隨著從業(yè)者越來(lái)越依賴遠(yuǎn)程患者監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程醫(yī)療和其他基于 IoMT 的遠(yuǎn)程護(hù)理模式，聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療設(shè)備的慢性安全問(wèn)題現(xiàn)已成為大流行期間的一種漸進(jìn)性系統(tǒng)性疾病。

醫(yī)院內(nèi)部的威脅也比比皆是，包括與傳統(tǒng)有線以太網(wǎng)醫(yī)療系統(tǒng)相關(guān)的威脅，從麻醉機(jī)和 MRI 到呼吸機(jī)和輸液泵。減輕這些風(fēng)險(xiǎn)需要在整個(gè)互連生態(tài)系統(tǒng)和用例范圍內(nèi)采用多層安全設(shè)計(jì)策略。

從醫(yī)院庫(kù)存到家庭醫(yī)療保健

醫(yī)院內(nèi)外的 IoMT 設(shè)備共享一組共同的漏洞和相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)，每個(gè)漏洞都可以使用相同的基本網(wǎng)絡(luò)安全原則進(jìn)行緩解。

在醫(yī)院內(nèi)部，跟蹤設(shè)備和關(guān)鍵資產(chǎn)以提高可見(jiàn)性并防止缺貨越來(lái)越流行。這包括管理供應(yīng)商運(yùn)送到醫(yī)院的寄售庫(kù)存，但僅在使用產(chǎn)品或設(shè)備及相關(guān)耗材時(shí)開(kāi)具發(fā)票。IoMT 技術(shù)提高了醫(yī)療設(shè)備制造商和醫(yī)院的可見(jiàn)性，并在使用物品時(shí)自動(dòng)執(zhí)行訂購(gòu)和開(kāi)票流程。

IoMT 技術(shù)還用于簡(jiǎn)化醫(yī)院的安全保障功能，例如，不耐受乳膠的患者不會(huì)接受含有橡膠的肺導(dǎo)管。IoMT 技術(shù)簡(jiǎn)化了獲取導(dǎo)管批號(hào)、序列號(hào)和有效期的過(guò)程，以確保其對(duì)植入物有效。它可用于確認(rèn)設(shè)備的真實(shí)性并保持符合溫度和其他環(huán)境要求。如果發(fā)生召回事件，它會(huì)加快獲取有關(guān)誰(shuí)可能收到了相關(guān)產(chǎn)品的所有必要信息。

與此同時(shí)，醫(yī)院內(nèi)的遺留設(shè)備也被拉入 IoMT。連接到醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)的 MRI 和其他有線以太網(wǎng)醫(yī)療系統(tǒng)為黑客提供了一個(gè)威脅面，可被利用來(lái)威脅患者安全以及醫(yī)院運(yùn)營(yíng)的完整性。一旦進(jìn)入醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)，黑客就有能力通過(guò)各種零日攻擊來(lái)破壞遺留設(shè)備。

在醫(yī)院外，許多心臟除顫器、胰島素泵、血糖儀和其他連接到物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備都面臨被無(wú)線劫持和重新編程的風(fēng)險(xiǎn)。例如，攻擊者可以短距離訪問(wèn)胰島素泵的無(wú)線連接，并引導(dǎo)其輸送錯(cuò)誤量的胰島素或控制起搏器以擾亂患者的心律。黑客還可以在傳輸過(guò)程中攔截這些系統(tǒng)的遙測(cè)數(shù)據(jù)并獲取敏感的患者信息。

