Módulos de seguridad IOT: Hardware modular para ingenieros en software

Creado: October 3, 2021

Diseño de PCB en Altioum Designer.

De un PCB diseñado en CircuitStudio hasta un producto de Zymbit finalizado

El “Internet de las cosas” (IoT) - ¿Gran promesa o gran problema?

Para el 2023, la IoT promete tener conectados 50 mil millones de dispositivos, ¡y generando un mercado con un valor económico de $8 billones de dólares!

Esos son órdenes de magnitud mucho más grandes y complejas que cualquier cosa que hayamos visto hasta ahora, y los modelos de desarrollo actuales, despliegue, administración de dispositivos y seguridad en la IoT no se traducen fácilmente en este desorden del nuevo mundo. Se requieren nuevos productos, nuevas herramientas y formas de desarrollo.

Este desafío es particularmente verídico en el área de la seguridad de los dispositivos IoT la cual, si no es ejecutada correctamente, podría lograr un impacto negativo significativo en las economías, vidas, seguridad nacional, resultados políticos y mucho más.

Módulo de seguridad de Zymbit

Módulos de seguridad de Zymbit diseñados en CircuitStudio.

Diseñando 50 mil millones de dispositivos

A diferencia de los teléfonos móviles o computadoras personales, que están diseñadas para que se manufacture un volumen alto de estos dispositivos, en los mil millones de unidades, la IoT está compuesta por un universo constantemente cambiante de dispositivos, con cada uno de ellos dirigido a una única aplicación o necesidad del IoT, y con combinaciones específicas de CPUs, I/O, comunicaciones, alimentación. carcazas y demás.

El diseñar, desarrollar, testear conformancias y manufacturar todos estos dispositivos diferentes es una tarea enorme que probablemente se expanda en la próxima década, perpetuado por los modelos empresariales en evolución constante, tecnologías y cadenas de suministro. Lo que se necesita es un proceso de desarrollo más rápido y eficiente, particularmente para el hardware, lo cual todos sabemos que es difícil.

Diseños más modulares a continuación

La forma lógica de afrontar esta gran mezcla de requisitos es el utilizar diseños modulares que puedan ser efectivamente personalizados en masa por ingenieros de sistema e integradores, sin necesidad de poseer un conocimiento especializado de los módulos subyacentes.   

La primera ola de proyectos IoT han sido impulsados por el hardware modular y los ecosistemas de software centrados alrededor de una computadora de una sola placa (SBC) de bajo costo. A medida que los proyectos transicionaron desde una prueba de concepto a las pruebas piloto, y luego a despliegues en masa, algunos sostendrán una integración floja de módulos estándar, mientras que otros transicionarán a placas personalizadas estrechamente integradas, y sistemas en módulos (SOMs). El tener herramientas de diseño que puedan soportar estas transiciones es clave para poder participar en el veloz desarrollo de dispositivos IoT. Y, más importante, es que estas herramientas deben ser fáciles de utilizar para usuarios no avanzados, integradores, ingenieros en sistema, y fundamentalmente, ingenieros de software.

Hardware modular para ingenieros de software

Computadoras modulares en una sola placa

El 29 de febrero del 2012, la computadora de una sola placa Raspberry Pi, basada en un CPU Broadcom, fue lanzada como una computadora educacional, con un target de ventas iniciales de 10.000 unidades. Seis años más tarde, más de 15 millones de unidades han sido vendidas para todo tipo de aplicaciones profesionales, desde controles industriales, señalización digital, herramientas de seguridad forense y muchas más. El fuerte ecosistema Pi de software modular y accesorios de hardware ha crecido para servir a los desarrolladores en una escala global; esto incluye computadoras de una sola placa con CPUs alternativos de vendedores como Rockchip, Samsung e Intel, y con altos grados de compatibilidad eléctrica y mecánica con la familia Pi.

Los ecosistemas alternativos de Beaglebone, Qualcomm, Odroid, Asus y Arduino aseguran un mercado vibrante en el que los desarrolladores IoT tienen una alta variedad de componentes modulares.

Seguridad modular para dispositivos IoT

La seguridad es, frecuentemente, la última cosa que los desarrolladores de software atienden antes de desplegar un sistema piloto en el campo. Esto hace que la tarea de integrar autenticación criptográfica a nivel del chip sea, como poco, dolorosa, y frecuentemente imposible sin un rediseño del hardware y software.

