Von Security-by-Design bis Lifecycle Protection: Sichere Embedded-Systeme mit Digi ConnectCore

Die Digitalisierung und Vernetzung elektronischer Systeme schreitet in nahezu allen Branchen mit hoher Geschwindigkeit voran. Ob Industrieautomation, Medizintechnik, Energieversorgung, Gebäudeautomation, Transportwesen oder IoT-Anwendungen – moderne Geräte sind heute selten isolierte Systeme, sondern Teil komplexer, vernetzter Infrastrukturen. 

Mit dieser Entwicklung wachsen jedoch auch die Anforderungen an Sicherheit, Cybersicherheit und Resilienz. Gleichzeitig verschärfen neue gesetzliche Vorgaben wie der Cyber Resilience Act (CRA) die Anforderungen an Hersteller elektronischer Produkte und verlangen einen nachweisbaren Schutz über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg. Für Entwickler und Produktverantwortliche stellt sich daher die Frage, wie sichere und zukunftsfähige Systeme effizient umgesetzt werden können. 

Dieser Artikel beleuchtet die aktuelle Bedrohungslage, zeigt auf, welche Konsequenzen sich daraus für die Entwicklung elektronischer Baugruppen ergeben und erläutert, wie moderne Embedded-Plattformen wie Digi ConnectCore® OEMs dabei unterstützen können, Sicherheitsanforderungen bereits heute erfolgreich umzusetzen.

Sicherheit und Cybersicherheit haben sich von Spezialthemen einzelner Branchen zu zentralen Entwicklungsanforderungen für nahezu alle elektronischen Systeme gewandelt. Während früher vor allem IT-Infrastrukturen und Rechenzentren im Fokus standen, sind heute auch Embedded-Systeme, industrielle Steuerungen, IoT-Geräte, Fahrzeuge, Medizintechnik und kritische Infrastrukturen potenzielle Angriffsziele. 

Die Bedrohungslage wächst kontinuierlich: Weltweit sind mittlerweile Milliarden vernetzter Geräte im Einsatz. Jedes dieser Systeme stellt einen potenziellen Einstiegspunkt für Angreifer dar. Gleichzeitig nimmt die Komplexität moderner Elektronik stetig zu. Mikrocontroller, Prozessoren, Sensoren und Cloud-Anbindungen bilden hochgradig vernetzte Ökosysteme – doch mit jeder zusätzlichen Schnittstelle vergrößert sich auch die Angriffsfläche. 

Die Risiken reichen weit über den klassischen Datendiebstahl hinaus. In industriellen Anwendungen können Cyberangriffe Produktionsanlagen zum Stillstand bringen und erhebliche wirtschaftliche Schäden verursachen. In vernetzten Fahrzeugen oder medizinischen Geräten steht sogar die physische Sicherheit von Menschen im Mittelpunkt. Wesentlicher Treiber dieser Entwicklung ist die fortschreitende Digitalisierung. Funktionen, die früher rein mechanisch oder elektrisch realisiert wurden, werden heute softwaregesteuert umgesetzt und über Ethernet, WLAN, Mobilfunk oder Bluetooth vernetzt. Schwachstellen in der Firmware, unsichere Kommunikationsprotokolle oder mangelhafte Authentifizierung öffnen Angreifern hierbei Tür und Tor. 

Hinzu kommt die Globalisierung der Lieferketten. Moderne Produkte bestehen aus Komponenten zahlreicher Hersteller. Die Sicherheit eines Gesamtsystems hängt somit nicht nur von der eigenen Entwicklung ab, sondern von der Integrität sämtlicher eingesetzter Komponenten. Manipulationen entlang der Lieferkette, gefälschte Bauteile oder kompromittierte Software-Bibliotheken stellen erhebliche Risiken dar. 

Vor diesem Hintergrund gewinnt das Konzept der Resilienz an Bedeutung. Während klassische Sicherheitsmaßnahmen darauf abzielen, Angriffe zu verhindern, beschreibt Resilienz die Fähigkeit eines Systems, auch unter Angriffen oder Störungen funktionsfähig zu bleiben und sich schnell davon zu erholen. 

