先進セキュリティICでIoT組み込み設計を守る

先進セキュリティICでIoT組み込み設計を守る

今日のコネクテッドワールドでは、あなたが開発するあらゆる新しいスマートデバイスが攻撃ベクトルになるリスクを抱えています。本記事では、IoT設計における最も差し迫ったセキュリティ脅威、必須の組み込み機能、そして最新セキュリティICがいかに製品を最初から保護する作業を簡素化するかを概説します。

タイミングが重要な理由：模倣品から顧客被害まで

セキュリティは後付けではなく、早期に統合すべきです。無防備なIoTデバイスは企業ネットワークへのゲートウェイとなり、機密データを危険にさらし、場合によってはユーザーの安全を脅かします。偽造とクローンは一般的で、収益を削ぎ、ブランド評判を損ないます。正規部品のみが性能を保証し、マルウェア混入防止にも役立ちます。

ハイステークスな例として医療機器があります。2023年の米国国土安全保障省勧告では、Wi-Fi対応ペースメーカーが短距離攻撃者によってテレメトリデータの注入、リプレイ、改ざんを受ける可能性が警告されました。同様に、FDAは医療機器の再生を許可していますが、このプロセスは限定使用機能を損なう可能性があり、追加リスクを生みます。

高度な暗号機能を備えたセキュリティICは、発電所などの重要インフラにおけるIoTセンサノードをこれらの脅威から守ります。

図1. 高度な暗号機能を備えたセキュリティICは、発電所などのアプリケーションにおけるIoTセンサノードをセキュリティ脅威から保護できます。

暗号技術を身近に

効果的なIoTセキュリティは4つの柱に依存します：

• 安全な通信とエンドポイントの真正性
• データ暗号化のための堅牢な鍵管理
• ファームウェア検証とマルウェア遮断のためのセキュアブート
• 工場オプションの安全な有効化/無効化のための機能制御

セキュリティICはこれらの機能を内蔵し、設計者が深い専門知識なしで業界グレードの暗号技術を活用できるようにします。純粋なソフトウェアアプローチは広範な開発を必要とし、悪用可能な脆弱性を導入する可能性があります。

物理的クローン防止機能（PUF）技術

PUF技術は、MOSFETデバイスの固有のランダム性を利用して、その場でユニークな暗号鍵を生成します。鍵が保存されないため、攻撃者はそれを抽出できません。さらに、PUFをプローブするとその挙動が変化し、リバースエンジニアリングを阻止します。

PUFはハードウェアフィンガープリントとして機能し、EEPROM内容を暗号化する鍵の保護に最適です。攻撃者がメモリを読み取っても、PUF由来の鍵なしでは復号不可能です。

対称および非対称アルゴリズム

対称アルゴリズムは単一の共有秘密鍵を使用し、非対称スキームは秘密鍵/公開鍵ペアを用います。両方が不可欠です：対称鍵は高速な一括暗号化を提供し、非対称鍵は認証とデジタル署名を可能にします。

高度暗号化標準（AES）

AESは一括暗号化の業界標準です。秘密鍵によって駆動される一連の置換、順列、XOR演算を通じて128ビットブロックを処理します。暗号化と復号化に同じ鍵を使用し、データの機密性を確保します。

信頼のためのデジタル署名

デジタル署名は、メッセージが既知の送信者から来ており、改ざんされていないことを確認します。対称および非対称アルゴリズムの両方で署名を生成でき、非対称スキーム（例：ECDSA）がより高い保証を提供します。

SHAとECDSAによるセキュアブート

セキュアブートは、実行前にファームウェアの完全性を検証します。実際には、ファームウェアのSHA-256ハッシュを計算し、開発環境で安全に保存されたECDSA秘密鍵で署名します。署名済みファームウェアと公開鍵がデバイスのフラッシュに埋め込まれます。起動時、マイクロコントローラはハッシュを再計算し、公開鍵で署名を検証し、それからファームウェアを実行します。

最新のセキュリティICは、SHA-256、ECDSA、鍵交換メカニズムを統合し、低消費電力暗号コプロセッサがホストマイクロコントローラから複雑な演算をオフロードできるようにします。

例として、DS28S60があります：低消費電力20 MHz SPIコプロセッサで、PUF、セキュアブート用SHA-256/ECDSA-P256、エンドツーエンド暗号化のための内蔵鍵交換を備えます。

図2. DS28S60簡略ブロック図

要点

電池駆動IoTセンサノードがユビキタス化する中、最初から堅牢なセキュリティを組み込むことは不可欠です。今日のセキュリティICは、PUF、AES、SHA、ECDSAを含む包括的な暗号機能スイートを提供し、設計者が暗号の専門家にならずとも製品を保護できるようにします。

本記事は、Maxim IntegratedのZia SardarとNathan Sharpの共著です。

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