近日,物联网产业链之通感智算一体化安全论坛圆满举办。论坛深入探讨了如何利用通感一体技术与人工智能技术,构建通感智算一体化安全防护体系,筑牢通感智算一体化安全防线。
6G新技术与新业务正加速推动传统通信网络向新一代移动信息网络转型,通信、感知和智能计算一体化技术成为产业变革的核心驱动力。通感一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)技术通过共享频谱、硬件平台和信号处理框架,实现通信辅助感知和感知辅助通信的双功能通道,显著提升频谱和能源效率,降低硬件和信令成本,进而提高感知和通信性能。基于这些优点,ISAC支持多种新兴应用,包括智慧城市、无人机监控、航道监测、辅助驾驶、和环境监测等。随着技术的持续推进和应用场景的不断扩展,通感智算一体化技术将维持其快速增长的趋势,但也面临新的安全挑战。
频谱的共享使用和无线传输的广播性质,使ISAC面临着独特的安全与隐私挑战,存在数据窃取、信号干扰和非法感知等问题。ISAC探测信号中携带通信用户的私密信息,使得通信过程易被恶意目标窃听。由于通信和感知信号共享频谱,感知目标或攻击者可以截获通信信息,特别是当攻击者和目标方向一致时,攻击风险会显著增加,攻击者通过接入信号截获波束方向上的机密信息,进一步威胁通信数据的隐私。尽管ISAC系统采用高层加密保护通信数据,恶意目标仍然能够检测到通信链路的存在,进而泄露接入点的位置,增加网络攻击的风险。此外,低成本硬件设备难以支持复杂的加密和认证机制,导致系统脆弱性加剧。因此,ISAC应当从智能感知、数据安全、接入控制与智能防御等维度来构建全面的通感智算一体化安全体系,切实有效地保护通信和感知的安全。
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通感一体化的核心优势在于其强大的感知能力,能够实时感知环境中的变化,提供全域、精准的安全监测。然而,ISAC系统通过无线信号对环境进行感知,易暴露目标对象的隐私信息,尤其是在频谱资源共享的情况下,通信网络可能暴露雷达系统的位置信息或目标对象的隐私数据。例如,恶意目标可能会利用通信信号反向推导雷达的位置,威胁通信网络的隐私性和安全性。当前,ISAC采用前置编码器设计方法,探索干扰功率与雷达隐私之间的权衡,通过引入零空间预编码(Zero-Forcing Precoder)技术及基于优化的预编码方法,减少雷达信号泄露,并在维持通信质量的同时最大限度地减少通信系统对雷达干扰,从而保护雷达位置。
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在通感智算一体化系统中,人工智能技术用于分析感知数据,实现实时分析和决策。然而,一旦数据被篡改,可能导致决策失误,严重影响系统的性能和可靠性。ISAC系统有必要构建从数据采集到应用的全链路防护策略,确保每个环节都具备安全保障。其采用物理层安全(Physical Layer Security,PLS)技术与高级加密算法,借助轻量化加密方案,特别适合设备计算能力有限的物联网场景。通过端到端加密技术与多层次传输链路保护技术,并结合人工噪声(Artificial Noise,AN)和协作安全技术,增强通信的机密性,有效防止数据在传输过程中被篡改和窃取,尤其是在智慧城市、工业制造等复杂场景中,保障数据安全。
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借助多因子认证(Multi Factor Authentication,MFA)和角色访问控制(Role-based access control,RBAC)机制,确保只有授权用户能够接入访问ISAC系统,有效防止非法设备的入侵,从而增强了ISAC系统的防护能力。随着数据处理规模的扩大,数据隐私问题愈发凸显。差分隐私技术能够在大规模数据分析过程中保护用户的个人隐私信息不被泄露,而联邦学习技术则允许数据在多个分布式节点上处理,降低集中化存储带来的安全风险。这些技术的结合为数据的安全性提供了全面的保护,确保数据在整个生命周期中的真实性、完整性及隐私性。
