隨著從業者越來越依賴遠程患者監測、遠程醫療和其他基于 IoMT 的遠程護理模式，聯網醫療設備的慢性安全問題現已成為大流行期間的一種漸進性系統性疾病。

醫院內部的威脅也比比皆是，包括與傳統有線以太網醫療系統相關的威脅，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系統和用例范圍內采用多層安全設計策略。

從醫院庫存到家庭醫療保健

醫院內外的 IoMT 設備共享一組共同的漏洞和相關風險，每個漏洞都可以使用相同的基本網絡安全原則進行緩解。

在醫院內部，跟蹤設備和關鍵資產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院的寄售庫存，但僅在使用產品或設備及相關耗材時開具發票。IoMT 技術提高了醫療設備制造商和醫院的可見性，并在使用物品時自動執行訂購和開票流程。

IoMT 技術還用于簡化醫院的安全保障功能，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境要求。如果發生召回事件，它會加快獲取有關誰可能收到了相關產品的所有必要信息。

與此同時，醫院內的遺留設備也被拉入 IoMT。連接到醫院網絡的 MRI 和其他有線以太網醫療系統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院運營的完整性。一旦進入醫院網絡，黑客就有能力通過各種零日攻擊來破壞遺留設備。

在醫院外，許多心臟除顫器、胰島素泵、血糖儀和其他連接到物聯網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的遙測數據并獲取敏感的患者信息。

另一個家庭醫療保健示例是基于 IoMT 的智能泡罩包裝，它使護理提供者能夠遠程管理和監控患者的處方藥依從性。泡罩包裝于 1960 年代發明，用于保護藥物并使患者更容易取回單劑量，泡罩包裝現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關設備通信。網關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 連接將相關的給藥事件數據推送到云端。護理人員在需要干預時會收到警報，并且還可以使用網關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。這也適用于以太網和其他協議。緩解要求必須保護所有系統通信，必須信任每個系統元素，并且智能手機應用程序與物聯網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，應用層安全性在發送方和接收方之間創建了一條安全隧道，以保護智能手機應用程序之間的整個通信通道，醫療設備和云。從本質上講，應用程序本身就構建了自己的安全性，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有的 Android 和 iOS 安全機制，同時還克服了其通信協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的用戶、智能手機應用程序、云、消耗品和任何相關設備的完整性，并確保黑客無法出于有害目的獲得對特權的“root 訪問”。

該安全層還可以防止偽造。它通過信任物聯網解決方案中的每個“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療設備，以便為醫療設備和耗材提供加密密鑰和數字證書，它們需要像系統中的安全元件 （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，智能手機上未經授權的攻擊者應用程序用于控制附近的物聯網設備演示板及其控制器應用程序。黑客應用程序發送虛假的溫度值，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 秒向其發送一系列假值后輕松接受 LED 更改請求。在使用板載開關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：持續連接

第三個 IoMT 安全層確保系統始終可以接收最新數據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連接。第一種是通過在 iOS 或 Android 操作系統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網設備數據。無需用戶干預。第二種方法是基于硬件的。小型網橋使用一種通信協議（通常僅提供個人區域覆蓋）與物聯網設備交互，另一種與云通信。它可以配置為連續運行或僅在主要的 IoT 到云路徑不可用時使用（參見圖 2）。

（圖 2：如果出現 Wi-Fi 故障，IoT 通信和安全堆棧可用于在固件遠程套接字 （FRS） 組件和電話遠程套接字 （PRS） 組件之間發送/接收數據。）

第三種確保連續連接的方法對于 MRI 機器和其他導致大多數醫院攻擊的傳統有線以太網醫療系統尤為重要。連接到以太網的硬件網關被放置在這個易受攻擊的醫療設備前面，以提供一個單獨的通道，專門用于與經過身份驗證的設備進行通信。

持續改進的基石

今天的互聯健康解決方案不再需要從頭開始開發，而是可以使用第三方軟件開發工具包 （SDK） 以構建塊的方式實施。這降低了增加安全性的成本，同時提高了靈活性，并使傳統設計和基礎設施能夠根據需要進行改造。這種方法還確保可以在解決方案生命周期的任何時候不斷改進實施，包括結合使用 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的成本幾美分。同時，它為供應商提供了以高價值方式區分其互聯健康產品的機會。也許最重要的是，這種三層方法可以保護醫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成本。

審核編輯：郭婷