解決聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療設(shè)備的安全挑戰(zhàn)

在物聯(lián)網(wǎng)中連接胰島素泵、心率監(jiān)測(cè)器和其他醫(yī)療設(shè)備已經(jīng)改變了患者護(hù)理。但在很多情況下，這些解決方案的安全性并沒(méi)有得到足夠仔細(xì)的考慮。更糟糕的是，一些解決方案提供商認(rèn)為安全根本無(wú)法經(jīng)濟(jì)有效地實(shí)施。隨著行業(yè)轉(zhuǎn)向使用商業(yè)智能手機(jī)的命令和控制模式，這種想法變得特別危險(xiǎn)，其內(nèi)置的安全機(jī)制對(duì)于安全關(guān)鍵型應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)通常不夠強(qiáng)大。

這些挑戰(zhàn)可以通過(guò)三層“設(shè)計(jì)安全”策略來(lái)解決，該策略保護(hù)所有系統(tǒng)通信，為每個(gè)系統(tǒng)元素帶來(lái)信任，并確保智能手機(jī)應(yīng)用程序與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和云之間的“永遠(yuǎn)在線”連接。

危險(xiǎn)正在增長(zhǎng) 2019 年 5 月，當(dāng)一名 1 型糖尿病患者重新編程他的胰島素泵以定制他的治療時(shí)，第一個(gè)例子表明連接健康威脅可能發(fā)生多么危險(xiǎn)。這名男子最終住進(jìn)了醫(yī)院，他利用了他市售的 FDA 授權(quán)設(shè)備中的一個(gè)安全漏洞，根據(jù) FDA 的安全警告，如果患者沒(méi)有正確實(shí)施他們自己的治療定制，可能會(huì)帶來(lái)重大風(fēng)險(xiǎn)。

更糟糕的是，這種相同類(lèi)型的安全漏洞為黑客打開(kāi)了大門(mén)，使他們能夠訪問(wèn)設(shè)備以造成傷害或竊取敏感的健康信息。例如，未經(jīng)授權(quán)訪問(wèn)起搏器的黑客可以通過(guò)截取設(shè)備的遙測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)擾亂患者的心律或獲取敏感的健康信息。

隨著解決方案提供商接受使用智能手機(jī)來(lái)控制連接健康解決方案的便利性，并錯(cuò)誤地認(rèn)為藍(lán)牙無(wú)線連接提供了足夠的安全性，這種危險(xiǎn)越來(lái)越大。雖然藍(lán)牙、NFC、LTE、以太網(wǎng)和其他協(xié)議確實(shí)可以緩解一些違規(guī)行為，但它們并不能抵御所有威脅。緩解這些威脅需要采用多層安全設(shè)計(jì)方法，在簡(jiǎn)化部署的同時(shí)最大限度地降低成本。

設(shè)計(jì)的多層安全性 強(qiáng)大的安全性始于應(yīng)用程序?qū)?，保護(hù)智能手機(jī)應(yīng)用程序、醫(yī)療設(shè)備和云之間的通信通道免受各種惡意軟件和無(wú)線通道網(wǎng)絡(luò)安全攻擊。該保護(hù)層在發(fā)送者和接收者之間創(chuàng)建了一條安全隧道，本質(zhì)上使應(yīng)用程序能夠在本地構(gòu)建自己的安全性，而不是僅僅依賴于該服務(wù)的較低堆棧級(jí)別。

這與典型的第 4 層安全性形成對(duì)比，后者僅在消息有效負(fù)載在發(fā)送端向下移動(dòng)到 OSI 堆棧并在接收端備份時(shí)才保護(hù)該層或低于該層的消息有效負(fù)載。會(huì)話經(jīng)過(guò)身份驗(yàn)證，所有消息在離開(kāi)應(yīng)用程序之前都經(jīng)過(guò)加密，應(yīng)用程序與接收者交換密鑰，以便其應(yīng)用程序可以解密消息。這些保護(hù)措施中的每一項(xiàng)都增強(qiáng)了現(xiàn)有的 Android 和 iOS 安全機(jī)制，同時(shí)還克服了其通信協(xié)議中固有的安全漏洞。

第二個(gè)安全層有助于保護(hù)應(yīng)用程序和運(yùn)行應(yīng)用程序的平臺(tái)，通過(guò)連接到解決方案的云服務(wù)、智能手機(jī)應(yīng)用程序和其他物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來(lái)降低攻擊風(fēng)險(xiǎn)。該層處理智能手機(jī)應(yīng)用程序、云以及連接到解決方案通信系統(tǒng)的任何相關(guān)設(shè)備的身份驗(yàn)證，驗(yàn)證它們的完整性，同時(shí)確保黑客無(wú)法獲得“root訪問(wèn)”權(quán)限，從而使他們能夠修改設(shè)備的軟件代碼或安裝其他軟件。