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随着网络攻击手段愈发复杂多样,通感智算一体化系统需借助人工智能技术来优化攻防对抗技术与态势感知技术,以进一步增强系统的安全防御能力。AI驱动的攻防对抗技术利用机器学习算法持续监控网络流量和感知信号,能够快速识别异常行为(如信号劫持、伪造攻击),并自动生成防御策略。系统不仅实现被动防御,还可借助AI的自适应学习能力,模拟攻击场景并不断优化对抗策略,达到主动防御的效果。同时,态势感知技术可实时调整感知模型,使得系统在网络面临威胁时能及时触发警报并进行快速响应,从而确保通信与感知的安全性。
随着6G和AI技术的发展,ISAC的防御体系将进一步向自适应防御和分布式防护方向发展。未来,系统将通过更多分布式节点,实现跨网络、跨区域的协同防御,并依托AI技术提升学习能力,增强系统面对未知攻击的响应速度和鲁棒性。
通感智算一体化安全技术赋能多领域安全,涵盖智慧城市、工业制造等多个关键领域,显著提升各行业的安全保障能力。
智慧城市:全域感知,智能管理
通感智算一体化通过感知设备实现对城市交通、公共安全、能源管理领域的实时监控,同时面临信息篡改和数据泄露风险,可能威胁城市管理的稳定性。因此,结合全链路数据安全策略和实时预警机制,防止安全漏洞,保障城市的安全稳定运行。
工业制造:智能监测与生产安全的双保障
在工业制造中,通感智算技术通过实时监控设备状态和生产流程,但设备故障或数据篡改可能导致生产中断或产品质量问题。因此,数据在采集和传输中的需要安全防护,避免生产中断和数据泄露,从而实现高效、安全的生产管理。
低空经济:空域安全的智能管理
在低空经济中,异常飞行和“黑飞”无人机对空域安全构成威胁,通感智算一体化安全技术通过对飞行器的实时监控与反制技术,防止空域安全风险,并确保数据传输的安全性,推动低空经济的安全发展。
航道管理:精准提升航道安全
通感智算技术在航道管理中实现了对船舶和航道的全天候监控,实时掌握船舶动态、环境变化,保障船舶信息的安全性,并在潜在风险发生时及时预警,有效防范航道堵塞和航行事故,提升航道管理的安全性。
辅助驾驶:实时路况,提升驾驶安全
复杂路况中的信息不透明可能导致车辆做出错误决策,同时数据安全和隐私泄露也是辅助驾驶系统的主要挑战。通感一体化安全技术通过实时感知道路车辆流量和环境,智能分析道路信息,帮助驾驶员应对复杂路况,并结合数据安全与隐私保护策略,智能监测防御机制,全面提升辅助驾驶的安全性。
其他场景
在智能物流和环保领域,数据篡改或泄露可能导致物流链断裂或环境监测失效,通过加密传输技术保证数据的安全性和准确性,实现对物流链和环境数据的实时监测。此外,在桥梁微形变监测中,结构变化未能被及时识别可能引发基础设施安全隐患,需实时追踪跨江、跨海桥梁的结构状态,并及时预警潜在风险,为城市基础设施的安全运营提供重要保障,提升整体安全性与稳定性。
随着6G的持续推进,其超低时延和大带宽特点将显著提升感知与通信的能力,加快通感智算一体化技术的发展进程,同时对安全防护措施提出了更迫切的需求。通过结合AI技术,构建以感知安全防护、全链路数据安全与智能攻防与动态防御的通感智算一体化安全防护体系,为各行各业的安全运营提供了强有力的支持。未来,通感智算一体化安全将成为数字化转型的核心要素,只有不断优化安全策略与技术,才能构筑高效严密的安全防线,为全球产业的高效、安全发展保驾护航。彩继续
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