【科普】法拉第袋真的能屏蔽手機信號嗎？

現代手機已經(jīng)高度復雜，大量精巧的電子硬件幾乎都由微處理器和軟件控制，雖然這對功能性來(lái)說(shuō)是個(gè)好消息，但對安全性來(lái)說(shuō)則是個(gè)壞消息。對于智能手機等設備，軟件幾乎掌控者手機的一切，包括打開(kāi)和關(guān)閉電源的方式和時(shí)間，換而言之，你的手機“有自己的想法”，包括你理解的“關(guān)機”。

手機的復雜軟件系統，委婉地說(shuō)，很大程度上已經(jīng)超出了用戶(hù)的控制范圍，特別是對于配備麥克風(fēng)、攝像頭、位置和環(huán)境傳感器以及通信鏈接的智能手機而言，控制它們的軟件中的錯誤（或者后門(mén)）和安全漏洞可能會(huì )對隱私產(chǎn)生嚴重影響。

人們很難可靠地完全關(guān)閉基于軟件的設備（例如智能手機），這不是受迫害臆想，一些手機廠(chǎng)商甚至將其視為一種貼心的功能。例如，某些蘋(píng)果iPhone手機在關(guān)機狀態(tài)下依然能繼續發(fā)送“查找我的設備”跟蹤信標。即使在不“正式”支持此功能的設備上，不法分子或惡意軟件也可能產(chǎn)生類(lèi)似行為，從而將您的手機變成永久的秘密跟蹤設備，無(wú)論您是否已將其“關(guān)閉”。許多最新智能手機采用不可拆卸電池使“假關(guān)機”的風(fēng)險更加復雜。

對于那些想在特定場(chǎng)景確保手機與世隔絕，徹底屏蔽手機無(wú)線(xiàn)電（包括發(fā)送和接收蜂窩基站信息、wifi、藍牙和NFC近場(chǎng)通信以及GPS定位信號）的用戶(hù)而言，一個(gè)廣為人知的流行方法是將手機丟進(jìn)一種被稱(chēng)為“法拉第袋”的東西里。

法拉第袋產(chǎn)生的法拉第籠效應會(huì )嚴重削弱甚至屏蔽內部設備的無(wú)線(xiàn)電信號，被廣泛用于確保不可信設備（如手機）在不知情或不適當的場(chǎng)景中發(fā)送和接受信號。法拉第籠的原理很簡(jiǎn)單：它只是一個(gè)完全封閉信號源的固體導電容器，這樣籠子上任意兩點(diǎn)之間的射頻電壓差始終為零。

但實(shí)際上，構建一個(gè)在實(shí)踐中運行良好的法拉第籠系統并沒(méi)有看上去那么簡(jiǎn)單。任何密封不嚴的開(kāi)口都可以形成一個(gè)結點(diǎn)，充當RF饋源并顯著(zhù)降低衰減效率。

目前電商平臺上熱銷(xiāo)一些價(jià)格昂貴（通常為數百元左右）的所謂商用法拉第袋專(zhuān)門(mén)用于手機，可用于防范商業(yè)間諜或者“孕婦防輻射”，此外網(wǎng)絡(luò )上還流傳大量號稱(chēng)能夠臨時(shí)屏蔽手機信號的“土方法”。

那么問(wèn)題來(lái)了，它們的實(shí)際效果如何？找到這個(gè)問(wèn)題的準確答案需要通過(guò)專(zhuān)業(yè)RF測試實(shí)驗室進(jìn)行測試。近日，安全專(zhuān)家馬特布雷茲找到了合適的測試環(huán)境和設備，對三個(gè)“高端”商業(yè)法拉第袋以及三個(gè)網(wǎng)上普遍推薦的臨時(shí)屏蔽方法進(jìn)行了測試，測試方法和結果如下

測試方法和設置

法拉第籠的目的是將在籠子外部和籠子內部之間傳播的（衰減）無(wú)線(xiàn)電信號的強度降低到使它們有效地無(wú)法檢測到的水平，即使是黑客也無(wú)法利用。

“理想的”法拉第籠將提供無(wú)限衰減，但是，在真實(shí)的物理世界中，我們實(shí)際制作的任何設備都不會(huì )是完美的。但事實(shí)我們只需將信號衰減降低到合理距離（例如基站距離）外可檢測閾值之下就可以。幸運的是，手機的信號本身相對較弱（小于1瓦的射頻功率），它們接收到的許多用于定位自己的信號（例如來(lái)自GPS衛星的信號）也是如此。從蜂窩基站發(fā)送的信號稍強一些，但仍在可能被衰減到無(wú)法檢測到的水平范圍內。

那么我們需要多少衰減呢？RF工程師通常以分貝(dB)為單位測量衰減，它是一個(gè)對數單位，表示兩個(gè)信號幅度差異的比率。20 dB代表幅度（伏特）的10倍變化，而40 dB是100的倍數，60 dB是1000的倍數，依此類(lèi)推。（0 dB代表完全沒(méi)有變化）。因此，20dB衰減會(huì )將1伏信號轉換為0.1伏信號，而80分貝衰減會(huì )將1伏轉換為0.0001伏。

