Los cargadores falsificados para portátiles electrónicos son un gran problema. A finales de 2016, Apple afirmó que de 100 accesorios de carga de la marca Apple comprado en Amazon, 90 eran falsificaciones. Al mismo tiempo, Chartered Trading Standards Institute de Gran Bretaña informó que de 400 cargadores falsificados comprados de una variedad de minoristas en línea, 397 falló una prueba de seguridad.
En un esfuerzo para salir adelante del problema de los cargadores inalámbricos falsificados, los investigadores del MIT han construido un chip que bloquea los intentos para cargar de forma inalámbrica la batería de un dispositivo a menos que el cargador primero proporcione autenticación criptográfica. Crédito: Christine Daniloff / MIT
En los últimos años, la electrónica portátil que se puede recargar de forma inalámbrica ha comenzado a llegar al mercado. En un esfuerzo por adelantarse al problema de la falsificación de los cargadores inalámbricos — que podría provocar sobretensiones al freír los circuitos del dispositivo, los investigadores de laboratorios de tecnología de microsistemas del MIT han creado un chip que bloquea intentos de forma inalámbrica de cargar la batería del dispositivo a menos que el cargador primero proporcione autenticación criptográfica.
La misma tecnología también resuelve otro problema con los cargadores inalámbricos. Cuando dos dispositivos comparten un único cargador, si tienen diferentes distancias de la bobina eléctrica del cargador, sus tipos de carga pueden variar enormemente, en la medida que un dispositivo puede cargar completamente mientras el otro permanece prácticamente sin cargar. De la misma manera que los chips de los investigadores puede bloquear la transferencia de la energía de un cargador no autorizado, puede reducir la transferencia de energía a un dispositivo más cerca de la bobina de carga, asegurando carga más equitativa.
"La seguridad es uno de los temas más críticos en el 'internet de las cosas [Internet],'" dice Anantha Chandrakasan, Vannevar Bush profesor de ingeniería eléctrica y Ciencias de la computación, refiriéndose a la idea popular que vehículos, aparatos, estructuras de ingeniería civil, equipos de fabricación y ganado incluso pronto tendrán sensores reportandose directamente a servidores en red. "Vamos a ver la funcionalidad de seguridad encajando en prácticamente cada función y componente de un nodo de Internet."
Los investigadores presentaron el nuevo chip esta semana en la Conferencia Internacional de circuitos de estado sólido. Chandrakasan es el autor principal en el papel de la Conferencia, y el primer autor es Nachiket Desai, quien fue un estudiante graduado del MIT en ingeniería eléctrica y Ciencias de la computación (EECS) cuando se hizo el trabajo. Están acompañados de Chiraag Juvekar, también un estudiante graduado del CEA en el MIT y Shubham Chandak, un estudiante graduado en ingeniería eléctrica en la Universidad de Stanford.
Cambiado hacia fuera
En un sistema inalámbrico de carga, el cargador y el dispositivo de destino contienen bobinas de metal. Una fuente de corriente, una corriente eléctrica que cambia la dirección a un ritmo regular, pasando por la bobina del cargador produciendo un campo magnético, que induce una corriente en la bobina del dispositivo. La tasa en la que alterna la corriente el cargador define una frecuencia, al igual que la frecuencia de una transmisión de radio. La bobina del dispositivo debe estar "sintonizada" en la frecuencia de transmisión para recibir energía.
La innovación principal de los investigadores MIT es un circuito más compacto y eficiente para la sintonización de la frecuencia de la bobina receptora. Un circuito estándar que conecta la bobina a una serie de condensadores, los componentes electrónicos que pueden almacenar carga. Entre cada par de condensadores hay un switch, y conecta/desconecta los condensadores cambiando la frecuencia del receptor.
"Los interruptores tienen requisitos muy severos", dice Juvekar. "Tampoco tienen que bloquear un voltaje muy grande cuando están fuera, o tienen que llevar una corriente muy grande cuando están en, o en algunos casos ambos. Si un interruptor debe bloquear un voltaje muy grande, es muy difícil en el chip. Así tiene que ser un componente discreto en el [circuito], fuera de la viruta. O si encuentra en el chip, requiere un proceso especializado [fabricación] que podría ser muy caro."
En lugar de una sola bobina conectada a un banco de condensadores, el diseño de los investigadores del MIT utiliza un par de bobinas conectadas a un condensador, no interruptores requeridos. "El hecho de que ya no hay esos interruptores es una gran ventaja", dice Juvekar.
Sintonizado
En el chip de los investigadores, una de las bobinas, la bobina principal, es mucho más grande que la otra — la bobina auxiliar. La bobina principal lleva la principal responsabilidad para la carga de la batería del dispositivo. Cuando una corriente fluye a través de la bobina auxiliar, produce un campo magnético que cambia la frecuencia de sintonía de la bobina principal.
En el circuito conectado a la bobina auxiliar, la resistencia, la eficiencia con que conduce la electricidad, se puede variar continuamente. Cuando la resistencia es baja, la bobina auxiliar produce un campo magnético fuerte, que cambia tan drásticamente que es imposible cargar la frecuencia de sintonía de la bobina principal.
Cuando es mayor la resistencia en el circuito de la bobina auxiliar, el campo magnético es más débil y la desafinación es menos drástica. Algunos transferencia de potencia ocurrirá todavía, pero el índice de carga es menor. Que permite que otros dispositivos más distantes cosechen más de la potencia transmitida por la bobina del cargador.
El chip utiliza una técnica de autenticación llamada criptografía de curva elíptica, que es una técnica de criptografía de "clave pública". Utilizando información públicamente disponible, el chip puede generar — y verificar la respuesta a — una pregunta que puede responder sólo un cargador con información privada válida. Para el chip no es necesario almacenar una clave secreta de si mismo.
La criptografía de curva elíptica es una técnica bien establecida. Pero el grupo de Chandrakasan ha desarrollado una batería de métodos para reducir el consumo de energía de virutas y los investigadores han encontrado una manera de simplificar el circuito de encriptación por lo que ocupa menos espacio en el chip y consume menos energía.
"Este trabajo describe un enfoque innovador a la precisa y segura gestión de más de una carga de carga inalámbrica," dice Baher Haroun, director de investigación de la ruta de la señal en los laboratorios de Kilby de Texas Instruments. "La necesidad de seguridad en la distribución de la energía inalámbrica es fundamental para asegurar el uso autorizado y eficiente de la energía suministrada. Este trabajo podría tener beneficios para la seguridad pero también para [determinar] ¿quién es un usuario legítimo para entregar energía?'
Fuente: Massachusetts Institute of Technology
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