产业多元化发展使物联网 (IoT) 业者得以拥有盈利空间，不少企业正试图增加市场覆盖、以适当方式共同创造并获取经济价值。IBM 豪砸逾 300 亿美元收购开源先驱 Red Hat 以及电信商转向网络功能虚拟化 (NFV)，似乎正在为此做出最佳时代批注。大众熟知的无线局域网 (WLAN) 为抢食 IoT 商机，近几年亦在联机设定操作与传输技术本质做出不少变革；去年夏天新出炉的 IEEE 802.11ax 对此有诸多修正，更适合用于 IoT部署，Wi-Fi Easy Connect 功能就是一例，可简化 Wi-Fi 设备与＂无显示器＂装置配对的过程。
802.11ax、BLE mesh，与 IoT 更亲近了！
这是个很实用而亲民的举措，因为很多物联网装置并未配备显示屏幕。从此，用户可通过类似保护设置 (WPS) 按钮或从智能手机扫描设备 QR Code 轻松联机。另为解决大量设备连接到现有网络导致壅塞，必须部署更多接入点可能出现干扰、增加分组错误率的问题，802.11ax 还具备以下特点，对环境中障碍物的抵抗力或优于 5G 网络：
1. 空间重用：CSMA / CA 具有冲突避免的载波侦听多路访问、保守 CCA (清除信道评估) 和高传输速率的组合使用允许在某些场景有限的空间重用；
2. 时间效率：CSMA / CA 可缩短节点每次访问信道的时间；
3. 频谱共享：引入动态混淆和 MU-OFDMA，改善频谱占用分散、相邻 WLAN 效率低下和干扰；
4. 多个天线：上、下行链路皆支持 MU-MIMO (多用户多输入多输出)，允许多个用户同时下载和上传数据。
这是个很实用而亲民的举措，因为很多物联网装置并未配备显示屏幕。从此，用户可通过类似保护设置 (WPS) 按钮或从智能手机扫描设备 QR Code 轻松联机。另为解决大量设备连接到现有网络导致壅塞，必须部署更多接入点可能出现干扰、增加分组错误率的问题，802.11ax 还具备以下特点，对环境中障碍物的抵抗力或优于 5G 网络：
1. 空间重用：CSMA / CA 具有冲突避免的载波侦听多路访问、保守 CCA (清除信道评估) 和高传输速率的组合使用允许在某些场景有限的空间重用；
2. 时间效率：CSMA / CA 可缩短节点每次访问信道的时间；
3. 频谱共享：引入动态混淆和 MU-OFDMA，改善频谱占用分散、相邻 WLAN 效率低下和干扰；
4. 多个天线：上、下行链路皆支持 MU-MIMO (多用户多输入多输出)，允许多个用户同时下载和上传数据。
图1：OFDM (11 ac MU-MIMO) vs. OFDMA (11ax MU-MIMO)
资料来源：https://www.cisco.com/c/dam/en/us/products/collateral/
除了广域网，历史悠久的蓝牙 (Bluetooth)，因为已从最初单纯的点对点传输，进化到一对多、多对多连接，亦入列 IoT 无线传输主要技术之一，在小范围的消费电子尤具竞争力；2009 年问世的蓝牙低功耗 (BLE)，即是针对小型物联网应用而来。藉由增加调制指数和限制负载密集型／功耗密集型数据，将功耗降低 95～99%；信息加密升级到 128 位 AES-CCM，是将 BLE 拓朴结构推向低功率节点的先决条件；而蓝牙技术联盟 (SIG) 于 2017 年颁布网状网络 (Mesh) 规范后，其＂自我修复＂特性更成为多对多连接的关键转折点。
考虑到家电等消费产品更为形色不一、更难达到互操作性，日前蓝牙技术联盟宣布成立＂智慧家庭小组＂(Smart Home Subgroup)，旨在为智慧家庭及其相关应用开发更多元的蓝牙 mesh 模型规格，以构成网状网络应用层并定义连接至蓝牙 mesh 网状网络中的装置行为，促进跨厂牌的互操作性。全球已有 60 家以上的企业会员加入新成立的智慧家庭小组，包括：阿里巴巴、GCT半导体、利尔达科技、联发科技、美的集团 IoT 公司、Nordic 半导体、Novel Bits、S-Labs、泰凌微电子、新思科技、UL 检测服务以及小米等。