所有系統(tǒng)元素都具有唯一的數(shù)字密碼身份，每個(gè)元素都具有證明能力，以驗(yàn)證其他元素的權(quán)限和特權(quán)。這在系統(tǒng)中的所有組件內(nèi)部和之間創(chuàng)建了信任根，確保智能手機(jī)沒(méi)有受到損害或被植根，并且沒(méi)有運(yùn)行易受最新威脅影響的過(guò)時(shí)版本的操作系統(tǒng)。該層確保只有授權(quán)和受信任的來(lái)源才能發(fā)送信息和發(fā)布命令，混淆應(yīng)用程序代碼以對(duì)抗逆向工程，并保護(hù)應(yīng)用程序免受智能手機(jī)上任何其他應(yīng)用程序的干擾。

理想情況下，此身份驗(yàn)證層的信任根應(yīng)該使用像安全元件 （SE） 一樣運(yùn)行的硬件安全模塊 （HSM） 來(lái)實(shí)現(xiàn)。HSM 在工廠為每個(gè)醫(yī)療設(shè)備提供配置，存儲(chǔ)和管理加密密鑰和數(shù)字證書(shū)，并被可信云用于驗(yàn)證所有智能手機(jī)應(yīng)用程序和醫(yī)療設(shè)備的完整性和真實(shí)性。云通過(guò)無(wú)線方式頒發(fā)數(shù)字證書(shū)，將應(yīng)用程序和設(shè)備標(biāo)識(shí)為可信，并處理解決方案的所有身份生命周期管理。圖 1說(shuō)明了這個(gè)身份驗(yàn)證層，使用 SE 或提供保護(hù)但程度與硬件版本不同的軟件等效。

圖 1：在應(yīng)用層創(chuàng)建安全隧道，保護(hù)患者信息的隱私和完整性，克服底層傳輸機(jī)制安全漏洞。

這種安全架構(gòu)的第三層也是最后一層提高了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備向云發(fā)送數(shù)據(jù)并在需要“始終在線”連接的應(yīng)用程序中接收來(lái)自云的命令的能力。這可確保系統(tǒng)始終可以獲取最新的設(shè)備數(shù)據(jù)并立即更改設(shè)備性能。

這與完全依賴手持設(shè)備或智能手機(jī)來(lái)提供這種云連接的解決方案形成鮮明對(duì)比，并且不能始終實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用程序所需的高水平連續(xù)數(shù)據(jù)可用性和設(shè)備控制。該層的安全軟件運(yùn)行在智能手機(jī)的 iOS 或 Android OS 后臺(tái)，只要智能手機(jī)用戶啟動(dòng)應(yīng)用程序一次并對(duì)其進(jìn)行配置以使其連續(xù)運(yùn)行，它將留在后臺(tái)并從物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中獲取數(shù)據(jù)，無(wú)需任何進(jìn)一步每當(dāng)設(shè)備靠近智能手機(jī)時(shí)，用戶干預(yù)。

此外，當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的主要網(wǎng)絡(luò)連接（通過(guò) LTE 或 Wi-Fi）不可用時(shí)，使用靈活的多橋技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備創(chuàng)建了與云通信的輔助路徑。這種小型橋接器使用一種通信協(xié)議與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備交互（其中大多數(shù)僅具有個(gè)人區(qū)域覆蓋），并使用另一種通信協(xié)議與云進(jìn)行通信。

簡(jiǎn)化部署 雖然以前從頭開(kāi)始創(chuàng)建連接健康安全解決方案，但今天的產(chǎn)品可以使用第三方軟件開(kāi)發(fā)工具包 （SDK） 來(lái)實(shí)施，這些工具包提供了一種構(gòu)建塊方法，以更低的成本和高度的靈活性來(lái)增加安全性。 強(qiáng)大的安全措施可以根據(jù)需要有效地改裝到傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)設(shè)施中，并且有一條簡(jiǎn)單的途徑可以持續(xù)改進(jìn)，這對(duì)于良好的安全實(shí)踐至關(guān)重要，包括在解決方案的生命周期后期結(jié)合使用 HSM 以提高安全性需要。

借助當(dāng)今用于連接健康應(yīng)用的第三方物聯(lián)網(wǎng)解決方案，安全性只會(huì)使患者的胰島素泵或其他系統(tǒng)的成本增加幾美分。此類(lèi)解決方案還提供了以低增量額外成本區(qū)分基于高價(jià)值安全性的互聯(lián)健康產(chǎn)品的機(jī)會(huì)。進(jìn)行這項(xiàng)投資還使醫(yī)療保健提供者能夠保護(hù)自己免受違規(guī)造成的額外成本以及受傷或死亡的風(fēng)險(xiǎn)?！　?/p>