《自然》杂志网站在最近的报道中指出，佩戴在我们身体表面和嵌入人体的电子设备数量与日俱增，但如何让他们安全有效地传输数据仍然是一个巨大的挑战。
汤姆赶火车要迟到了。
然而，“整晚都在下雨”，他不知道怎么去车站。
无奈之下，他跑到街角一个拥挤的购物中心，迅速拍了一些照片，然后上传到社交平台Instagram和Facebook。
然后，他要求他的联网隐形眼镜下载地图并告诉他如何到达车站；与此同时，他按下了智能手表上的按钮，进行购票并获取站台信息。
他的隐形眼镜闪烁着，提醒他火车还有15分钟就要出发，但地图还没有下载。
他焦急地环顾四周，对着隐形眼镜大喊“刷新一下”。
隐形眼镜提醒他：“你感到焦虑，没关系，放松，深呼吸。
”但由于互联网上的人太多，汤姆下载整张地图的希望几乎落空了。
这是可穿戴设备中混乱无序的场景……我们已经准备好应对“拦截者”了。
可穿戴设备或许可以让现实世界和数字生活无缝连接。
这些小玩意的数量与日俱增，五年内可能会有约 5 亿个设备佩戴甚至嵌入人们体内。
目前，我们熟悉的设备大多是健康追踪设备和智能手表。
这些设备监控我们的健康并提供对在线服务的访问。
但有些设备声称能够做更多的事情，例如在佩戴者分心时提醒他们的头盔，以及通过振动帮助人们戒烟的腕带。
一些电子设备公司甚至承诺可穿戴设备可以用来运送药物；治疗某些症状或提供医疗护理。
在癫痫发作的早期阶段警告患者癫痫的设备、帮助预防心脏病的设备以及帮助盲人导航的设备也在研发中。
事实上，可穿戴设备的巨大潜力主要依赖于它们获取和生成的海量数据。
这可能会导致两个问题：第一，找到更好的数据输入和输出方法；第二，找到更好的方法来获取数据。
第二，保证所有信息的安全。
研究人员和技术开发人员正在努力解决这两个问题。
现在，从汽车到烤面包机的各种设备都已联网，对带宽的需求压垮了整个互联网系统。
仅去年一年，就有约 5 亿台新设备开始通过手机进行无线通信，移动网络的拥塞程度是五年前的 25 倍。
不仅如此，可穿戴设备的出现还引发了新的安全问题——从极其私密的数据的滥用到跟踪人们的行??动以对其进行恶意攻击的网络操作的出现。
马里兰大学网络安全中心主任阿努帕姆·乔希（Anupam Joshi）表示：“每当一项新技术出现时，我们就开始想象它可能为我们创造的美好新世界以及它可能引起的问题，这已经成为一种陈词滥调。
。
但在可穿戴设备领域——以及更广泛的物联网领域，我们确实正在进入一个新时代，我们必须为这些问题做好准备。
《多管齐下缓解网络拥堵》网络技术公司思科。
数据显示，截至年底，全球移动数据流量为25亿GB/月。
其中，全球约1亿个可穿戴设备产生GB的数据流量。
每个月的数据流量，到2020年这个数据可能会增加五倍。
德克萨斯大学奥斯汀分校电气工程系教授罗伯特·希思表示，这些设备的激增，越来越多的人开始佩戴具有非常大数据流量的增强现实和虚拟现实耳机，很可能会在未来造成网络拥塞问题，尤其是对非常重要的网络。
为了解决网络拥塞问题，奥巴马指??示国家电信和信息部。
政府将与联邦通信委员会 (FCC) 合作，在未来 10 年内将现有联邦或非联邦频谱中的 MHz 释放出来用于无线宽带使用 - MHz 这大约是目前可用于无线宽带的频谱量的两倍。
但美国无线通信和互联网协会（CTIA）最近发布的一份报告显示，这还不够。
他们估计，从现在到明年，可能需要额外的 MHz 频谱来满足美国无线宽带需求。
而且，有限的带宽是一个全球性问题，每个国家都在尝试以自己的方式解决这个问题。
例如，印度居民的互联网带宽仅为美国居民的十分之一。
印度要求频率共享并开放目前提供给军方的频率；而英国政府鼓励大家使用提供模拟信号的旧电视带宽；使用这些频率的第一个智能设备网络将在今年年底“横空出世”。
通信公司需要为了自身利益更有效地使用频率。
一种方法是利用广播和电视频道的拥挤部分。
从一个人身上的所有可穿戴设备获得的数据可能会使用完全不同的频段流经人体无线局域网。
然后，只有一台设备使用这些更拥挤的频段将所有数据传输到互联网。
然而，这本身也会产生问题，因为波长越短，传输所需的能量就越多，并且被人体阻挡的可能性就越大。