卫星通信为 M2M 挹注能量，信息整合更全面
自推出以来，至少有 105 款由各大芯片、堆栈、零组件和终端产品供货商所推出具备蓝牙 mesh 连网的产品已经认证合格。相对的，超远距、超大带宽、超广覆盖的卫星通信市场亦值得留意；ResearchAndMarkets 统计，在天气信息、科学研究、电信、多媒体通信、娱乐和导航带动下，2017 年全球卫星机器对机器通信 (M2M) 物联网市场产值为 6.173 亿美元，美国因卫星发射次数最多、为服务提供商带来丰厚营收，市占最高。预计 2018～2023 年，卫星 M2M 市场的 CAGR 为 32.58%，成长动能将从北美移至亚太区。
自推出以来，至少有 105 款由各大芯片、堆栈、零组件和终端产品供货商所推出具备蓝牙 mesh 连网的产品已经认证合格。相对的，超远距、超大带宽、超广覆盖的卫星通信市场亦值得留意；ResearchAndMarkets 统计，在天气信息、科学研究、电信、多媒体通信、娱乐和导航带动下，2017 年全球卫星机器对机器通信 (M2M) 物联网市场产值为 6.173 亿美元，美国因卫星发射次数最多、为服务提供商带来丰厚营收，市占最高。预计 2018～2023 年，卫星 M2M 市场的 CAGR 为 32.58%，成长动能将从北美移至亚太区。
联网汽车、银行和零售终端为增长主力。在 L、Ku、Ka 和 S (含 X 和 C 波段) 四大频段中，L 波段产值最高，未来五年 CAGR 亦最高。与此同时，第三方商业 IoT 平台正快速增长，企业和公共部门是最大客户。技术研究公司 ReportLinker 将平台服务分为三类：设备管理和控制、应用启用和网络连接管理平台。伴随技术进步，多数供货商逐渐转向水平模块化平台，可集成为一个完整的端到端解决方案，将在商业和工业物联网 (IIoT) 广泛应用，包括：医疗保健、汽车、车队管理和地方政府的智慧城市计划，市场正逐步从新概念原型转向＂需求实现＂阶段。
然而，去中心化的 IoT 世界让信息整合更趋复杂，促使开发者积极利用开发软件套件 (SDK) 或应用程序编程接口 (API) 消弭互操作性隔阂。开放互连基金会 (OCF) 一直在这条路上努力不懈，而他们所发布的 1.0 规范亦在去年 11 月获得 ISO / IEC JTC 1 认可，将 OCF 标准列入 ISO / IEC 30118 (第 1-6 部分)。OCF 最新的 2.0 规范更进一步将公钥基础结构 (PKI) 和云端管理功能结合，为生态系统定义一系列安全和原生网络协议；当中两个开源标准——IoTivity 和 IoTivity Lite，稍晚亦将提交 ISO / IEC JTC 1 认证。
6LoWPAN 不需＂转译＂，就能直通 IP 网络
不过，要让 M2M 对接互联网协定 (IP)，对有限的电池容量和低功耗传感器／设备来说仍是一大负荷，因而促成＂6LoWPAN＂标准的兴起——望文生义，它是最新版 IPv6 和低功耗无线个人局域网络 (LoWPAN) 的复合字，以确保 ZigBee (IEEE 804.15.4)、BLE、Z-Wave 等任何低功率无线电可与互联网通信。在 6LoWPAN 问世前，这些低功耗感测设备须借助网关 (Gateway) 的复杂应用程序＂转译＂、在 IP 堆栈的链路和开放系统互连 (OSI) 模型的网络层之间额外添加适配层，才能进行 IP 传输、连到云端平台。
不过，要让 M2M 对接互联网协定 (IP)，对有限的电池容量和低功耗传感器／设备来说仍是一大负荷，因而促成＂6LoWPAN＂标准的兴起——望文生义，它是最新版 IPv6 和低功耗无线个人局域网络 (LoWPAN) 的复合字，以确保 ZigBee (IEEE 804.15.4)、BLE、Z-Wave 等任何低功率无线电可与互联网通信。在 6LoWPAN 问世前，这些低功耗感测设备须借助网关 (Gateway) 的复杂应用程序＂转译＂、在 IP 堆栈的链路和开放系统互连 (OSI) 模型的网络层之间额外添加适配层，才能进行 IP 传输、连到云端平台。
