在工業(yè)物聯網部署中，無線技術(不包括低功耗)可大致分為蜂窩或短距離無線。短距離無線包括 Wi-Fi、藍牙、Zigbee 和各種其他協(xié)議。

嵌入式系統(tǒng)設計人員通常決定使用現成的、經過認證的無線模塊，而不是從頭開始設計無線通信電路。其中一些模塊現在可以在單個模塊中容納多種頻率和協(xié)議。本文討論了 Wi-Fi 模塊的架構，以及設計人員利用此類模塊中可用的資源來改善物聯網設備和網絡安全性的機會。實際上，無論涉及何種無線協(xié)議，相同的通用方法都可以應用于其他模塊。

什么是Wi-Fi模塊?

Wi-Fi 模塊包括一個 2.4GHz 或 5GHz 頻段(或兩者)的無線收發(fā)器、一根天線和一個微控制器，用于運行固件、使無線電能夠接收和發(fā)送數據以及操作協(xié)議。微控制器的外部接口通常是 SPI、I 2 C、USB 或 UART。

將 Wi-Fi 模塊連接到網絡

Wi-Fi 模塊需要運行 IEEE 802.11 標準定義的幾種不同協(xié)議才能連接到網絡。連接后，它們還必須運行所需的機器對機器協(xié)議。連接到云服務器的典型協(xié)議棧和功能集可能包括：

· TLS

· TCP/IP

· HTTP/S

· FTP

· 消息隊列傳輸協(xié)議

· 證書處理(安全)

· 加密密鑰的使用(安全)

由于成本和功率限制，Wi-Fi 模塊內的設備通常資源有限，因此通常會將一些網絡協(xié)議卸載到主機應用處理器。與調制解調器一樣，Wi-Fi 模塊通過 UART 接口使用 AT 命令。隨著模塊變得越來越復雜，AT 命令也變得越來越強大，應用處理器的工作量也減少了。

無線系統(tǒng)分區(qū)

從安全角度來看，一個重要的考慮因素是每個協(xié)議堆棧和安全功能應位于何處。早期的物聯網設備通常在 Wi-Fi 模塊上運行 TCP/IP 和 HTTP 協(xié)議，而 HTTP 命令、客戶應用程序和安全證書則由應用處理器處理。

由于 HTTPS 協(xié)議取代了 HTTP 以確保通過互聯網發(fā)送的數據加密，因此 HTTPS 協(xié)議堆棧通常包含在 Wi-Fi 模塊中，但 HTTPS 命令來自應用處理器。HTTPS 由 TLS 協(xié)議保護，需要使用加密技術。加密密鑰通常由應用處理器存儲在其本地安全內存中。但是，連接到應用處理器的安全元件通常用作替代安全存儲機制。

上述方法的最大缺點是，通過UART/SPI鏈路傳輸的數據通常是清晰的。這意味著加密密鑰不能安全地通過它發(fā)送。這個挑戰(zhàn)是放大無線模塊連接到物聯網設備，如傳感器，然后你需要存儲根證書、url和api，除了加密密鑰，任何軟件平臺用于安全管理這些設備時連接到服務和應用程序。

構建一個Wi-Fi模塊，以加速物聯網設備的管理

軟件安全平臺(例如 Crypto Quantique 的 QuarkLink (QL))可以節(jié)省數月的精力，用于實現安全連接到云服務器所需的復雜堆棧。它提供了固件 API 和針對流行微控制器的示例項目。該平臺通過簡單的圖形用戶界面提供物聯網設備的入門和終身管理。用戶幾乎不需要安全專業(yè)知識。只需幾分鐘，數千臺物聯網設備就可以安全地連接到本地或基于云的服務器。

如果微控制器中有足夠的資源來存儲實現安全連接所需的元素，則可以配置更復雜的 Wi-Fi 模塊以在網絡中使用 QuarkLink。此類模塊還將具有與應用處理器的加密鏈接。然后，將配置功能分區(qū)。

選擇您的 Wi-Fi 模塊：選擇注意事項

在為安全物聯網應用選擇 Wi-Fi 模塊時，請選擇具有足夠處理器和內存資源的模塊，以便在模塊本身內(而不是在應用處理器中)存儲和處理所選安全平臺的元素。這將降低開發(fā)可靠物聯網產品所需的復雜性和工程資源。

這樣，工程工作就可以集中在核心應用上，而無需調試復雜、安全的通信軟件堆棧。結果是更安全、更可靠的結果，無需在 Wi-Fi 模塊和應用處理器之間進行過于復雜的通信。