为此，包括希斯在内的研究人员正在努力解决这些问题，例如通过优化天线来减少干扰和能耗。
科学家目前正在提出另一个有前途的想法：使用发光二极管（LED）将无线电通信带入可见光领域。
LED 不仅可以发光，还可以充当光接收器，使可穿戴设备能够相互通信或直接与互联网通信。
嵌入 LED 的可穿戴设备可感知人的动作，并将信息传递给房间内已通过电线连接的照明装置。
尽管这项技术主要依赖于可见光，但信号非常微妙。
主要研究可见光通信的瑞士应用科学大学电子工程师 Daniel Puscinelli 表示：“LED 闪烁速度如此之快，以至于人眼无法区分它们。
”英国爱丁堡大学电子与通信学院移动通信系主任Harald Ha研究移动通信，计划明年在医院测试可见光系统。
在该系统中，患者将佩戴腕带来监测体温，并使用与医院照明系统通信的 LED 发送数据。
此外，科学家提出的第三种解决方案是让人们佩戴的可穿戴设备相互发送信息，而不是让所有设备都连接到互联网。
这一概念是第五代通信系统（5G）多层网络的基础。
科学家预测，到2020年，5G将在全球许多地方普及。
在这个系统中，有成群结队的人试图获取相同的内容（例如旅行信息），一台设备充当“种子”并发布数据到其所在网络上的其他设备，这将大大减少数据从互联网下载的次数。
当然，最有吸引力的方法是大力开发技术，让设备变得更加智能，知道何时以及如何使用通信渠道。
这些“认知无线电”可以发现未使用的宽带区域并利用它们来提高通信效率。
为了让每个频段充分发挥其潜力，频段需要更加开放，以便设备可以在许可频率上进行通信，然后在其他具有更高优先级的设备进入时跳出该频段。
尽管基于这一原理的技术已经使用了几十年，但“认知无线电”技术可以将效率提升到一个新的水平，并且足够智能的设备将相互协商来分配这些可用信道。
认知无线电的概念起源于2001年，其核心思想是这些认知无线电具有学习和与周围环境交换信息的能力，以感知和利用该空间的可用频谱，并限制和减少冲突的发生。
加拿大曼尼托巴大学电气工程师埃克拉姆·侯赛因表示，认知无线电具有巨大潜力，但其在可穿戴设备中的发展可能会因目前缺乏可接受的标准和协议而受到限制。
他说：“没有标准，就不会有产品。
目前，科学家正在研究和制定相关标准和协议。
“采取多项措施保障信息安全。
今年1月，17.6万人涌入拉斯维加斯举行的国际消费电子展（CES）。
几款新颖的可穿戴设备引起了观众的注意，比如一款名为“Pacifi- i”可以监测宝宝的体温，并将数据传输到父母的手机上。
另一款放松工具Melomind智能耳机，可以监测大脑的无线电波活动并将其发送到手机上，然后根据用户的情况佩戴。
Melomind 会根据佩戴者的心情选择最适合的音乐来帮助佩戴者放松，该耳机将于今年年底在美国和欧洲推出，售价为 1 美元，并与 Android 兼容。
目前，可穿戴设备主要是检测用户，但在无法进行数据分析的情况下，利用音乐来影响用户，比如Melomind，也是一个不错的选择。
虽然现在可穿戴设备已经成为很多人眼中的“必备”。
“很好吃”，但很多人仍然对其前景持怀疑态度。
“很多人只是将可穿戴设备视为玩具，”普契内利说。
“但有很多迹象表明它们未来将发挥更大的作用，尤其是在医疗领域。
例如，可穿戴设备在监测人体生理功能方面变得越来越突出，例如向大脑提供刺激，甚至注射药物”。
但对于用户来说，这些应用程序也存在潜在的危险。
可穿戴设备革命面临的另一个关键障碍是公众对数据安全和隐私泄露的担忧，可穿戴设备将收集大量用户隐私数据。
在“数据为王”的数字信息时代，这引发了公众的广泛关注，皮尤研究中心的调查显示，用户担心这些设备会侵犯他们的隐私，并向商业组织泄露一些重要数据。
该中心就互联网的未来采访了专家，不少人表达了同样的担忧。
报告指出：“在数据无处不在的世界里，人们担心自己的隐私被泄露，对自己生活的控制力越来越弱。
”这些担忧并非毫无根据，也有很多事件支撑着用户的担忧。
的思考并加深这种担忧。
例如，当 Fitbit 活动追踪器的用户公开他们的活动日志时，他们也无意中透露了自己的性生活。
2006年，Fitbit意识到了这一点，并迅速采取行动解决问题。