另一個(gè)家庭醫(yī)療保健示例是基于 IoMT 的智能泡罩包裝，它使護(hù)理提供者能夠遠(yuǎn)程管理和監(jiān)控患者的處方藥依從性。泡罩包裝于 1960 年代發(fā)明，用于保護(hù)藥物并使患者更容易取回單劑量，泡罩包裝現(xiàn)在包含傳感器并通過(guò)藍(lán)牙與具有顯示器和攝像頭的家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備通信。網(wǎng)關(guān)設(shè)備會(huì)在需要打開(kāi)水泡時(shí)通知患者，然后使用其蜂窩和 Wi-Fi 連接將相關(guān)的給藥事件數(shù)據(jù)推送到云端。護(hù)理人員在需要干預(yù)時(shí)會(huì)收到警報(bào)，并且還可以使用網(wǎng)關(guān)進(jìn)行良好檢查和其他遠(yuǎn)程患者交互。

在這些和其他應(yīng)用中，使用商用智能手機(jī)進(jìn)行命令和控制功能的需求不斷增長(zhǎng)。但必須首先解決固有漏洞，其中最危險(xiǎn)的漏洞之一是手機(jī)的無(wú)線連接。藍(lán)牙、NFC 和 LTE 可以防御一些漏洞，但不是全部。這也適用于以太網(wǎng)和其他協(xié)議。緩解要求必須保護(hù)所有系統(tǒng)通信，必須信任每個(gè)系統(tǒng)元素，并且智能手機(jī)應(yīng)用程序與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和云之間必須有“永遠(yuǎn)在線”的連接。

安全始于應(yīng)用層

應(yīng)用層安全防御各種惡意軟件和無(wú)線通道網(wǎng)絡(luò)安全攻擊。與僅在消息有效負(fù)載向下移動(dòng)到 OSI 堆棧并返回時(shí)保護(hù)消息有效負(fù)載的典型傳輸層（第 4 層）安全性不同，應(yīng)用層安全性在發(fā)送方和接收方之間創(chuàng)建了一條安全隧道，以保護(hù)智能手機(jī)應(yīng)用程序之間的整個(gè)通信通道，醫(yī)療設(shè)備和云。從本質(zhì)上講，應(yīng)用程序本身就構(gòu)建了自己的安全性，而不是依賴于該服務(wù)的較低堆棧級(jí)別。

使用這種方法，可以對(duì)會(huì)話進(jìn)行身份驗(yàn)證，并要求在所有消息離開(kāi)應(yīng)用程序之前對(duì)其進(jìn)行加密。強(qiáng)大的密鑰交換和密鑰管理功能使接收者能夠在這些消息被接收者應(yīng)用程序使用之前對(duì)其進(jìn)行解密和驗(yàn)證。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。

下一步：身份驗(yàn)證層安全

第二層安全對(duì)于智能手機(jī)控制的植入式設(shè)備以及那些有被偽造和逆向工程風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)備至關(guān)重要。這種身份驗(yàn)證層安全性可驗(yàn)證連接到解決方案通信系統(tǒng)的用戶、智能手機(jī)應(yīng)用程序、云、消耗品和任何相關(guān)設(shè)備的完整性，并確保黑客無(wú)法出于有害目的獲得對(duì)特權(quán)的“root 訪問(wèn)”。

該安全層還可以防止偽造。它通過(guò)信任物聯(lián)網(wǎng)解決方案中的每個(gè)“事物”來(lái)保護(hù)患者安全以及健康信息的隱私和完整性。它還通過(guò)混淆應(yīng)用程序代碼并確保其他智能手機(jī)應(yīng)用程序不會(huì)干擾連接健康應(yīng)用程序來(lái)防止逆向工程。

為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，必須使用軟件或硬件在設(shè)備、云、消費(fèi)品和智能手機(jī)上建立身份驗(yàn)證層的信任根。硬件安全模塊 （HSM） 可以在工廠提供給醫(yī)療設(shè)備，以便為醫(yī)療設(shè)備和耗材提供加密密鑰和數(shù)字證書，它們需要像系統(tǒng)中的安全元件 （SE） 一樣工作。

