- 4 次围观
目的：实验室流式传输层（Lab Streaming Layer, LSL）协议已在神经科学研究中被广泛用于同步多模态生物信号记录，但其传输的所有数据均为明文，从而使敏感的神经与生理记录面临被截获和篡改的风险，并为其在全球大多数主要司法辖区中的临床与商业部署带来监管责任。我们提出 Secure LSL，作为该协议的统一加密架构：这是一种新型安全层，通过对核心库进行透明、可直接替换的修改，实现设备认证与生物信号流加密，无需修改应用程序，对于动态链接客户端也无需重新编译。 方法：我们在 liblsl 核心库层面实现加密，采用共享密钥对授权模型以及 ChaCha20-Poly1305 认证加密。所有授权设备共享同一 Ed25519 密钥对，并在连接建立期间通过公钥验证确保仅有授权设备之间能够通信。该架构在全网络范围内强制执行安全一致性，要求所有已连接设备要么全部在安全模式下运行，要么全部在非安全模式下运行，从而消除存在脆弱性的混合环境，并以零代码修改的方式对现有应用程序透明运行。 主要结果：该架构保持了应用程序编程接口（API）的透明性，因此现有应用程序无需进行代码修改（但传统设备若要连接到受保护的 outlet，则必须更新）。在涵盖 x86 桌面平台、Apple Silicon 笔记本电脑、嵌入式 ARM 单板平台以及 Xtensa 微控制器目标在内的五种硬件平台上，加密在所有桌面与嵌入式 ARM 配置中均仅增加亚毫秒级延迟；对于典型的 64 通道、1000 Hz 配置，其开销处于个位数百分比范围内（约 4% 至 9%，其中最低值处于接近于零的测量噪声范围内）。一项针对 ESP32 的洁净室实现将透明加密扩展至双核微控制器，在推送路径上未测得额外开销，且仅增加约 2 kB 的静态随机存取存储器（SRAM）占用，从而支持安全的可穿戴与移动式生物传感器部署。 意义：通过在协议核心内部而非依赖应用层修改来实现安全机制，我们将 LSL 从一种仅用于研究的协议转变为可支持安全性的临床环境、多机构协作与商业产品平台，同时保留了其零配置理念。
Scott Makeig 的 ORCID 记录
摘要 信息/历史 指标 PDF 预览
摘要
目的：实验室流式传输层（Lab Streaming Layer, LSL）协议已在神经科学研究中被广泛采用，用于同步多模态生物信号记录，但其以明文传输所有数据，使敏感的神经与生理记录面临被截获和篡改的风险，并在全球多数主要司法辖区的临床与商业部署中带来监管责任。我们提出 Secure LSL，作为该协议的统一加密架构：这是一种新的安全层，通过对核心库进行透明、可直接替换的修改，实现设备认证和生物信号流加密，无需对应用程序进行任何更改，且对动态链接客户端无需重新编译。
方法：我们在 liblsl 核心库层面实现加密，采用共享密钥对授权模型和 ChaCha20-Poly1305 认证加密。所有经授权设备共享同一 Ed25519 密钥对，并在连接建立期间通过公钥验证确保仅有经授权设备能够通信。该架构强制实施网络范围内的安全一致性，要求所有已连接设备均在安全模式或非安全模式下运行，从而消除存在漏洞的混合环境，并以零代码修改的方式对现有应用程序透明运行。
主要结果：该架构保持了应用程序编程接口（API）的透明性，因此现有应用程序无需进行代码修改（传统设备若要连接到受保护的 outlet，则必须更新）。在涵盖 x86 台式机、Apple Silicon 笔记持有人为作者/资助方，其已授予 bioRxiv 永久展示该预印本的许可。 保留所有权利。未经许可不得重复使用。
返回顶部 上一页 下一页
发布于 2026 年 7 月 11 日。 下载 PDF 电子邮件
感谢您有兴趣帮助传播 bioRxiv。 您的电子邮件 *
您的姓名 *
发送至 * 请输入多个地址，每行一个，或使用逗号分隔。
您将要发送以下内容的电子邮件 用于 Lab Streaming Layer 的统一加密架构：Secure LSL
邮件主题 （您的姓名）已从 bioRxiv 向您转发一个页面
邮件正文 （您的姓名）认为您会希望查看 bioRxiv 网站上的此页面。
您的个人留言
验证码 此问题用于测试您是否为人类访客，并防止自动垃圾信息提交。
分享 用于 Lab Streaming Layer 的统一加密架构：Secure LSL
Seyed Yahya Shirazi ， Scott Makeig
bioRxiv 2026.07.07.737068； doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.07.737068
分享本文： 复制
引文工具 用于 Lab Streaming Layer 的统一加密架构：Secure LSL
Seyed Yahya Shirazi ， Scott Makeig
bioRxiv 2026.07.07.737068； doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.07.737068
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.07.737068v1?rss=1
🏷️ 实验室流层 生物信号加密 设备认证 ChaCha20-Poly1305 Ed25519 安全协议架构