設(shè)計(jì)師提供了一種全新的計(jì)算模式，可以看到低延遲、高可靠性的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，可以將云計(jì)算的最佳功能與本地處理結(jié)合起來(lái)。安全引導(dǎo)和信任根（root of trust）等硬件安全特性將成為保護(hù)設(shè)備安全的關(guān)鍵技術(shù)，而AI引擎的加入將允許設(shè)備在本地執(zhí)行大部分?jǐn)?shù)據(jù)處理。但是，盡管邊緣計(jì)算設(shè)計(jì)者提供了許多安全優(yōu)勢(shì)，但仍然需要仔細(xì)考慮他們的設(shè)備如何處理敏感數(shù)據(jù)，如何可能被惡意使用，以及它們?nèi)绾尾粌H有助于保護(hù)用戶，而且在一個(gè)日益互聯(lián)的未來(lái)為世界舞臺(tái)做出貢獻(xiàn)。
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