本文作者：Asem Elshimi is product marketing manager at Silicon Labs.
除錯是物聯網裝置生命週期的前幾個步驟；它是在你使用新購買的智慧家居裝置後的最初幾分鐘內完成的。第一步是拆箱裝置，第二步是將它與你的家庭網路配對。從消費者的角度來看，這個配對步驟通常非常簡單。
最糟糕的使用者體驗是複雜的配對裝置。沒有消費者願意閱讀目錄或深入研究配對智慧家居產品的技術方面。他們想要的只是開啟盒子，按下一兩個按鈕，滑動兩三次，然後讓裝置執行起來。
但整個配對過程中實際發生的情況對裝置生命週期的可靠性具有重要意義。配對涉及將無線裝置配置到其環境中（用於調整功率級別和同步等引數）以及配置裝置。
配置或身份驗證是證明裝置身份的過程。配置有助於保護使用者免受假冒裝置的侵害——更不用說每個網路都必須有一個可靠的配置協議來保護自己免受可能試圖與網路配對以訪問敏感資訊的入侵者和駭客的侵害。
因此，當你想到除錯時，你必須考慮拆箱、配置、連線和設定。這四個步驟應該安全、無縫、快速地完成。然而，消費者尋求一個簡單直觀的過程。那麼，目前有哪些技術可用於執行無線除錯，它們是如何工作的？
當今最直觀的除錯技術是近場通訊 (NFC)。
使用 NFC 進行配置
我的一位工程師總是說“你可以只用基礎知識做很多事情。”他的智慧適用於 NFC 如何使用簡單的感應機制來“掃描”裝置身份。當 NFC 閱讀器靠近 NFC 標籤時，兩個裝置上的電感器形成一個互感通道，在該通道上進行資訊交換（如圖 2）。
圖 2 NFC 是智慧家居中最常用的無線除錯技術。資料來源：Silicon Labs
NFC 標籤的身份可以透過使用 NFC 閱讀器刷過它來確認。對於智慧家居消費者來說，這意味著用手機刷一下新買的燈泡來證明其身份。事情沒有比這更直觀了。人類喜歡從刷卡物件中獲得的肯定感，就像信用卡交易中常見的那樣。
NFC 配置雖然直觀，但也有一個缺點：增加了成本和佔用空間。 NFC 電路不會佔用大量面積，並且是相對便宜的元件。但是，NFC 電路應該在整個裝置生命週期中僅使用一次，並且僅用於一項任務：配置裝置。因此，即使成本低至 10 美分，NFC 電路也證明是原始裝置製造商通常不想承擔的負擔。
另一個缺點是 NFC 的功能有限。除錯是一個多步驟操作，NFC 可以很好地處理配置；但是，這不包括配置裝置並將其連線到網路。 NFC 標籤是被動資料儲存，可以由 NFC 裝置讀取和在某些情況下寫入。它們通常包含少量資料——數千位元組——並且在正常使用中是隻讀的。如此少量的資料無法實現其他任何複雜的目標。
此外，NFC 標籤在節點數量較多時無法很好地擴充套件。在智慧家居場景中，這可能不是什麼大問題，但在安裝人員需要同時除錯數千個節點的智慧建築環境中，這可能是一個挑戰。用智慧手機刷每個節點可能需要幾天時間。裝置放置在難以到達的地方的智慧家居產品也會產生很大的不同，例如連線到空調機組的維護感測器網路。使用者會很高興看到一種遠端安全地除錯此類節點的方法。
圖 3 幾種無線技術為智慧家居設定提供遠端除錯功能。資料來源：Silicon Labs
遠端除錯技術
那麼，是否有一種遠端、可擴充套件且不會增加額外成本的技術？雖然遠端除錯仍處於早期階段，但實際上有一系列技術存在並處於開發階段。這包括藍芽身份驗證和配對、Z-wave smart start和 Zigbee Direct。三者之間的共同點是它們使使用者能夠在不增加成本的情況下遠端除錯裝置，因為它們都使用相同的底層無線電技術來除錯他們的終端裝置。
因此，智慧裝置製造商可以避免為了實現遠端除錯而整合額外的無線電或電路。遠端除錯技術還可以對使用中的裝置進行持續認證。由於配置是遠端完成的，因此可以在裝置生命週期中重複進行，以確認其身份並檢查其健康狀況。最後但並非最不重要的一點是，遠端除錯使可擴充套件性成為可能。藉助遠端除錯技術，未來可以輕鬆除錯數千個節點。
圖 4 Zigbee Direct 是目前正在開發的一項功能，允許使用者使用智慧手機、平板電腦和其他支援藍芽的裝置與其 Zigbee 網路進行無縫互動。這反過來又簡化了除錯過程。資料來源：Silicon Labs
那麼，這些技術提供了什麼？讓我們探索使用最廣泛的連線機制之一：藍芽。藍芽配對的最基本形式稱為 Just Works，它提供了配對兩個藍芽裝置的最簡單路徑。但是，它沒有提供一種方法來驗證裝置成為連線的一部分並使網路容易受到攻擊。
例如，當第三個裝置（惡意裝置）冒充兩個合法裝置中的一個或兩個時，就會發生中間人攻擊。在這裡，惡意裝置會路由其他兩個裝置之間的通訊，讓合法裝置在它們的連線受到破壞時產生它們直接相互連線的錯覺。這種設定不僅允許惡意裝置攔截所有正在傳送的資料，而且還允許它在通訊到達預期接收者之前將虛假資料注入通訊或刪除資料。
為了抵消這種威脅，可以使用數字比較配對來改進 Just Works，但它在最後增加了一個步驟，違背了簡單藍芽配對的目的。市場需要一個自動化且簡單的遠端除錯流程，但不幸的是，我們還沒有。我們沒有看到可以簡化除錯並將其帶入零接觸體驗的協議。然而，我們已經接近解決這個問題了。有了正確的願景，今天發生的發展將使我們達到無線除錯的目標。
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