虛擬墻可提高無線安全性和性能

由達(dá)特茅斯學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組可能最終解決了如何廉價(jià)地改善多個(gè)房間的室內(nèi)空間的無線信號(hào)強(qiáng)度的問題。用于增強(qiáng)辦公室和家庭Wi-Fi信號(hào)的相同技術(shù)也可用于加強(qiáng)無線安全性。

該研究將于11月8日星期三在荷蘭代爾夫特的ACM BuildSys 2017上展出，它依靠3D打印技術(shù)生產(chǎn)出一種廉價(jià)的定制反射器，可將無線信號(hào)引導(dǎo)至用戶最需要的地方。

“通過這一單一解決方案，我們解決了困擾無線用戶的一系列挑戰(zhàn)，”達(dá)特茅斯計(jì)算機(jī)科學(xué)助理教授夏周說。“我們不僅加強(qiáng)了無線信號(hào)，還使這些信號(hào)更加安全。”

定制建筑物內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍對(duì)于用戶改善所需區(qū)域的信號(hào)接收同時(shí)削弱其他區(qū)域的信號(hào)至關(guān)重要。通過整形信號(hào)，用戶可以通過減少建筑材料和內(nèi)部布局的信號(hào)減弱影響來提高無線效率。

這樣的系統(tǒng)還可以通過將無線信號(hào)物理地限制在有限的空間中來增加現(xiàn)有的安全措施，例如加密，從而使攻擊者更加困難。這也可以減少干擾。

由于無線電信號(hào)與環(huán)境的復(fù)雜交互，實(shí)現(xiàn)改善無線性能的目標(biāo)在室內(nèi)尤其具有挑戰(zhàn)性。優(yōu)化無線信號(hào)的現(xiàn)有方法依賴于定向天線來集中信號(hào)，但是該設(shè)備要么難以配置，要么被高成本所困擾。

通過研究論文中提供的實(shí)驗(yàn)，該團(tuán)隊(duì)改進(jìn)了之前的研究，即在Wi-Fi接入點(diǎn)后面放置一個(gè)鋁制軟飲料罐，以加強(qiáng)一個(gè)方向的信號(hào)。目前的研究通過提出一種優(yōu)化反射器形狀的系統(tǒng)方法來概括這一想法，以實(shí)現(xiàn)更加發(fā)達(dá)的信號(hào)分布集。

在評(píng)估內(nèi)部布局和目標(biāo)區(qū)域以加強(qiáng)或削弱信號(hào)強(qiáng)度后，達(dá)特茅斯研究團(tuán)隊(duì)在無線路由器周圍放置了“計(jì)算優(yōu)化”的信號(hào)反射器。反射器僅由塑料和薄金屬層組成，將無線信號(hào)重定向到所需的覆蓋區(qū)域。

在針對(duì)信號(hào)強(qiáng)度和速度在兩個(gè)不同內(nèi)部測(cè)試該方法后，研究人員報(bào)告說，優(yōu)化的3-D反射器提供了許多好處，包括：強(qiáng)大的物理安全性，低成本和非專業(yè)用戶的易用性。

研究人員使用各種現(xiàn)成的Wi-Fi接入點(diǎn)測(cè)試了反射器，包括那些使用最新Wi-Fi協(xié)議802.11ac的接入點(diǎn)。

“通過簡(jiǎn)單的35美元投資并指定覆蓋要求，可以定制無線反射器，以超過成本高達(dá)數(shù)千美元的天線，”周說。

為了創(chuàng)建該技術(shù)，該研究設(shè)計(jì)了一種算法，該算法優(yōu)化反射器的3-D形狀以針對(duì)無線覆蓋。該團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了一種方法來模擬無線電信號(hào)如何在其環(huán)境中傳播和與物體交互。

通過關(guān)于特定內(nèi)部空間，無線接入點(diǎn)的位置和所需目標(biāo)區(qū)域的信息，系統(tǒng)僅在23分鐘內(nèi)計(jì)算出優(yōu)化的反射器形狀。研究人員發(fā)現(xiàn)，反射器可以在不需要信號(hào)的情況下將強(qiáng)度降低10 dB，并在需要時(shí)將強(qiáng)度提高6 dB。反射器也相對(duì)容易放置。

由于目前的設(shè)計(jì)受到靜態(tài)形狀的限制，研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在將研究由不同材料制成的反射器，以便當(dāng)內(nèi)部布局發(fā)生變化時(shí)，設(shè)備可以自動(dòng)調(diào)整其形狀。該團(tuán)隊(duì)還將研究更高頻段，如毫米波和可見光。