Auch regulatorische Anforderungen verschärfen den Handlungsdruck. Neue gesetzliche Vorgaben und Normen wie der europäische Cyber Resilience Act (CRA), die NIS2-Richtlinie oder die IEC 62443 fordern zunehmend den Nachweis geeigneter Sicherheitsmaßnahmen über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg. Security-by-Design und Security-by-Default werden zur Pflicht. Sicherheitsfunktionen dürfen nicht länger als optionale Zusatzmerkmale betrachtet werden, sondern müssen zu einer grundlegenden Systemeigenschaft werden – vergleichbar mit Funktionalität, Leistungsfähigkeit oder Energieeffizienz. 

Für Hersteller elektronischer Produkte besteht die Herausforderung darin, Cybersicherheit als integralen Bestandteil des gesamten Produktlebenszyklus zu betrachten. Der wirksamste Ansatz beginnt bereits in der Konzept- und Entwurfsphase auf Baugruppenebene. 

Ein wesentlicher Ansatz besteht darin, die Angriffsfläche einer Baugruppe von Beginn an so klein wie möglich zu halten. Entwickler sollten nur tatsächlich benötigte Funktionen implementieren und ungenutzte Schnittstellen konsequent deaktivieren. Zudem gewinnt die Segmentierung von Systemen an Bedeutung: Kritische Funktionen müssen klar von weniger sicherheitsrelevanten Bereichen getrennt werden, sodass ein erfolgreicher Angriff nicht automatisch das gesamte System kompromittiert. 

Eine zentrale Rolle spielt die Auswahl geeigneter Halbleiterkomponenten. Moderne Mikrocontroller, Prozessoren und Kommunikationsbausteine bieten zunehmend integrierte Sicherheitsfunktionen direkt auf Hardware-Ebene. Werden diese Funktionen frühzeitig in das Systemkonzept eingebunden, lassen sich Sicherheitsanforderungen deutlich effizienter und kostengünstiger umsetzen als durch rein softwarebasierte Lösungen. Zu den wichtigsten Hardware-Features gehören: 

• Secure Boot & Root-of-Trust: Überprüft bereits beim Einschalten des Geräts die Integrität der Software und stellt sicher, dass ausschließlich autorisierte Firmware ausgeführt wird. 
• Hardware-Kryptografie: Dedizierte Kryptografie-Beschleuniger für die effiziente Verschlüsselung der Kommunikation. 
• Sichere Schlüsselspeicherung: Hardware-basierte Vertrauensanker, die kryptografische Schlüssel vor dem Auslesen schützen. 
• Manipulationserkennung (Tamper Detection): Erkennt physische Angriffe auf die Baugruppe. 

Elektronische Produkte bleiben oft zehn Jahre oder länger im Einsatz, während sich die Bedrohungslage kontinuierlich weiterentwickelt. Deshalb müssen sichere Update-Mechanismen bereits in der Architektur verankert werden. Sichere Over-the-Air-Updates (OTA) ermöglichen es, erkannte Schwachstellen zeitnah zu schließen. Digitale Signaturen stellen dabei sicher, dass nur authentische und unveränderte Software installiert werden kann. 

Eine sichere Baugruppe entsteht durch das Zusammenspiel aller Komponenten entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Hersteller sollten die Herkunft eingesetzter Hardware- und Softwarekomponenten sorgfältig überprüfen und auf etablierte Lieferanten mit transparenten Prozessen und langfristiger Produktunterstützung setzen. Flankiert wird dies durch organisatorische Maßnahmen wie regelmäßige Security-Audits, Penetrationstests und Bedrohungsanalysen. 

Unternehmen, die frühzeitig in sichere Produktarchitekturen investieren, erfüllen zukünftige regulatorische Anforderungen effizienter und sichern sich klare Wettbewerbsvorteile in einem zunehmend risikobewussten Marktumfeld. Es geht nicht um absolute Sicherheit, sondern darum, Angriffe zu erschweren, Schäden zu begrenzen und Funktionen auch im Störungsfall aufrechterhalten zu können. 