下面的視頻展示了這個(gè)安全層是如何工作的。在此模擬中，智能手機(jī)上未經(jīng)授權(quán)的攻擊者應(yīng)用程序用于控制附近的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備演示板及其控制器應(yīng)用程序。黑客應(yīng)用程序發(fā)送虛假的溫度值，旨在改變 LED 燈的顏色。在不安全模式下，IoT 演示設(shè)備在每 2.5 秒向其發(fā)送一系列假值后輕松接受 LED 更改請(qǐng)求。在使用板載開(kāi)關(guān)激活應(yīng)用層安全性后，控制器應(yīng)用程序立即識(shí)別出攻擊者應(yīng)用程序的簽名無(wú)效并拒絕 LED 更改請(qǐng)求。LED 更改請(qǐng)求僅接受來(lái)自運(yùn)行應(yīng)用層安全性的受信任控制器應(yīng)用程序。

最后一層：持續(xù)連接

第三個(gè) IoMT 安全層確保系統(tǒng)始終可以接收最新數(shù)據(jù)并立即更改設(shè)備操作以滿足患者的護(hù)理要求。這對(duì)于由手持設(shè)備或智能手機(jī)控制的解決方案可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，因?yàn)樗鼈儤O易受到通信故障的影響。

有多種方法可以確保這種持續(xù)連接。第一種是通過(guò)在 iOS 或 Android 操作系統(tǒng)后臺(tái)運(yùn)行的軟件應(yīng)用程序。該應(yīng)用程序保留在后臺(tái)，并在其設(shè)備靠近智能手機(jī)時(shí)收集物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)。無(wú)需用戶干預(yù)。第二種方法是基于硬件的。小型網(wǎng)橋使用一種通信協(xié)議（通常僅提供個(gè)人區(qū)域覆蓋）與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備交互，另一種與云通信。它可以配置為連續(xù)運(yùn)行或僅在主要的 IoT 到云路徑不可用時(shí)使用（參見(jiàn)圖 2）。

（圖 2：如果出現(xiàn) Wi-Fi 故障，IoT 通信和安全堆?？捎糜谠诠碳h(yuǎn)程套接字 （FRS） 組件和電話遠(yuǎn)程套接字 （PRS） 組件之間發(fā)送/接收數(shù)據(jù)。）

第三種確保連續(xù)連接的方法對(duì)于 MRI 機(jī)器和其他導(dǎo)致大多數(shù)醫(yī)院攻擊的傳統(tǒng)有線以太網(wǎng)醫(yī)療系統(tǒng)尤為重要。連接到以太網(wǎng)的硬件網(wǎng)關(guān)被放置在這個(gè)易受攻擊的醫(yī)療設(shè)備前面，以提供一個(gè)單獨(dú)的通道，專門用于與經(jīng)過(guò)身份驗(yàn)證的設(shè)備進(jìn)行通信。

持續(xù)改進(jìn)的基石

今天的互聯(lián)健康解決方案不再需要從頭開(kāi)始開(kāi)發(fā)，而是可以使用第三方軟件開(kāi)發(fā)工具包 （SDK） 以構(gòu)建塊的方式實(shí)施。這降低了增加安全性的成本，同時(shí)提高了靈活性，并使傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)設(shè)施能夠根據(jù)需要進(jìn)行改造。這種方法還確?？梢栽诮鉀Q方案生命周期的任何時(shí)候不斷改進(jìn)實(shí)施，包括結(jié)合使用 HSM。

實(shí)施所有三個(gè) IoMT 安全層只會(huì)增加患者胰島素泵或其他系統(tǒng)的成本幾美分。同時(shí)，它為供應(yīng)商提供了以高價(jià)值方式區(qū)分其互聯(lián)健康產(chǎn)品的機(jī)會(huì)。也許最重要的是，這種三層方法可以保護(hù)醫(yī)療保健提供者免受可能危害患者隱私甚至導(dǎo)致某人受傷或死亡的不可估量的違規(guī)成本。

審核編輯：郭婷