虛擬墻可提高無線安全性和性能

由達特茅斯學院領導的一個研究小組可能最終解決了如何廉價地改善多個房間的室內(nèi)空間的無線信號強度的問題。用于增強辦公室和家庭Wi-Fi信號的相同技術也可用于加強無線安全性。

該研究將于11月8日星期三在荷蘭代爾夫特的ACM BuildSys 2017上展出，它依靠3D打印技術生產(chǎn)出一種廉價的定制反射器，可將無線信號引導至用戶最需要的地方。

“通過這一單一解決方案，我們解決了困擾無線用戶的一系列挑戰(zhàn)，”達特茅斯計算機科學助理教授夏周說。“我們不僅加強了無線信號，還使這些信號更加安全。”

定制建筑物內(nèi)無線網(wǎng)絡的覆蓋范圍對于用戶改善所需區(qū)域的信號接收同時削弱其他區(qū)域的信號至關重要。通過整形信號，用戶可以通過減少建筑材料和內(nèi)部布局的信號減弱影響來提高無線效率。

這樣的系統(tǒng)還可以通過將無線信號物理地限制在有限的空間中來增加現(xiàn)有的安全措施，例如加密，從而使攻擊者更加困難。這也可以減少干擾。

由于無線電信號與環(huán)境的復雜交互，實現(xiàn)改善無線性能的目標在室內(nèi)尤其具有挑戰(zhàn)性。優(yōu)化無線信號的現(xiàn)有方法依賴于定向天線來集中信號，但是該設備要么難以配置，要么被高成本所困擾。

通過研究論文中提供的實驗，該團隊改進了之前的研究，即在Wi-Fi接入點后面放置一個鋁制軟飲料罐，以加強一個方向的信號。目前的研究通過提出一種優(yōu)化反射器形狀的系統(tǒng)方法來概括這一想法，以實現(xiàn)更加發(fā)達的信號分布集。

在評估內(nèi)部布局和目標區(qū)域以加強或削弱信號強度后，達特茅斯研究團隊在無線路由器周圍放置了“計算優(yōu)化”的信號反射器。反射器僅由塑料和薄金屬層組成，將無線信號重定向到所需的覆蓋區(qū)域。

在針對信號強度和速度在兩個不同內(nèi)部測試該方法后，研究人員報告說，優(yōu)化的3-D反射器提供了許多好處，包括：強大的物理安全性，低成本和非專業(yè)用戶的易用性。

研究人員使用各種現(xiàn)成的Wi-Fi接入點測試了反射器，包括那些使用最新Wi-Fi協(xié)議802.11ac的接入點。

“通過簡單的35美元投資并指定覆蓋要求，可以定制無線反射器，以超過成本高達數(shù)千美元的天線，”周說。

為了創(chuàng)建該技術，該研究設計了一種算法，該算法優(yōu)化反射器的3-D形狀以針對無線覆蓋。該團隊還開發(fā)了一種方法來模擬無線電信號如何在其環(huán)境中傳播和與物體交互。

通過關于特定內(nèi)部空間，無線接入點的位置和所需目標區(qū)域的信息，系統(tǒng)僅在23分鐘內(nèi)計算出優(yōu)化的反射器形狀。研究人員發(fā)現(xiàn)，反射器可以在不需要信號的情況下將強度降低10 dB，并在需要時將強度提高6 dB。反射器也相對容易放置。

由于目前的設計受到靜態(tài)形狀的限制，研究團隊現(xiàn)在將研究由不同材料制成的反射器，以便當內(nèi)部布局發(fā)生變化時，設備可以自動調(diào)整其形狀。該團隊還將研究更高頻段，如毫米波和可見光。