Una plataforma de hardware IoT modular para computación extrema en el borde distribuida y segura
Autores: Merino, Pablo; Mujica, Gabriel; Señor, Jaime; Portilla, Jorge
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Una plataforma de hardware IoT modular para computación extrema en el borde distribuida y segura
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Hardware
Nodos de sensor integrados
Plataforma Edge
Preocupaciones de seguridad
IoT
Capacidades de comunicación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
El hardware de los nodos de sensores integrados en red está en continua evolución, desde plataformas basadas en MCUs de 8 bits como Mica, hasta potentes nodos Edge que incluso incluyen dispositivos de hardware personalizados, como FPGAs en la plataforma Cookies. Este proceso de evolución plantea problemas relacionados con la implementación del Internet de las cosas, especialmente en términos de rendimiento y cuellos de botella de comunicación. Además, el proceso de integración asociado desde el Edge hasta la capa de la Nube abre nuevas preocupaciones de seguridad que son clave para garantizar la confiabilidad y la interoperabilidad de extremo a extremo. Este trabajo aborda estas cuestiones proponiendo una nueva plataforma Edge integrada basada en un SoC EFR32 de Silicon Labs con el sistema operativo Contiki-NG que incluye un MCU ARM Cortex M4 y un transceptor IEEE 802.15.4, utilizado para capacidades de comunicación de baja potencia y limitadas por recursos. Este nodo Edge de IoT integra seguridad a nivel de hardware, agregando soporte para confidencialidad, integridad y disponibilidad, lo que hace que este nodo Edge sea ultra seguro contra la mayoría de los ataques comunes en las redes de sensores inalámbricos. Parte de esta seguridad se basa en un acelerador de hardware eficiente en energía que maneja la autenticación de identidad, la creación y gestión de claves de sesión. Además, la plataforma de hardware modular tiene como objetivo proporcionar confiabilidad y robustez en contextos de aplicación de sensores distribuidos de baja potencia en lo que se denomina el Extreme Edge, y para ese propósito se presenta completamente una estrategia de enrutamiento multi-salto ligera para admitir el descubrimiento dinámico y la interacción entre los dispositivos participantes. Este algoritmo integrado ha servido como la capacidad de comunicación de extremo a extremo de referencia para validar la plataforma de hardware de IoT a través de pruebas experimentales intensivas en un escenario de implementación real.
Descripción
El hardware de los nodos de sensores integrados en red está en continua evolución, desde plataformas basadas en MCUs de 8 bits como Mica, hasta potentes nodos Edge que incluso incluyen dispositivos de hardware personalizados, como FPGAs en la plataforma Cookies. Este proceso de evolución plantea problemas relacionados con la implementación del Internet de las cosas, especialmente en términos de rendimiento y cuellos de botella de comunicación. Además, el proceso de integración asociado desde el Edge hasta la capa de la Nube abre nuevas preocupaciones de seguridad que son clave para garantizar la confiabilidad y la interoperabilidad de extremo a extremo. Este trabajo aborda estas cuestiones proponiendo una nueva plataforma Edge integrada basada en un SoC EFR32 de Silicon Labs con el sistema operativo Contiki-NG que incluye un MCU ARM Cortex M4 y un transceptor IEEE 802.15.4, utilizado para capacidades de comunicación de baja potencia y limitadas por recursos. Este nodo Edge de IoT integra seguridad a nivel de hardware, agregando soporte para confidencialidad, integridad y disponibilidad, lo que hace que este nodo Edge sea ultra seguro contra la mayoría de los ataques comunes en las redes de sensores inalámbricos. Parte de esta seguridad se basa en un acelerador de hardware eficiente en energía que maneja la autenticación de identidad, la creación y gestión de claves de sesión. Además, la plataforma de hardware modular tiene como objetivo proporcionar confiabilidad y robustez en contextos de aplicación de sensores distribuidos de baja potencia en lo que se denomina el Extreme Edge, y para ese propósito se presenta completamente una estrategia de enrutamiento multi-salto ligera para admitir el descubrimiento dinámico y la interacción entre los dispositivos participantes. Este algoritmo integrado ha servido como la capacidad de comunicación de extremo a extremo de referencia para validar la plataforma de hardware de IoT a través de pruebas experimentales intensivas en un escenario de implementación real.