具有更高集成度的家用電子系統(tǒng)正在迅速被采用，以改善用戶體驗(yàn)。隨著消費(fèi)者找到新的方法來(lái)為他們的生活空間配備簡(jiǎn)單易用的智能家居和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）產(chǎn)品，他們可能沒(méi)有意識(shí)到這些和其他電子設(shè)備中常見(jiàn)的某些漏洞和安全功能。

　　許多家庭安全和門(mén)禁設(shè)備[1]例如電子鎖，攝像頭，入侵傳感器，車(chē)庫(kù)開(kāi)門(mén)器，控制集線器和面板包含越來(lái)越多的智能電子設(shè)備，可以自動(dòng)訪問(wèn)允許的用戶，同時(shí)限制入侵者的訪問(wèn)。這些機(jī)電設(shè)備與基于安全的角色的融合帶來(lái)了風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)通過(guò)使用磁性篡改檢測(cè)傳感器來(lái)解決。

　　[1]這里討論的安全原理也直接適用于其他關(guān)鍵功能電子系統(tǒng)，如醫(yī)療器械和公用事業(yè)儀表。

　　什么是漏洞機(jī)制？

　　篡改電子設(shè)備的眾多方法之一是使用強(qiáng)磁鐵來(lái)破壞設(shè)備在閉環(huán)中運(yùn)行的能力。當(dāng)這些磁鐵靠近設(shè)備時(shí)，它們開(kāi)始將智能設(shè)備的內(nèi)部電子設(shè)備暴露在高磁場(chǎng)中。安全和門(mén)禁控制個(gè)人電子設(shè)備通常配備磁敏元件，但很少設(shè)計(jì)用于補(bǔ)償或忽略外部“雜散”磁場(chǎng)的影響。

　　霍爾效應(yīng)和磁阻 （xMR） 磁性傳感器以及安全電子設(shè)備中常用的各種其他集成電路容易受到飽和和故障的影響。在這些條件下，對(duì)磁敏感元件的破壞可能會(huì)阻止系統(tǒng)了解關(guān)鍵信息，例如有多少功率流過(guò)它或機(jī)械位置的確切狀態(tài)。在圖1所示的智能鎖示例中，由于雜散磁場(chǎng)，篡改機(jī)制可能會(huì)無(wú)意中觸發(fā)解鎖條件。

　　什么是雜散場(chǎng)？

　　通常無(wú)法表征的外部磁場(chǎng)被稱為雜散磁場(chǎng)。這是一個(gè)施加的磁場(chǎng)，要么是故意的 - 惡意篡改肇事者的方法 - 要么是無(wú)意的 - 例如來(lái)自附近大電流或磁源的干擾。永磁體或電磁鐵等光源的極性、頻率、方向和強(qiáng)度可能會(huì)有所不同。用于篡改的永磁體通常非常堅(jiān)固，可能相對(duì)較大且較重，可以在線購(gòu)買(mǎi)或從廢棄的電子設(shè)備和計(jì)算機(jī)中回收。

　　智能鎖的安全性如何？

　　智能鎖是智能家居安全產(chǎn)品的一個(gè)典型例子。根據(jù)Littelfuse Inc.（Littelfuse，N.D.）的數(shù)據(jù)，2019年全球出貨量為700萬(wàn)個(gè)智能鎖單元，預(yù)計(jì)5年內(nèi)年出貨量將增加到2300萬(wàn)個(gè)單元。隨著智能鎖和其他個(gè)人電子安全和門(mén)禁控制解決方案的采用率不斷提高，制造商必須同時(shí)解決硬件和軟件安全易感性問(wèn)題。

　　實(shí)現(xiàn)這些門(mén)禁系統(tǒng)的內(nèi)部電子設(shè)備使用電壓和電流基準(zhǔn)，這些基準(zhǔn)電壓和電流通常對(duì)外部磁場(chǎng)敏感。這種性質(zhì)的干擾事件可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)變得盲目或被誘騙，以便在系統(tǒng)應(yīng)保持安全時(shí)執(zhí)行操作。在智能鎖的情況下，如果產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一部分沒(méi)有實(shí)施適當(dāng)?shù)姆来鄹谋Ｗo(hù)措施，則施加的非常高的磁場(chǎng)可能允許入侵者進(jìn)入安全空間。

　　成功檢測(cè)篡改的標(biāo)準(zhǔn)

　　雖然制造商在使用點(diǎn)防止磁篡改可能具有挑戰(zhàn)性，但很有可能檢測(cè)到篡改企圖。至少可以記錄日志，或者可以采取補(bǔ)救措施，例如警報(bào)，禁用系統(tǒng)的關(guān)鍵部分或通知管理員。全球多個(gè)組織正在努力定義智能家居門(mén)禁系統(tǒng)法規(guī)，其中包括對(duì)智能家居和個(gè)人電子安全外圍設(shè)備的要求，以檢測(cè)和記錄篡改企圖。

