Una breve discusión sobre el mecanismo de defensa de la seguridad de los datos del sistema en chip (SoC) LoRa-STM32WLE5

A medida que los dispositivos IoT se generalizan, miles de millones de dispositivos se comunican a través de redes inalámbricas y transmiten grandes cantidades de datos confidenciales. Si bien esta conectividad de dispositivos a gran escala aporta comodidad, también introduce importantes riesgos de seguridad. Las soluciones System-on-Chip (SoC) integran comunicación inalámbrica, procesadores, almacenamiento y mecanismos de seguridad en un solo chip, ofreciendo una solución altamente integrada para aplicaciones de IoT. Este diseño simplifica enormemente el proceso de desarrollo de hardware al tiempo que mejora el rendimiento general y la seguridad de los dispositivos. Los SoC no solo satisfacen las demandas de comunicación inalámbrica de bajo consumo y largo alcance, sino que también garantizan una seguridad integral de los datos durante la transmisión, el almacenamiento y el procesamiento a través de sistemas avanzados. tecnologías de cifrado. Esto proporciona una protección sólida para la estabilidad y seguridad de los dispositivos IoT. Ahora, analicemos algunos de los mecanismos de seguridad en los sistemas SoC.

El LoRa-STM32WLE5 es un módulo SoC desarrollado por NiceRF que utiliza el chip STM32WLE5 de ST. Basado en el núcleo RISC de 32 bits Arm® Cortex®-M4 de alto rendimiento, implementa un conjunto completo de instrucciones DSP y una Unidad de protección de memoria (MPU) independiente. El módulo aprovecha la modulación LoRa para ofrecer capacidades de comunicación inalámbrica de largo alcance, baja potencia y alta sensibilidad. Además, el diseño incorpora robustos mecanismos de seguridad para garantizar la seguridad tanto de los dispositivos como de los datos.

Diseño integrado de SoC: reducción de la posibilidad de vulnerabilidades del sistema
El LoRa-STM32WLE5, como módulo SoC, se beneficia significativamente de su diseño altamente integrado, que es una ventaja clave en términos de seguridad. En comparación con los sistemas discretos tradicionales, la arquitectura SoC reduce la cantidad de puntos de conexión física entre los componentes del sistema, que a menudo son objetivos de los atacantes. Al integrar el procesador, el módulo de comunicación y los mecanismos de seguridad en un solo chip, el SoC STM32WLE5 reduce significativamente los puntos de entrada de ataques externos, reduciendo fundamentalmente la cantidad de vulnerabilidades potenciales.

En los dispositivos de IoT, las amenazas a la seguridad a menudo se descubren a través de vulnerabilidades de interacción entre diferentes componentes del sistema. La arquitectura SoC elimina eficazmente esta complejidad, simplificando el diseño de seguridad del sistema y reduciendo la probabilidad de que queden expuestas vulnerabilidades de seguridad.

Cifrado de hardware AES de 256 bits : una sólida defensa para la transmisión de datos
Como dispositivos de IoT, la transmisión inalámbrica de datos debe enfrentarse inevitablemente a diversos riesgos de ataque. El módulo LoRa-STM32WLE5 mejora la seguridad de la transmisión de datos integrando tecnología de cifrado de hardware AES de 256 bits. AES (Estándar de cifrado avanzado) es un algoritmo de cifrado simétrico ampliamente utilizado, y se considera que AES-256 tiene un nivel muy alto de resistencia al descifrado, capaz de satisfacer las necesidades de cifrado en las próximas décadas.

La ventaja del cifrado por hardware radica en su eficiencia y seguridad en comparación con las soluciones de cifrado por software. El cifrado de hardware se ejecuta directamente a nivel de chip, lo que permite que los datos se transmitan sin requerir cálculos complejos por parte de la CPU, evitando así posibles vulnerabilidades del procesador y ataques a nivel de software.

En aplicaciones prácticas, como los sistemas de monitoreo remoto en ciudades inteligentes, miles de cámaras transmiten video en tiempo real y datos ambientales a través de redes LoRa. Si estos datos no estuvieran cifrados, correrían un alto riesgo de interceptación y manipulación. La función de cifrado de hardware del módulo LoRa-STM32WLE5 proporciona una protección excepcionalmente sólida para estos flujos de datos críticos, garantizando la confidencialidad e integridad de los datos durante la transmisión.

Protección de lectura/escritura PCROP: la clave para la seguridad del firmware
Además de la seguridad de la transmisión, la seguridad del firmware del dispositivo es igualmente crítica. El SoC LoRa-STM32WLE5 incorpora la tecnología PCROP (Protección de lectura de código patentada), que previene eficazmente la ingeniería inversa y la manipulación maliciosa del código.

La tecnología PCROP puede bloquear áreas de almacenamiento específicas en el chip, haciéndolas ilegibles o no modificadas. Incluso si un pirata informático intenta extraer datos del chip por medios físicos, no puede eludir la protección proporcionada por PCROP, lo que garantiza la seguridad del firmware del dispositivo y los algoritmos centrales. Esto es crucial para proteger la propiedad intelectual y evitar la manipulación del firmware.

En los sistemas de control industrial, los dispositivos suelen operar en entornos desatendidos, donde los atacantes pueden intentar acceder al firmware del dispositivo para inyectar código malicioso o extraer algoritmos propietarios. La tecnología PCROP bloquea eficazmente dichos ataques, garantizando la integridad y exclusividad del firmware del dispositivo.

Unidad de protección de memoria (MPU): prevención del acceso no autorizado
El SoC STM32WLE5 cuenta con una unidad de protección de memoria (MPU) integrada, que proporciona capacidades de administración de memoria detalladas para el dispositivo. La MPU permite al sistema restringir el acceso a la memoria para cada tarea, evitando el acceso no autorizado y los conflictos de memoria entre tareas. Esta función es especialmente importante en sistemas operativos multitarea, ya que evita que tareas maliciosas afecten procesos críticos del sistema, asegurando el funcionamiento normal del dispositivo.

Por ejemplo, en aplicaciones domésticas inteligentes, varios sensores y controladores comparten recursos del sistema para procesar datos. Si una tarea intenta acceder a un área de memoria que no le pertenece debido a una vulnerabilidad del programa, la MPU bloqueará inmediatamente este comportamiento, evitando interrupciones en otras tareas y evitando fallas del sistema o una mayor explotación.

El módulo SoC LoRa-STM32WLE5 no es solo un módulo inalámbrico con excelentes capacidades de comunicación, sino también una solución SoC eficiente con múltiples mecanismos de seguridad integrados. A través de una combinación de cifrado de hardware AES, protección de lectura/escritura PCROP y administración de memoria MPU, proporciona seguridad integral para dispositivos IoT, garantizando la seguridad de los datos, el firmware y el sistema en todos los niveles.