Die steigenden Anforderungen an Cybersicherheit, Resilienz und Regulatorik stellen viele Entwicklungsabteilungen vor erhebliche Ressourcenprobleme. An dieser Stelle werden spezialisierte Halbleiter- und System-on-Module-(SoM)-Distributoren zu wichtigen Technologiepartnern, deren Rolle weit über die reine Bauteilbeschaffung hinausgeht. Sie unterstützen Entwickler bereits in der Konzeptphase dabei, Sicherheitsanforderungen effizient und wirtschaftlich umzusetzen. 

Die Herausforderung für Entwickler besteht häufig darin, aus der Vielzahl am Markt verfügbarer Komponenten die passende Plattform zu identifizieren und deren Hardware-Sicherheitsfunktionen optimal zu nutzen. Ein erfahrener Distributor bietet hier entscheidenden Mehrwert durch tiefgehende Marktkenntnis, direkten Herstellerkontakt und fundierte Applikationsunterstützung. 

System-on-Module gewinnen in diesem Umfeld massiv an Bedeutung. Moderne SoMs integrieren Prozessor, Speicher, Power-Management und Kommunikationsschnittstellen auf einer bereits qualifizierten Plattform und bringen umfangreiche Sicherheitsfunktionen (wie sichere Boot-Prozesse, verschlüsselte Datenspeicherung und vorbereitete Update-Verfahren) direkt ab Werk mit. Entwickler können dadurch die Entwicklungszeiten drastisch verkürzen, Risiken bei der Markteinführung minimieren und auf einer bereits bewährten Hardwarebasis aufbauen. 

Distributoren unterstützen Hersteller aktiv bei der Erfüllung von Normen wie dem Cyber Resilience Act (CRA) oder der IEC 62443. Durch Bereitstellung von Referenzdesigns, Evaluierungsplattformen und den Zugang zu umfangreichen Software-Frameworks, Sicherheitsbibliotheken sowie Zertifizierungspaketen der führenden Halbleiterhersteller helfen sie, Entwicklungsrisiken zu minimieren. 

Durch die Kombination aus modernen Halbleitern, leistungsfähigen SoMs und technischem Know-how helfen spezialisierte Distributoren Entwicklern, Sicherheitsanforderungen früher zu berücksichtigen, Entwicklungszeiten zu verkürzen und die Grundlage für zukunftssichere, rechtskonforme Produkte zu schaffen. 

Ein wesentlicher Vorteil des Digi ConnectCore Portfolios liegt in seinem ganzheitlichen Ansatz. Die Module integrieren nicht nur Prozessor, Speicher und Power-Management, sondern bieten bereits ab Werk zertifizierte Wireless-Konnektivität für Wi-Fi und Bluetooth. Darüber hinaus lassen sich Mobilfunk- und weitere Funktechnologien nahtlos integrieren. Durch die Vorzertifizierung der Funkmodule können OEMs Entwicklungsaufwand, Zertifizierungskosten und Time-to-Market deutlich reduzieren. 

Für industrielle Anwendungen sind zudem die hohe Robustheit und Langzeitverfügbarkeit entscheidend. Digi entwickelt seine ConnectCore-Produktfamilie konsequent für den industriellen Dauereinsatz. Die Module sind für den 24/7-Betrieb ausgelegt, verwenden ausschließlich Industriekomponenten und werden für lange Produktlebenszyklen von bis zu zehn Jahren unterstützt. Dadurch eignen sie sich besonders für Anwendungen in Industrieautomation, Medizintechnik, Energieversorgung, Transportwesen und professionellen IoT-Systemen. (Digi)

Aus Sicht der Cybersicherheit bildet das SoM-Portfolio die technische Grundlage für die Umsetzung moderner Security-by-Design-Konzepte. Sämtliche aktuellen ConnectCore-Module verfügen über die integrierte Sicherheitsarchitektur Digi TrustFence®, die Sicherheitsfunktionen bereits auf Hardware- und Betriebssystemebene bereitstellt. Ergänzt wird dies durch die Digi ConnectCore Security Services, die Sicherheitsmanagement und Lifecycle-Schutz über die gesamte Betriebsdauer eines Geräts unterstützen. Dadurch erhalten Entwickler nicht nur eine leistungsfähige Embedded-Plattform, sondern zugleich eine Grundlage für die Umsetzung aktueller und zukünftiger Sicherheitsanforderungen. 