　　為了有效，用于檢測(cè)篡改的磁性傳感器必須具有以下特征：

　　高靈敏度：即使施加在系統(tǒng)外部的磁鐵可能很強(qiáng)，但隨著您移遠(yuǎn)，磁鐵的磁場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)呈指數(shù)級(jí)衰減；傳感器內(nèi)部位置的場(chǎng)強(qiáng)可能遠(yuǎn)低于磁體表面的磁場(chǎng)（見(jiàn)圖2）；系統(tǒng)中使用的某些金屬組件可能會(huì)使磁場(chǎng)失真，如果靈敏度不夠高，則在傳感器的檢測(cè)區(qū)域中產(chǎn)生“陰影”或“孔”。

　　高動(dòng)態(tài)范圍：一些磁感應(yīng)技術(shù)對(duì)允許施加的磁場(chǎng)強(qiáng)度有上限，超過(guò)這些限制可能會(huì)導(dǎo)致永久性損壞。與 xMR 不同，霍爾效應(yīng)技術(shù)對(duì)施加的磁場(chǎng)沒(méi)有上限。

　　全極靈敏度：篡改企圖的肇事者不太可能非常注意磁鐵的哪個(gè)極點(diǎn)應(yīng)用于系統(tǒng)的情況，或者他們可能會(huì)簡(jiǎn)單地嘗試所有選項(xiàng)來(lái)找到一個(gè)有效的磁極；傳感器應(yīng)能夠檢測(cè)北極和南極磁場(chǎng)，并且對(duì)磁體的極向不敏感。

　　全向靈敏度：許多傳統(tǒng)的磁性傳感器僅對(duì)單個(gè)方向或平面上的場(chǎng)敏感；由于外部磁體可以以任何方向施加到組件表面（正面，頂部，底部，背面或側(cè)面）上的任何暴露點(diǎn)，因此傳感器在所有三個(gè)方向（X，Y和Z）上都應(yīng)具有相同的靈敏度。真正的 3DMAG? 霍爾效應(yīng)磁性傳感器器件包括 Allegro MicroSystems 的 ALS31300 低功耗 3D 線性傳感器和 ALS31313 低功耗 3D 線性傳感器。

　　防篡改

　　如前所述，在處理檢測(cè)到的篡改事件時(shí)，有一些選項(xiàng)可供選擇。防篡改只能在終端設(shè)備使用時(shí)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，如檢測(cè)，鎖定和通知，或在繼續(xù)操作時(shí)采取補(bǔ)償形式。

　　例如，如果檢測(cè)到非常強(qiáng)的雜散場(chǎng)篡改嘗試，系統(tǒng)可能會(huì)故意在短時(shí)間內(nèi)禁用自身，或者如果雜散場(chǎng)被認(rèn)為足夠弱，則系統(tǒng)可能會(huì)記錄并忽略雜散場(chǎng)。最終，當(dāng)存在關(guān)鍵敏感電子設(shè)備并且其故障可能導(dǎo)致危險(xiǎn)時(shí)，或者對(duì)于智能鎖 - 安全漏洞，將使用防篡改機(jī)制。

　　表 1 比較了 Allegro 的兩種不同的 3D 磁性傳感器類型。A1266 3D 微功率霍爾開(kāi)關(guān)和 ALS31300 3D 霍爾線性傳感器都符合上一節(jié)中討論的成功篡改接近檢測(cè)解決方案的標(biāo)準(zhǔn)，并且都提供了獨(dú)特的防篡改減和預(yù)防方法。

　　表 1：霍爾效應(yīng)開(kāi)關(guān)和線性傳感器特性和功能的比較

　　結(jié)論

　　磁性篡改檢測(cè)是消費(fèi)者自信地采用智能家居安全和門(mén)禁控制設(shè)備所需的關(guān)鍵功能。此功能可防止故障，并實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)磁場(chǎng)暴露事件的系統(tǒng)級(jí)響應(yīng)，從而增強(qiáng)這些和其他電子設(shè)備的整體安全性和性能。

　　磁性傳感器 IC（如 A1266 3D 霍爾開(kāi)關(guān)和 ALS31300 3D 霍爾線性）能夠以小于 9 mm 的占地面積檢測(cè)大面積上的磁性篡改2.Allegro 的 3DMAG? 傳感器解決方案通過(guò)使用最少數(shù)量的 IC 來(lái)實(shí)現(xiàn)高可靠性篡改檢測(cè)，從而確保高度精確、多功能的傳感設(shè)計(jì)。

　　請(qǐng)務(wù)必閱讀 Allegro 的配套應(yīng)用說(shuō)明，討論真正的 3D 傳感器在篡改檢測(cè)方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，3D 霍爾效應(yīng)傳感器可降低智能家居系統(tǒng)磁性篡改檢測(cè)的成本和復(fù)雜性。

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