6LoWPAN 将 TCP IP 报头压缩成小封包，借用户封包协议 (UDP) 消除感测网络上各种设备之间、IP 报头中的冗余或不必要的网络级信息，借助边缘路由器的协议堆栈，允许 IEEE 802.15.4 网络发送及接收 IPv6 分组，让所有智能设备都可直接连接到 IP 网络并通过行动装置控制。IEEE 802.15.4 承载 2.4GHz 无线电收发器信息，近似 Wi-Fi 频段、但传输和接收功率只需它的 1% 左右，低功耗传感器通常可访问少于 1mW 的无线电；且这些通信协议乃是基于 IP 开放标准堆栈，节点设备之间的无线信号干扰将大幅减少。
为确保 6LoWPAN 应用程序的安全性，在 TCP 之上运行的传输层安全性 (TLS) 亦是基于 UDP 协定。然须留意的是，这需要有制作 OSI 模型、调整应用层，以及在网域新增、移除、移动传感器节点的能力奥援，以正确配置并应对后续更新。相中上述需求缺口，有半导体供货商祭出可编程 IPv6 通信模块和整合平台因应，供开发者选择 IPv6 固件堆栈。以往，许多 IoT 解决方案供货商着眼于商业考虑，会刻意采取专有的技术架构；但各式底层协议、传感器、设备乃至边缘／云端应用的百花齐放，＂开放、共享、混搭＂已然势不可挡。
凡联网必有风险，资安需求有增无减
紧接着，就是资安风险；趋势科技日前即揭露 MQTT (消息队列遥测传输) 和 CoAP (约束应用协议) 两个当红 M2M 协定的设计缺陷和漏洞——短短四个月内就有超过 2 亿条 MQTT 和 1,900 万条 CoAP 信息经由管理器／服务器外泄！虽然 MQTT 可一对多通信并确保服务质量及信息传递、适用于任务关键型 (mission critical) 通信，而 CoAP 是从微型传感器等低功率终端节点收集遥测数据的首选，但实测发现：，恶意攻击者只需使用简单的＂关键词搜索＂就能获得想要的生产数据、识别资产／人员／技术等隐私，甚至发动针对性的攻击行动。
紧接着，就是资安风险；趋势科技日前即揭露 MQTT (消息队列遥测传输) 和 CoAP (约束应用协议) 两个当红 M2M 协定的设计缺陷和漏洞——短短四个月内就有超过 2 亿条 MQTT 和 1,900 万条 CoAP 信息经由管理器／服务器外泄！虽然 MQTT 可一对多通信并确保服务质量及信息传递、适用于任务关键型 (mission critical) 通信，而 CoAP 是从微型传感器等低功率终端节点收集遥测数据的首选，但实测发现：，恶意攻击者只需使用简单的＂关键词搜索＂就能获得想要的生产数据、识别资产／人员／技术等隐私，甚至发动针对性的攻击行动。
市调公司 Grand View Research 预测到 2025 年，IoT 安全市场规模将达 98.8 亿美元，此间年复合成长率为 29.7%。其中，专业服务将保持市场主导地位、达到 21.1 亿美元的水平，应用安全类型的成长率最高、达 33.5%。采用云端储存机密数据、自带设备 (BYOD) 正在增加数据安全隐忧。例如，黑客攻击太阳能电池板系统企图控制电力供应、入侵企业／居家监控系统窥探隐私或医疗保健装置窃取敏感数据，或恶意干扰、关闭高速行驶中的智慧车等；企业／组织数据库若不慎遭骇，更可能因泄密数据而导致重大损失。
图5：防止源于应用、云端、终端、网络等诈欺和破坏之高涨需求，为 IoT 资安市场注入动力
资料来源：https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/
系统整合商建议：
1.安全设计应追溯至基础的微控制器 (MCU) 组件设计；
2.每个开放端口都是潜在的攻击点，应避免不必要的开启、或适时主动关闭每个开放端口和可用协议；