Für OEMs bedeutet dies einen entscheidenden Vorteil: Anstatt Sicherheitsfunktionen, Konnektivität, Betriebssystemintegration und Hardwaredesign separat entwickeln und absichern zu müssen, steht eine vorintegrierte Plattform zur Verfügung, die Entwicklungsrisiken reduziert, Zertifizierungsprozesse vereinfacht und den Weg zu sicheren, vernetzten Produkten erheblich beschleunigt. Genau dieser Ansatz macht das Digi ConnectCore Portfolio zu einer attraktiven Lösung für Unternehmen, die den steigenden Anforderungen an Cybersicherheit und Resilienz bereits heute gerecht werden wollen.

Die Absicherung eines Embedded-Systems endet heute nicht mit der Markteinführung eines Produkts. Vielmehr beginnt ab diesem Zeitpunkt eine neue Phase, in der Sicherheitslücken erkannt, bewertet und geschlossen werden müssen. Digi verfolgt deshalb einen ganzheitlichen Sicherheitsansatz, der von der Hardware über das Betriebssystem bis hin zum laufenden Betrieb und dem Schwachstellenmanagement reicht. Die drei zentralen Bausteine dieses Konzepts sind Digi TrustFence®, Digi ConnectCore® Security Services und das Digi Security Center. Gemeinsam ermöglichen sie die Umsetzung einer durchgängigen Security-by-Design-Strategie für industrielle und geschäftskritische Anwendungen.

Für Entwickler bedeutet dies, dass wesentliche Sicherheitsfunktionen bereits Bestandteil der Plattform sind und nicht erst nachträglich implementiert werden müssen. Dadurch lassen sich Entwicklungsaufwand und Sicherheitsrisiken reduzieren, während gleichzeitig die Grundlage für regulatorische Anforderungen und moderne Zero-Trust-Architekturen geschaffen wird. TrustFence bildet somit die erste Verteidigungslinie gegen Manipulationen, unautorisierte Software und Angriffe auf Geräteidentitäten.

Ein besonderer Vorteil liegt in der engen Integration in die Digi Embedded Yocto® Umgebung. Entwickler erhalten Zugriff auf vorkonfigurierte Sicherheitspatches für Bootloader, Linux-Kernel und Board Support Packages. Darüber hinaus können sowohl Entwicklungsstände als auch produktive Firmware-Images automatisiert auf bekannte Schwachstellen untersucht werden. Dies erleichtert die Einhaltung aktueller Sicherheitsvorgaben und schafft Transparenz über den tatsächlichen Sicherheitsstatus eines Produkts. 
Gerade vor dem Hintergrund des Cyber Resilience Act wird dieser Ansatz zunehmend relevant. Hersteller müssen künftig nachweisen können, dass Sicherheitslücken identifiziert, bewertet und über den gesamten Lebenszyklus hinweg behandelt werden. Die ConnectCore Security Services unterstützen genau diesen Prozess und helfen dabei, Sicherheitsmanagement als festen Bestandteil der Produktpflege zu etablieren.

Viele industrielle Geräte verbleiben zehn Jahre oder länger im Feld. Während dieser Zeit entstehen kontinuierlich neue Schwachstellen in Betriebssystemen, Open-Source-Komponenten, Middleware oder Anwendungssoftware. Genau hier setzt das Digi Security Center an. Das spezialisierte Sicherheitsteam von Digi überwacht fortlaufend veröffentlichte Common Vulnerabilities and Exposures (CVEs), analysiert deren Relevanz für die ConnectCore-Plattformen und informiert Kunden über potenzielle Risiken.

