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TDC Florianópolis 2020 - Microsoft Azure Sphere: novas funcionalidades e aplicações reais

  • 1. Globalcode – Open4education Microsoft Azure Sphere: novas funcionalidades e aplicações reais Walter Silvestre Coan walter.coan@gmail.com www.faltoupontoevirgula.com.br
  • 2. Globalcode – Open4education Walter Silvestre Coan Microsoft MVP em Azure 2020/2021 Certificações Azure IoT Developer – Specialty Azure Developer – Associate Azure Fundamentals MCT MCSD – MCSA (C# e Web Apps) AWS Developer Sun Certified Programmer em Java 5.0 Mestre em Ciência da Computação na área de Sistemas Distribuídos e Redes de Sensores sem Fio - PUCPR Pós-Graduado em Engenharia de Software - PUCPR Bacharel em Informática - UNIVILLE Professor no Bacharelado em Sistemas de Informação e do Bacharelado em Engenharia de Software da UNIVILLE Desenvolvedor de software na RDX – RDornel Data Experts walter.coan@gmail.com – www.faltoupontoevirgula.com.br
  • 3. Globalcode – Open4education Agenda O que é o Azure Sphere As sete propriedades de um dispositivo IoT seguro Processamento em tempo real ARM Cortex-M4 Execução do sistema operacional FreeRTOS Projeto real utilizando Azure Sphere Modo de baixo consumo de energia
  • 4. Globalcode – Open4education The Seven Properties of Highly Secure Devices: the new standard for securing MCU powered IoT experiences Hardware Root of Trust Seu dispositivo é identificável e a integridade do software é confirmada por hardware? Defense In Depth Seu dispositivo se mantém seguro se um mecanismo de segurança for destruído? Small Trusted Computing Base O seu dispositivo esta protegido de erros em outros códigos fonte? Dynamic Compartments As proteções de segurança do seu dispositivo podem melhorar após a implantação? Certificate-Based Authentication Seu dispositivo utiliza certificados digitais ao invés de senhas para autenticação? Failure Reporting Seu dispositivo reporta falhas e anomalias? ! Renewable Security Seu dispositivo atualiza o software de forma automática? Suporte do Hardware Suporte do Sistema Operacional Suporte do Serviço de Nuvem https://www.microsoft.com/en-us/research/wp- content/uploads/2017/03/SevenPropertiesofHighlySecureDevices.pdf
  • 5. Globalcode – Open4education Azure Sphere O Azure Sphere baseia-se em décadas de experiência da Microsoft em hardware, software e nuvem para fornecer uma solução completa e pronta para o uso para dispositivos IoT. Disponibilidade geral desde 24/02/2020.
  • 6. Globalcode – Open4education Azure Sphere Secured MCUs Uma nova categoria de MCU’s chamado Azure Sphere, produzidos por empresas parceiras, com tecnologia de segurança da Microsoft, que fornece conectividade, alto desempenho e características de segurança no hardware. Secured Operating System Sistema operacional seguro Azure Sphere OS que combina as melhores práticas da Microsoft e da comunidade Open Source, criando uma plataforma confiável para uma nova experiência em IoT. Secured by our Cloud Service Azure Sphere Security Service protege cada dispositivo e os clientes, detecta falhas de segurança e responde de forma proativa.
  • 7. Globalcode – Open4education Azure Sphere Microsoft Pluton Security Subsystem – Root of Trust ARM Cortex-A provê isolamento de processos através do gerenciamento de unidades de memória. Azure Sphere OS cria containers para as aplicações que utilizam espaços de memória reservados. Cada chip possui sua própria memória flash e SRAM. 2x ARM Cortex-M é o MCU, que executa o processamento em real time.
  • 8. Globalcode – Open4education Azure Sphere Azure Sphere utiliza a tecnologia ARM’s TrustZone que permite a criação de ambientes independentes de execução dentro de um único chip. • Secure World – alto nível de privilégios • Normal World – baixo nível de privilégios Cada ambiente pode executar seu próprio sistema operacional e aplicações
  • 9. Globalcode – Open4education Azure Sphere Microsoft Pluton Security Subsystem é composto por três componentes: • Pluton Fabric – recursos de segurança implementados no hardware • ECDSA - Algoritmo de Assinatura Digital de Curvas Elípticas • Acesso as chaves PKI – gravada em e-Fuse no momento da construção do MCU. • Pluton Runtime – inicializa o funcionamento com o Pluton Fabric • Checagem da inicialização do sistema • Único componente capaz de acessar o Pluton Fabric • Real-time core dedicado ao Pluton
  • 10. Globalcode – Open4education Azure Sphere Cortex-A7 • Security Monitor • É executado no Security World • Verifica e permite políticas de acesso a recursos • Atualização do software • Auditoria do ambiente • Único componente com permissão de acesso a memória flash
  • 11. Globalcode – Open4education Azure Sphere Cortex-A7 • Custom Linux Kernel • Normal World • On-chip Cloud Service • Normal World • Comunicação com Azure Sphere Security Service • Aplicação desenvolvida pelo fabricante do dispositivo • Executada em um sandbox • Padrão POSIX
  • 12. Globalcode – Open4education Azure Sphere Cortex-M4 – Real Time Core • Totalmente dedicados e isolados para a aplicação cliente; • Execução bare metal • Execução RTOS • Normal World • Periféricos podem ser mapeados para estes núcleos garantindo características de aplicações em tempo real
  • 13. Globalcode – Open4education Azure Sphere https://d86o2zu8ugzlg.cloudfront.net/mediatek-craft/documents/mt3620/MediaTek-MT3620-Product-Brief-Nov2018.pdf ARM Cortex A7 NEON FPU 64kB L1 instruction cache 32kB L1 data cache 256kB L2 cache, 4MB system memory for the Azure Sphere operating system and user applications 2x ARM Cortex M4 cores 192kB TCM (Tightly-Coupled Memory) 64kB SRAM FPU Floating Point Unit Pluton Security Subsystem ARM Cortex-M4F security processor 128kB secured TCM 64kB secured mask ROM bootloader Wi-Fi Processador dedicado N9 32-bit RISC core IEEE 802.11 a/b/g/n Bandas de 2.4GHz e 5GHz
  • 16. Globalcode – Open4education Azure Sphere Demonstração 1 Cortex-M4 – Núcleo de processamento em tempo real HLApp Cortex A7 RTAppA Cortex M4 RTAppB Cortex M4 loop [true] Send "Hello" Send "Hello" Send "Hello" Send "Hello" https://github.com/MediaTek- Labs/mt3620_m4_software/tree/master/MT3620_M4_Sample_ Code/BareMetal/MT3620_RTApp_BareMetal_MBOX
  • 17. Globalcode – Open4education Azure Sphere Demonstração 2 Cortex-M4 – FreeRTOS https://github.com/MediaTek-Labs/mt3620_m4_software/tree/master/MT3620_M4_Sample_Code/FreeRTOS/MT3620_RTApp_FreeRTOS_GPIO
  • 18. Globalcode – Open4education Azure Sphere Demonstração 3 Azure Sphere integrado ao Azure IoT Central https://www.hackster.io/waltercoan/azure-sphere-and-mikroe-air-quality-sending-to-iot-central-99b156 Hackster Impact Prize
  • 19. Globalcode – Open4education Azure Sphere Demonstração 4 Azure Sphere – modo de baixo consumo de energia https://techcommunity.microsoft.com/t5/internet-of-things/power-down-low-power-mode-for-azure-sphere/ba-p/1190098