3.设备和云端平台之间的所有通信皆须加密，以确保机密性、完整性和真实性；4.有源监控设备固件和云服务中已知漏洞的依存关系，GitHub 和其他服务提供商可协助完成此过程；
5.使用网络分段和不可变的基础架构保护云端平台，亦便于快速替换可疑服务器；6.启用或要求多重身份验证。
1.安全设计应追溯至基础的微控制器 (MCU) 组件设计；
2.每个开放端口都是潜在的攻击点，应避免不必要的开启、或适时主动关闭每个开放端口和可用协议；
3.设备和云端平台之间的所有通信皆须加密，以确保机密性、完整性和真实性；4.有源监控设备固件和云服务中已知漏洞的依存关系，GitHub 和其他服务提供商可协助完成此过程；
5.使用网络分段和不可变的基础架构保护云端平台，亦便于快速替换可疑服务器；6.启用或要求多重身份验证。
善用加密、认证、安全分析防微杜渐
新一代 Wi-Fi 无线网络加密通信协议 WPA3 亦为以前开放、未加密的 Wi-Fi 网络赋予更高的安全性，让使用者获得高级加密标准 (AES) 好处并实施＂同步身份验证＂(SAE)。Wi-Fi 联盟于去年 6 月推出 WPA3-Personal 认证计划，提供更为个性化的加密，即使用户拥有 Wi-Fi 密码并已成功连接，网域用户仍无法窥探另一 WPA3-Personal 流量；且具流量前向保密特性，无法解密破解前所捕获的任何数据；而 WPA3-Enterprise 版本亦提升了传输敏感数据的网络加密强度，添加 192 位的安全加密选项。
新一代 Wi-Fi 无线网络加密通信协议 WPA3 亦为以前开放、未加密的 Wi-Fi 网络赋予更高的安全性，让使用者获得高级加密标准 (AES) 好处并实施＂同步身份验证＂(SAE)。Wi-Fi 联盟于去年 6 月推出 WPA3-Personal 认证计划，提供更为个性化的加密，即使用户拥有 Wi-Fi 密码并已成功连接，网域用户仍无法窥探另一 WPA3-Personal 流量；且具流量前向保密特性，无法解密破解前所捕获的任何数据；而 WPA3-Enterprise 版本亦提升了传输敏感数据的网络加密强度，添加 192 位的安全加密选项。
另 Wi-Fi Enhanced Open (增强型开放) 可选功能，则允许在开放式 Wi-Fi 热点网络进行无缝加密——＂机会无线加密＂(OWE)，在接入点和单一客户端之间进行唯一加密，以防止用户窥探彼此的网络流量或执行其他攻击。然须留意的是，Wi-Fi Enhanced Open 并不像 WPA3 网络经过身份验证，仍有一定风险存在。恶名昭彰的＂未来＂(Mirai) 殭尸网络，即是利用互联网传播恶意软件，早在 2011 年就曾传出发生公用事业系统攻击。2016 年 9 月，更爆发首起由 Mirai 殭尸网络引发的大规模物联网攻击，仅短短两个月就感染超过 60 万台 IoT 设备。
复制模块藉扫描整个互联网查找易受攻击的设备，多从互联网络由器或联网摄影机下手，发动＂分布式拒绝服务＂(DDoS) 攻击。2018 年，黑客矛头则转向 Z-Wave 无线协定，多达 1 亿个智能家居设备存在漏洞。看似无害的智能扬声器，就是绝佳黑客入口；有人预估 2021 年，此类网络犯罪成本可能高于 6 兆美元。语音黑客只需一个语音样本回放，就能以假乱真、伪装成设备所有者发号施令。更麻烦的是，智能语音助理能听到人耳无法感知的白噪声中所隐藏的声音命令，黑客可在后台执行订购或窃听。
IoT 还有一个资安挑战是：没有制造标准，这反让 IoT 设备成了黑客眼中的软肋。有鉴于特定攻击未必能被传统防火墙识别，技术专家提醒：善用加密、认证、安全分析来防范，有助于增加机器学习 (Machine Learning)、大数据 (Big Data) 和人工智能 (AI) 的复杂性，协助异常检测和建模。此外，API 安全性对于保护数据完整性非常重要，以确保只有被授权的开发人员／应用程序可与 API 通信。