Zymbit vio la necesidad de tener un módulo de seguridad que tanto los desarrolladores de software como los de hardware pudieran integrar más tarde en el ciclo de diseño, que pudiese funcionar con las computadoras líderes de una sola placa y los servicios de software, y que pudiese entregar seguridad tanto física como digital a la propiedad intelectual, datos y credenciales.  

Módulos de seguridad de Zymbit

Los nuevos módulos de seguridad de Zymbit entregan seguridad tanto física como digital a los dispositivos IoT, volviéndolos difíciles de penetral en el mundo real, más allá de la seguridad de un firewall. Trabajan con un rango de computadoras de una sola placa, y son soportados por kits de desarrolladores (diseñados en CircuitStudio) y recintos seguros (diseñados en SolidWorks)

Diagrama de flujo de trabajo - Los módulos de seguridad son fáciles de integrar

Los módulos de seguridad de Zymbit son fáciles de integrar, y difíciles de penetrar.

Un flujo de trabajo linealizado - de realizar un diseño de PCB a obtener un primer producto en menos de 6 semanas.

Los ingenieros de Zymbit utilizaron las prestaciones DRC y de modelado 3D de CircuitStudio para tener listos los primeros prototipos, que fuesen funcionales, y estuviesen próximos a ser fabricados.   

Módulo de Zymbit

Zymbit utilizó CircuitStudio para diseñar una nueva clase de módulos de seguridad IoT que sean fáciles de integrar, y difíciles de penetrar.

Sencilla integración mecánica - exportar archivos STEP de y hacia SolidWorks

Una funcionalidad clave de los módulos de seguridad de Zymbit es su resistencia a la manipulación física. El lograr esto requirió un empaque personalizado con características detalladas y tolerancias estrechas. El poder exportar componentes Zymbit como archivos. STEP simplificó el intercambio de información con nuestros diseñadores mecánicos, que utilizaron SolidWorks para diseñar componentes mecánicos personalizados, modelar y visualizar el ensamblaje total en 3D.

 

Creado en Altium Designer y exportado como archivos .STEP

Componentes de Zymbit creados en CircuitStudio, exportados como archivos .STEP.

Creación de componentes personalizados - una forma fácil de compartir módulos entre equipos de diseño y compradores  

Los módulos de seguridad de Zymbit están integrados con otros módulos de terceros para formar dispositivos IoT completos. El poder manejar módulos de seguridad como un componente más hace que el proceso de integración mucho más eficiente y consistente, y fácilmente escalable a través de los grupos de diseño en diferentes ubicaciones. También, permite que los componentes incluyan los atributos de huella, eléctricos y mecánicos 3D y que éstos puedan ser compartidos sin exponer ninguno de los detalles subyacentes de diseño.

¡Integración completa en sistemas - Sistemas sobre módulos!

El poder unir los componentes de Zymbit con componentes eléctricos y mecánicos de terceros es el paso final en la creación de productos funcionales y seguros. Después de todo, el sistema no es un sistema sin antes unir todas las piezas juntas.

Componentes en Altium Designer, integrados como componentes mecánicos personalizados y de terceros.

Componentes creados por Zymbit, e integrados con componentes mecánicos personalizados y de terceros.

Múltiples módulos integrados en un único sistema coherente y seguro.

Múltiples módulos integrados en un único sistema coherente y seguro.

Hacer que las cosas sean seguras, es fácil con los módulos de seguridad de Zymbit

Las nuevas tecnologías y procesos siempre pueden parecer, en un principio, grandes y desalentadores. Afortunadamente, a medida que las herramientas y ecosistemas evolucionan, la tarea de diseñar e integrar un producto se vuelve más fácil y rápido; con los módulos de seguridad de Zymbit y las herramientas de diseño de CircuitDesign, ahora puede seguramente hacer que sus proyectos sean seguros y que estén listos para la acción del mundo real.

Con herramientas intuitivas y sencillas de utilizar para diseños modulares, podrá trabajar a través de cualquier creación de componentes y módulos con confianza. Zymbit y CircuitStudio harán que la colaboración a través de SolidWorks entre los diseñadores de sistemas y mecánicos sea sencilla, y que sean capaces de transicionar sus proyectos a los ambientes profesionales de CircuitStudio alrededor del globo.   

Muchas gracias a Phil Strong y al equipo de Zymbit por la contribución de este artículo.

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