Protegendo Designs IoT Embarcados com Security ICs Avançados

Protegendo Designs IoT Embarcados com Security ICs Avançados

No mundo conectado de hoje, todo novo dispositivo inteligente que você desenvolve carrega o risco de se tornar um vetor de ataque. Este artigo descreve as ameaças de segurança mais prementes para designs IoT, as funções essenciais que devem ser incorporadas e como security ICs modernos simplificam a tarefa de proteger seu produto desde o início.

Por Que o Timing Importa: De Copycats a Danos ao Cliente

Segurança deve ser integrada cedo, não como reflexão tardia. Dispositivos IoT desprotegidos podem servir como gateways para redes corporativas, comprometendo dados sensíveis e, em alguns casos, segurança do usuário. Falsificação e clonagem são comuns; elas corroem receita e danificam reputação da marca. Componentes genuínos não apenas garantem desempenho mas também ajudam a prevenir infiltração de malware.

Exemplos de alto risco incluem dispositivos médicos. Um alerta de 2023 do Departamento de Segurança Interna dos EUA avisou que um marcapasso com Wi-Fi poderia ser comprometido por atacante de curto alcance capaz de injetar, replay ou modificar dados de telemetria. Similarmente, o FDA permite refurbishing de dispositivos médicos, mas esse processo pode minar recursos de uso limitado, criando risco adicional.

Security ICs equipados com funções criptográficas avançadas podem proteger nós de sensores IoT em infraestruturas críticas — como usinas — dessas ameaças.

Figura 1. Security ICs com recursos criptográficos avançados podem proteger nós de sensores IoT em usinas e aplicações similares de ameaças de segurança.

Criptografia Tornada Acessível

Segurança IoT eficaz baseia-se em quatro pilares:

• Comunicação segura e autenticidade de endpoint
• Gerenciamento robusto de chaves para criptografia de dados
• Secure boot para validar firmware e bloquear malware
• Controle de recurso para habilitação/desabilitação segura de opções de fábrica

Security ICs embutem essas capacidades, permitindo designers aproveitarem criptografia de grau industrial sem expertise profunda. Uma abordagem puramente de software demanda desenvolvimento extensivo e pode introduzir vulnerabilidades exploráveis.

Tecnologia Physically Unclonable Function (PUF)

Tecnologia PUF gera chaves criptográficas únicas on-the-fly, baseando-se na aleatoriedade inerente de dispositivos MOSFET. Como a chave nunca é armazenada, um atacante não pode extraí-la. Além disso, sondar um PUF altera seu comportamento, frustrando engenharia reversa.

PUFs atuam como impressão digital de hardware, ideais para segurar chaves usadas para criptografar conteúdo de EEPROM. Mesmo se um atacante ler a memória, descriptografia é impossível sem a chave derivada do PUF.

Algoritmos Simétricos e Assimétricos

Algoritmos simétricos usam uma única chave secreta compartilhada, enquanto esquemas assimétricos empregam par de chaves privada/pública. Ambos são essenciais: chaves simétricas fornecem criptografia bulk rápida, enquanto chaves assimétricas permitem autenticação e assinaturas digitais.

Advanced Encryption Standard (AES)

AES é o padrão da indústria para criptografia bulk. Processa blocos de 128 bits através de série de operações de substituição, permutação e XOR dirigidas por chave secreta. A mesma chave é usada para criptografia e descriptografia, garantindo confidencialidade dos dados.

Assinaturas Digitais para Confiança

Assinaturas digitais confirmam que uma mensagem origina-se de um remetente conhecido e permanece intocada. Ambos algoritmos simétricos e assimétricos podem produzir assinaturas, com esquemas assimétricos (ex: ECDSA) oferecendo maior garantia.

Secure Boot com SHA e ECDSA

Secure boot verifica integridade do firmware antes da execução. Na prática, o hash SHA-256 do firmware é calculado, então assinado com chave privada ECDSA armazenada seguramente no ambiente de desenvolvimento. O firmware assinado e a chave pública são embutidos na flash do dispositivo. No boot, o microcontrolador recalcula o hash, verifica a assinatura usando a chave pública e só então roda o firmware.

Security ICs modernos integram SHA-256, ECDSA e mecanismos de key-exchange, permitindo que um coprocessador criptográfico de baixa potência descarregue operações complexas do microcontrolador host.

Um exemplo é o DS28S60: um coprocessador SPI de baixa potência 20 MHz com PUF, SHA-256/ECDSA-P256 para secure boot e key-exchange embutido para criptografia end-to-end.

Figura 2. Diagrama de blocos simplificado do DS28S60

Conclusão

À medida que nós de sensores IoT alimentados por bateria tornam-se ubíquos, embutir segurança robusta desde o início é não-negociável. Security ICs atuais fornecem suíte abrangente de funções criptográficas — PUF, AES, SHA, ECDSA — permitindo designers protegerem seus produtos sem se tornarem especialistas em criptografia.

Este artigo foi co-escrito por Zia Sardar e Nathan Sharp da Maxim Integrated.

Artigos da Indústria são uma forma de conteúdo que permite parceiros da indústria compartilharem notícias úteis, mensagens e tecnologia com leitores do All About Circuits de uma forma que conteúdo editorial não é bem adequado. Todos os Artigos da Indústria estão sujeitos a diretrizes editoriais rigorosas com a intenção de oferecer aos leitores notícias úteis, expertise técnica ou histórias. Os pontos de vista e opiniões expressos em Artigos da Indústria são do parceiro e não necessariamente do All About Circuits ou seus escritores.