這對我們意味著(zhù)什么？保守地說(shuō)，80或90 dB的衰減就足夠了，除非您的手機距離基站天線(xiàn)只有幾英尺（這對您的身體來(lái)說(shuō)也是極不安全的）。所以在本次測試中，衰減80dB就算是一個(gè)“及格線(xiàn)”。

本次測試使用的信號強度測量?jì)x器是Rhode and Schwarz型號PR100測量接收器（上圖），該無(wú)線(xiàn)電設計用于檢測微弱信號并進(jìn)行高達7.5 GHz的準確場(chǎng)強測量。信號源是一個(gè)ERASynth Micro信號發(fā)生器，可以裝入商用手機大小的法拉第袋中。它以超過(guò)10dBm(10 mW)的頻率輸出高達6GHz的任何頻率的干凈信號，非常適合此類(lèi)實(shí)驗。

實(shí)驗中使用的射頻測試盒是Ramsey Electronics的STE3000B。這是一個(gè)精心構造的面包盒大小的法拉第籠，配備了射頻連接器，允許將外部?jì)x器（例如我們的接收器）連接到盒子內部隔離的組件（我們想要接收器的天線(xiàn)和信號發(fā)生器以及我們正在測試的袋子）。這個(gè)特殊的模型還提供過(guò)濾的交流電源和一個(gè)導電的“手套箱”，允許您在盒子關(guān)閉時(shí)操縱位于盒子內的物體和控件，如下圖所示：

測試結果

法拉第袋一：EDEC（窗袋，用戶(hù)可透過(guò)導電織物看到手機屏幕）

點(diǎn)評：該袋在3 GHz下表現相當不錯（衰減超過(guò)100 dB），但在4 GHz及更高頻率下性能急劇下降。由于擔心袋子有缺陷或損壞，測試人員嘗試了第二個(gè)樣品，但得到了幾乎相同的結果。這個(gè)袋子肯定足以減弱藍牙、2.4 GHz wifi、GPS和大多數3 GHz以下的蜂窩信號，但可能不足以防止秘密泄露更高頻率的信號。（懷疑該袋的Velcro閉合機制留下的小間隙可能會(huì )降低較高頻率下的性能）。

法拉第袋二：EDEC OffGrid（采用不同閉合機制，帶有魔術(shù)貼和磁鐵，沒(méi)有觀(guān)察窗）

點(diǎn)評：盡管與上面測試的同一品牌的“窗口”型號相比，這款小袋的結構更輕，但在整個(gè)系列中的表現都非常出色。在這些頻率上的衰減可能足以在實(shí)踐中防止信號滲漏。

法拉第袋三：Mission Darkness（窗袋，配有觀(guān)察窗）

點(diǎn)評：雖然產(chǎn)品名字很浮夸，但測試結果確是最優(yōu)秀的，在整個(gè)頻率范圍內都有出色表現，即使在6G頻率也能產(chǎn)生高達96.6dB的衰減?？磥?lái)可觀(guān)察手機屏幕的“透明”袋未必就會(huì )損失屏蔽性能。

最后，實(shí)驗室對靜電袋（聚酯薄膜袋）、金屬餅干罐和錫紙鋁箔這三種網(wǎng)上流傳的臨時(shí)屏蔽手機的土辦法進(jìn)行了測試，結果如下

一、靜電袋

點(diǎn)評：顯然靜電袋是非常讓人失望的選擇，對手機信號的屏蔽作用幾近于無(wú)。

二、金屬餅干罐

點(diǎn)評：金屬餅干罐看上去比法拉第籠似乎還要靠譜，但測試結果表明，它并不能有效屏蔽手機信號，距離有效閾值還有很大差距。

三、錫紙或鋁箔

點(diǎn)評：測試結果一言難盡，缺乏一致性和可復現性，因此也沒(méi)有提供最終的測試結果表單。實(shí)驗表明錫紙的屏蔽效率因包裹和密封方式而有極大的差異。在有些測試中，可以產(chǎn)生90dB的合格衰減，但使用相同的材料和包裹方法第二次測試中卻只產(chǎn)生50dB的衰減，這意味著(zhù)用錫紙屏蔽手機信號雖然有一定可行性，但也是一種非常不靠譜的方法。

結論

牢記一點(diǎn)：法拉第袋無(wú)論多么有效，只能阻止無(wú)線(xiàn)電通信。惡意手機可能會(huì )做不涉及使用無(wú)線(xiàn)電的惡意行為。例如，它仍然可以錄制音頻，然后等待手機從包裝袋中取出再將錄音發(fā)送出去。所以對于真正的隱私偏執狂來(lái)說(shuō)，即使是最好的法拉第籠也可能無(wú)法提供足夠的保護。

此外，法拉第袋的用例很窄，用戶(hù)必須了解您要保護的威脅，以及正確的使用方式。例如，如果您擔心被跟蹤到某個(gè)敏感的會(huì )議，則需要在前往那里之前隔離電話(huà)，而不是到達之后。