另一起事件则与当前炙手可热的谷歌眼镜有关。
两年前，谷歌眼镜的“陨落”引发了人们的担忧，担心用户会在自己没有意识到的情况下给别人拍照。
网络安全中心的研究人员认为这是天赐之物，并计划开发计算机代码来增强隐私保护。
为此，他们开发了一款有趣的 FaceBlock 应用程序，可以屏蔽那些要求不要被 Google Glass 拍照的人的脸部。
但是，要使该程序正常运行，Google Glass 用户必须安装该应用程序。
乔希说，看来这样的系统可靠地提供隐私保护的唯一方法就是制造商将其集成到硬件中。
“我认为谷歌将把这一特性融入到每一副谷歌眼镜中，”他说。
一旦这样做，它将自动遵守这些命令和要求。
“此外，人们还担心自己的隐私被泄露。
虽然密码变得越来越普遍、越来越先进，但有时一些低端可穿戴设备并不使用密码。
2016年，总部位于加州的信息管理公司赛门铁克表示，许多低端可穿戴设备并不使用密码。
”目前市场上的健康监测设备（例如监视器）很容易被追踪，而且其中一些监视器的密码也很容易被破解，这使得它们更容易受到攻击，而且即使健康监视器是加密的，智能手机或 Wi-Fi 也很容易被攻击。
连接到互联网的 Fi 设备可能是一个弱点，因为它可能容易受到恶意软件的攻击，“如果你不加密你的数据，你绝对不安全，”佛罗里达国际安全研究员 Bogdan Kabinal 说。
大学正在与包括前 IBM 员工在内的研究人员合作，研究两种流行的低端可穿戴健康设备——Fitbit Ultra 计步器和 Garmin Forerunner 手表中的安全漏洞。
可以欺骗这两个设备，例如导致它们上传错误的数据，甚至包括一些无意义的数字，例如一天走了多少万步。
研究人员还发现，他们可以将数据添加到这些跟踪器中，这会使数据不太准确，如果健康数据与保险费相关联，这可能会成为问题。
Fitbit 向《自然》杂志表示，该公司已经意识到这个问题，并将在未来的产品中解决这个问题。
Kabinal认为，对于制造商来说，提高安全性会增加资金成本和研发时间；会使设备体积增大，能耗增加。
然而，研究人员正在努力最大限度地降低成本。
卡比纳尔和他的同事研究了如何攻击设备后，开始思考如何“保护”这些设备的安全。
为此，他们开发了SensCrypt，这是一种专门为低能耗健康追踪器设计的加密协议，可以降低通信成本。
即使设备被盗、被篡改，它也采用“对称密钥加密”的方法来对抗远程攻击，并提供一定的安全保护。
研究人员还无法在 Fitbit 或 Garmin 设备上使用它，因为它们使用闭源代码，但他们已经在开源代理服务器上测试了该系统。
比利时鲁汶大学密码学家 Brat Prenier 表示，尽管加密级别很高，但这些设备仍然容易受到攻击。
Prenier专门研究侧通道攻击，即黑客通过检测能耗波动来渗透移动设备，并利用这些能耗波动来获取密钥和其他安全信息。
Prenier 表示：“这些攻击可以在 10 到 20 米的范围内进行。
银行卡在 20 年前就受到过攻击，但防止这种攻击的方法还没有出现在可穿戴设备，尤其是植入式设备中。
”试图通过部署指纹识别设备和虹膜扫描设备等生物识别设备来提高移动和可穿戴设备的安全标准。
但即使是这些生物识别设备也不安全。
研究人员和黑客通过实验证明，高清摄像头可以远距离捕捉人们的虹膜，并利用手机上的摄像头窃取指纹。
但普雷尼尔表示，如果研究人员能够开发出不易检测的加密方法，这些生物识别设备可能会对加密有很大帮助。
例如，市场上已经有一些可穿戴设备授权用户根据自己的心跳模式设置密码。
Prenier估计，从长远来看，用户可以使用身体的内部信号，例如DNA或内部生物群系，作为可穿戴设备的密码，这样只有在密码信息离所有者很近的情况下才能解锁设备。
通过这些安全改进和通信网络升级，未来当佩戴者迷路时，可穿戴设备将能够在拥挤的商场中正常工作。
例如，汤姆可以轻松访问他所在城市的地图，并且知道他的私人数据已安全加密，他会感到放心。
这样，汤姆甚至有足够的时间喝一杯咖啡，给设备充电，然后悠闲地到达车站。
这不是一些对可穿戴设备非常热衷的人构想的科技“乌托邦”，而是科技给我们带来的美好未来。