Entwurf von physischer Sicherheitsschicht für militärische PCBs in Altium Designer

Zachariah Peterson
|  Erstellt: März 19, 2021
Entwurf von physischer Sicherheitsschicht für militärische PCBs in Altium Designer

PCBs für militärische Systeme sind leistungsstarke Biester, die strenge Design- und Leistungsstandards erfüllen müssen. Militärsysteme, die sensible Daten speichern und verarbeiten, benötigen zusätzliche Sicherheitsebenen, die über das Einschließen in einem sicheren Gehäuse hinausgehen. Sie müssen Ihre Leiterplatten so entwerfen, dass sie extrem widerstandsfähig gegen EMI sind, Daten so routen, dass sie nicht passiv abgegriffen werden können, und abgedunkelte Chips einbeziehen, um Angreifern den Zugriff auf sensible Daten zu verwehren. Diese Maßnahmen zur Gewährleistung der physischen Sicherheitsebene für militärische Leiterplatten können implementiert werden, wenn Sie Altium Designer verwenden, die einzige vollständig integrierte PCB-Designplattform auf dem Markt.

ALTIUM DESIGNER®

Ein einheitliches PCB-Designpaket mit den besten Werkzeugen für die Gestaltung von militärischen Elektroniksystemen.

Ob es sich um eine PCB für ein Computerperipheriegerät, einen Einplatinencomputer oder ein eingebettetes System zur Datenverarbeitung handelt, militärische PCBs in missionkritischen Systemen müssen physische Sicherheitsmaßnahmen implementieren. Die richtige Designsoftware wird Ihnen helfen, Ihre militärische PCB nach industriellen Standards zu entwerfen und physische Sicherheitsprotokolle zu implementieren, die darauf ausgelegt sind, Schaltungsmanipulationen zu verhindern und zu erkennen.

Nur Altium Designer integriert alle Ihre Designfunktionen auf Basis eines einzigen regelbasierten Designmotors und bietet Ihnen die Anpassungsfähigkeit, die Sie benötigen, um jedes eingebettete System zu entwerfen. Sie haben die Möglichkeit, Ihre Platine mit der elektrischen Leistung zu entwerfen, die für missionkritische Anwendungen erforderlich ist, Komponenten einzuschließen, die die physische Sicherheit der Schicht garantieren, und manipulationssichere Kommunikationsfähigkeiten. Die integrierte Design-, Komponentenverwaltungs- und Produktionsplanungsumgebung in Altium Designer bietet die erforderlichen Werkzeuge, um die physische Sicherheit der Schicht für militärische PCBs zu implementieren.

Physische Sicherheit auf der Leiterplattenebene

Militärsysteme, die Daten empfangen, verarbeiten und kommunizieren, tun dies unter Verwendung von hochwertigen kommerziell erhältlichen Komponenten, und Angreifer können versuchen, die Schaltungen direkt auf Komponenten- und Leiterbahnebene zu manipulieren. Es gibt eine Reihe von Maßnahmen, die Sie ergreifen können, um sicherzustellen, dass diese Elemente nicht abgegriffen werden können. Das Design Ihrer Leiterplatten mit diesen Maßnahmen zur physischen Sicherheit ist ziemlich einfach, wenn Sie die richtige Designsoftware verwenden.

Manchmal sind die besten Lösungen die am wenigsten eleganten. Vias sind kritische physische Zugangspunkte, und die Entscheidung für die Verwendung von blinden und vergrabenen Vias verhindert, dass Vias mit nichtleitender Füllung die Anzahl der Orte verringern, die anfällig für physisches Abtasten sind. Die Verwendung einer dicken Lötmaske, um kritische Leiterbahnen zu verbergen und zu schützen, verhindert ebenfalls Manipulationen am Schaltkreis. Bezüglich der Komponenten selbst sollten diese geschwärzt werden, sodass Angreifer nicht direkt Hersteller oder Modellnummern identifizieren können. Eine Komponente kann auch in einem nichtleitenden Epoxidharz eingekapselt werden, um physisch zu verhindern, dass Angreifer Pins abtasten und Daten erfassen.

Designsoftware für Sicherheit auf Leiterplattenebene

Die Implementierung von physischer Schichtsicherheit für militärische PCBs auf der Trace-Ebene könnte so weit gehen, dass vergrabene Schaltkreise in einer Mehrlagenplatine verlegt werden. Das Einbetten von so vielen Komponenten, Leiterbahnen und Vias wie möglich wird die Möglichkeiten für Schaltkreismanipulationen begrenzen. Tamper-Erkennung ist eine weitere Maßnahme, die ergriffen werden sollte, wenn möglich. Dies beinhaltet das Design von Verpackungen, die eine Sicherung oder einen Schalter auslösen, wenn das Gehäuse jemals geöffnet oder beschädigt wird, die Stromversorgung zur Platine unterbricht und sogar eine Basisstation alarmiert.

Alle diese Maßnahmen erfordern eine sorgfältige Auswahl Ihrer Komponenten, damit Sie die Sicherheit gewährleisten und Leiterbahnen so verlegen können, dass Angreifer physisch keinen Zugang zu Elementen erhalten, die sensible Daten übertragen. Mit der richtigen Designsoftware können Sie jede Maßnahme zur physischen Sicherheit in Ihr Board integrieren.