Neben der Überwachung umfasst dieser Ansatz auch Sicherheitswarnungen, Benachrichtigungen, die Bewertung von Schwachstellen sowie die Bereitstellung geeigneter Gegenmaßnahmen und Patches. Für OEMs entsteht dadurch ein erheblicher Mehrwert: Anstatt selbst sämtliche Sicherheitsmeldungen und Datenbanken überwachen zu müssen, profitieren sie von der Expertise eines dedizierten Security-Teams, das die Auswirkungen neuer Bedrohungen auf die eingesetzten Plattformen bewertet und aufbereitet. (Digi)

Das Zusammenspiel aus Digi ConnectCore SoMs, Digi TrustFence®, ConnectCore Security Services und dem Digi Security Center schafft eine Sicherheitsarchitektur, die weit über einzelne Hardwarefunktionen hinausgeht. Von der sicheren Geräteidentität über Secure Boot und geschützte Firmware-Updates bis hin zur kontinuierlichen Überwachung neuer Schwachstellen entsteht ein ganzheitlicher Ansatz, der Entwickler bei der Umsetzung sicherer und resilienter Produkte unterstützt. Für OEMs bedeutet dies eine deutliche Reduzierung des Entwicklungsaufwands, mehr Planungssicherheit bei regulatorischen Anforderungen und einen langfristigen Schutz ihrer Produkte über den gesamten Lebenszyklus hinweg.

Die zunehmende Vernetzung von Geräten, Maschinen und Infrastrukturen eröffnet Unternehmen enorme Chancen für neue Geschäftsmodelle, höhere Effizienz und innovative Anwendungen. Gleichzeitig wächst jedoch die Verantwortung, elektronische Systeme wirksam gegen Cyberangriffe, Manipulationen und Sicherheitsrisiken abzusichern. Mit dem Cyber Resilience Act und weiteren regulatorischen Vorgaben wird deutlich, dass Cybersicherheit künftig nicht mehr als optionale Zusatzfunktion betrachtet werden kann. Sie wird zu einer grundlegenden Produkteigenschaft – ebenso wichtig wie Funktionalität, Zuverlässigkeit oder Energieeffizienz.

Für Entwickler bedeutet dies, Sicherheitsanforderungen bereits in den frühen Phasen der Produktentwicklung zu berücksichtigen. Security-by-Design, sichere Hardware-Plattformen, geschützte Kommunikationswege, zuverlässige Update-Mechanismen und ein strukturiertes Schwachstellenmanagement werden zu entscheidenden Erfolgsfaktoren für zukünftige Embedded-Systeme. Gleichzeitig müssen Hersteller sicherstellen, dass ihre Produkte nicht nur zum Zeitpunkt der Markteinführung sicher sind, sondern über viele Jahre hinweg geschützt und wartbar bleiben.

Mit dem Digi ConnectCore® SoM-Portfolio, der integrierten Sicherheitsarchitektur Digi TrustFence®, den ConnectCore Security Services sowie der Unterstützung durch das Digi Security Center stehen Entwicklern leistungsfähige Werkzeuge zur Verfügung, um diese Herausforderungen effizient zu bewältigen. Die Kombination aus vorintegrierten Sicherheitsfunktionen, langfristigem Security-Monitoring und umfassender Plattformunterstützung ermöglicht es, Entwicklungsrisiken zu reduzieren, regulatorische Anforderungen leichter zu erfüllen und die Time-to-Market zu verkürzen.

Für Unternehmen, die heute neue Embedded-Produkte entwickeln oder bestehende Plattformen auf zukünftige Sicherheitsanforderungen vorbereiten möchten, lohnt sich daher eine frühzeitige Auseinandersetzung mit modernen Sicherheitsarchitekturen. Wer Cybersicherheit bereits auf Hardware- und Systemebene verankert, schafft die Grundlage für robuste, resiliente und langfristig erfolgreiche Produkte.

TOPAS unterstützt Entwickler und OEMs bei der Auswahl der passenden Digi ConnectCore® Plattform sowie bei der Integration moderner Sicherheitsfunktionen in neue und bestehende Designs. Von der Auswahl des geeigneten SoM über die Bewertung von Security-Anforderungen bis hin zur technischen Implementierung stehen unsere Spezialisten mit Applikations-Know-how und direktem Herstellerzugang zur Verfügung.

Sie möchten erfahren, wie sich die Anforderungen des Cyber Resilience Act in Ihrem Projekt umsetzen lassen oder welche Digi ConnectCore® Plattform am besten zu Ihrer Anwendung passt? Sprechen Sie mit unseren Embedded-Experten – wir unterstützen Sie gerne bei der Entwicklung sicherer und zukunftsfähiger Produkte.