隨著從業(yè)者越來越依賴遠程患者監(jiān)測、遠程醫(yī)療和其他基于 IoMT 的遠程護理模式，聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療設備的慢性安全問題現(xiàn)已成為大流行期間的一種漸進性系統(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，從麻醉機和 MRI 到呼吸機和輸液泵。減輕這些風險需要在整個互連生態(tài)系統(tǒng)和用例范圍內(nèi)采用多層安全設計策略。

從醫(yī)院庫存到家庭醫(yī)療保健

醫(yī)院內(nèi)外的 IoMT 設備共享一組共同的漏洞和相關(guān)風險，每個漏洞都可以使用相同的基本網(wǎng)絡安全原則進行緩解。

在醫(yī)院內(nèi)部，跟蹤設備和關(guān)鍵資產(chǎn)以提高可見性并防止缺貨越來越流行。這包括管理供應商運送到醫(yī)院的寄售庫存，但僅在使用產(chǎn)品或設備及相關(guān)耗材時開具發(fā)票。IoMT 技術(shù)提高了醫(yī)療設備制造商和醫(yī)院的可見性，并在使用物品時自動執(zhí)行訂購和開票流程。

IoMT 技術(shù)還用于簡化醫(yī)院的安全保障功能，例如，不耐受乳膠的患者不會接受含有橡膠的肺導管。IoMT 技術(shù)簡化了獲取導管批號、序列號和有效期的過程，以確保其對植入物有效。它可用于確認設備的真實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，它會加快獲取有關(guān)誰可能收到了相關(guān)產(chǎn)品的所有必要信息。

與此同時，醫(yī)院內(nèi)的遺留設備也被拉入 IoMT。連接到醫(yī)院網(wǎng)絡的 MRI 和其他有線以太網(wǎng)醫(yī)療系統(tǒng)為黑客提供了一個威脅面，可被利用來威脅患者安全以及醫(yī)院運營的完整性。一旦進入醫(yī)院網(wǎng)絡，黑客就有能力通過各種零日攻擊來破壞遺留設備。

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)的設備都面臨被無線劫持和重新編程的風險。例如，攻擊者可以短距離訪問胰島素泵的無線連接，并引導其輸送錯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程中攔截這些系統(tǒng)的遙測數(shù)據(jù)并獲取敏感的患者信息。

另一個家庭醫(yī)療保健示例是基于 IoMT 的智能泡罩包裝，它使護理提供者能夠遠程管理和監(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藍牙與具有顯示器和攝像頭的家庭網(wǎng)關(guān)設備通信。網(wǎng)關(guān)設備會在需要打開水泡時通知患者，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。護理人員在需要干預時會收到警報，并且還可以使用網(wǎng)關(guān)進行良好檢查和其他遠程患者交互。

在這些和其他應用中，使用商用智能手機進行命令和控制功能的需求不斷增長。但必須首先解決固有漏洞，其中最危險的漏洞之一是手機的無線連接。藍牙、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。緩解要求必須保護所有系統(tǒng)通信，必須信任每個系統(tǒng)元素，并且智能手機應用程序與物聯(lián)網(wǎng)設備和云之間必須有“永遠在線”的連接。

安全始于應用層

應用層安全防御各種惡意軟件和無線通道網(wǎng)絡安全攻擊。與僅在消息有效負載向下移動到 OSI 堆棧并返回時保護消息有效負載的典型傳輸層（第 4 層）安全性不同，應用層安全性在發(fā)送方和接收方之間創(chuàng)建了一條安全隧道，以保護智能手機應用程序之間的整個通信通道，醫(yī)療設備和云。從本質(zhì)上講，應用程序本身就構(gòu)建了自己的安全性，而不是依賴于該服務的較低堆棧級別。

使用這種方法，可以對會話進行身份驗證，并要求在所有消息離開應用程序之前對其進行加密。強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用程序使用之前對其進行解密和驗證。這些保護措施中的每一項都增強了現(xiàn)有的 Android 和 iOS 安全機制，同時還克服了其通信協(xié)議中固有的安全漏洞。

下一步：身份驗證層安全

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

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

為了實現(xiàn)這些目標，必須使用軟件或硬件在設備、云、消費品和智能手機上建立身份驗證層的信任根。硬件安全模塊 （HSM） 可以在工廠提供給醫(yī)療設備，以便為醫(yī)療設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安全層是如何工作的。在此模擬中，智能手機上未經(jīng)授權(quán)的攻擊者應用程序用于控制附近的物聯(lián)網(wǎng)設備演示板及其控制器應用程序。黑客應用程序發(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 更改請求。在使用板載開關(guān)激活應用層安全性后，控制器應用程序立即識別出攻擊者應用程序的簽名無效并拒絕 LED 更改請求。LED 更改請求僅接受來自運行應用層安全性的受信任控制器應用程序。

最后一層：持續(xù)連接

第三個 IoMT 安全層確保系統(tǒng)始終可以接收最新數(shù)據(jù)并立即更改設備操作以滿足患者的護理要求。這對于由手持設備或智能手機控制的解決方案可能會出現(xiàn)問題，因為它們極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。第一種是通過在 iOS 或 Android 操作系統(tǒng)后臺運行的軟件應用程序。該應用程序保留在后臺，并在其設備靠近智能手機時收集物聯(lián)網(wǎng)設備數(shù)據(jù)。無需用戶干預。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（通常僅提供個人區(qū)域覆蓋）與物聯(lián)網(wǎng)設備交互，另一種與云通信。它可以配置為連續(xù)運行或僅在主要的 IoT 到云路徑不可用時使用（參見圖 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程套接字 （FRS） 組件和電話遠程套接字 （PRS） 組件之間發(fā)送/接收數(shù)據(jù)。）

第三種確保連續(xù)連接的方法對于 MRI 機器和其他導致大多數(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)被放置在這個易受攻擊的醫(yī)療設備前面，以提供一個單獨的通道，專門用于與經(jīng)過身份驗證的設備進行通信。

持續(xù)改進的基石

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

實施所有三個 IoMT 安全層只會增加患者胰島素泵或其他系統(tǒng)的成本幾美分。同時，它為供應商提供了以高價值方式區(qū)分其互聯(lián)健康產(chǎn)品的機會。也許最重要的是，這種三層方法可以保護醫(yī)療保健提供者免受可能危害患者隱私甚至導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