Screenshot of Via Properties window in Altium Designer

Design von vergrabenen Vias in Altium Designer

Sicherung der drahtlosen Fähigkeiten auf der physischen Ebene

Ein weiterer kritischer Aspekt der physischen Sicherheit betrifft die Kommunikationsfähigkeiten. Militärsysteme mit drahtlosen Fähigkeiten sollten eine verbesserte Abschirmungseffektivität gegen elektromagnetische Störungen aufweisen. Diese Abschirmung sollte die Standards für Funkfrequenz-/elektromagnetische Störungen auf missionskritischen Platinen übertreffen, um Selbststörungen zu verhindern. Die Kommunikation zwischen militärischen Systemen verwendet oft ein benutzerdefiniertes drahtloses Protokoll, um unbefugten Zugriff und Entschlüsselung von drahtlosen Daten zu verhindern.

EMI-Abschirmungseffektivität und Sicherheit

Die Sicherheit drahtloser Daten muss sowohl auf der Software-/Firmware-Ebene als auch auf der Komponentenebene implementiert werden. Die Verhinderung elektromagnetischer Störungen erfordert eine Reihe kluger Designentscheidungen für jede Leiterplatte, insbesondere jedoch für Platinen mit drahtlosen Fähigkeiten. Ähnlich wie im Fall der Sicherung von Komponenten kann die Brute-Force-Lösung, Abschirmgehäuse zu verwenden, eine robuste Unterdrückung elektromagnetischer Interferenzen auf Ihrer PCB bieten. Die Arbeit mit Designsoftware, die eine umfangreiche Komponentenbibliothek, mechanische Werkzeuge und elektrische Werkzeuge integriert, ermöglicht es Ihnen, all diese Maßnahmen in einem einzigen Programm umzusetzen.

Screenshot of the Ground Plane Properties dialog in Altium Designer

Das Design einer Masseebene in einer Mehrlagenplatine bietet robuste EMI-Abschirmung

Design und Simulation in einer einzigen Umgebung

Mit der Leiterbahnenverlegung, dem Via-Design, der Bauteilauswahl und dem Verpackungsdesign, die für die physische Sicherheitsebene so wichtig sind, benötigen Sie eine Designsoftware, die all diese Werkzeuge in einem einzigen Programm zusammenführt. Wenn diese Designwerkzeuge direkt in Ihre Simulationsfunktionen integriert werden, haben Sie die Möglichkeit, in einem einzigen Programm sowohl für physische Sicherheit als auch für Immunität gegen elektromagnetische Störungen zu entwerfen. Nur Altium Designer vereint all diese Werkzeuge in einer einzigen Umgebung.

Altium Designer: Vereinigung Ihrer Design- und Simulationswerkzeuge

Die Design- und Simulationsfunktionen in Altium Designer basieren auf einem regelgesteuerten Designmotor, der sicherstellt, dass Ihre Werkzeuge im gleichen Datenformat und innerhalb desselben Programms kommunizieren. Andere Programme trennen Design, Simulation, Produktionsplanung und Managementfunktionen in verschiedene Programme. Keine andere Designplattform bietet dieselbe Tiefe und Breite an Funktionalität wie Altium Designer.

Obwohl Angriffe auf Verbraucher-, Industrie- und sogar militärische Softwaresysteme scheinbar wöchentlich zu großen Nachrichtengeschichten werden, seien Sie versichert, dass Angreifer auch daran interessiert sind, physische Geräte zu kompromittieren. Die Arbeit mit dem richtigen PCB-Designpaket mit einem integrierten Funktionssatz gibt Ihnen die Werkzeuge an die Hand, um physische Sicherheit für militärische Leiterplatten zu implementieren und Manipulationen zu verhindern.

Altium möchte, dass Sie erfolgreich sind und wird mit Ressourcen zur Stelle sein, wenn Sie sie benötigen. Sie haben Zugang zu Design-Tutorials von Branchenexperten, dem AltiumLive-Forum, Webinaren und Podcasts sowie einer umfangreichen Wissensdatenbank. Während andere PCB-Designsoftware-Unternehmen Sie allein arbeiten lassen, stellt Altium das Wissen und die Ressourcen bereit, die Sie benötigen, um Erfolg zu haben.

Die regelbasierte Design-Engine in Altium Designer vereint Ihre Designfunktionen unter einem Dach und ist der neue Industriestandard im PCB-Design. Wenn Sie mit der besten Software auf dem Markt arbeiten möchten, dann wechseln Sie zu Altium Designer.

Über den Autor / über die Autorin

Über den Autor / über die Autorin

Zachariah Peterson verfügt über einen umfassenden technischen Hintergrund in Wissenschaft und Industrie. Vor seiner Tätigkeit in der Leiterplattenindustrie unterrichtete er an der Portland State University. Er leitete seinen Physik M.S. Forschung zu chemisorptiven Gassensoren und sein Ph.D. Forschung zu Theorie und Stabilität von Zufallslasern. Sein Hintergrund in der wissenschaftlichen Forschung umfasst Themen wie Nanopartikellaser, elektronische und optoelektronische Halbleiterbauelemente, Umweltsysteme und Finanzanalysen. Seine Arbeiten wurden in mehreren Fachzeitschriften und Konferenzberichten veröffentlicht und er hat Hunderte von technischen Blogs zum Thema PCB-Design für eine Reihe von Unternehmen verfasst. Zachariah arbeitet mit anderen Unternehmen der Leiterplattenindustrie zusammen und bietet Design- und Forschungsdienstleistungen an. Er ist Mitglied der IEEE Photonics Society und der American Physical Society.

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