Conoce el impacto del Firmware en tu vida diaria y cómo evitar un ataque

¿Alguna vez te preguntaste cómo funcionan los dispositivos electrónicos que utilizas a diario? Desde tu teléfono inteligente hasta tu automóvil, todos dependen de un elemento fundamental muchas veces invisible invisible: el microcódigo. En un mundo cada vez más conectado, el firmware se convirtió en el alma de la tecnología moderna, dictando cómo interactuamos con nuestros dispositivos y, en última instancia, cómo estos dispositivos afectan nuestras vidas.

En este artículo, exploraremos el fascinante mundo del firmware, descubriremos cómo influye en tu vida cotidiana de maneras que quizás nunca hayas imaginado y aprenderemos por qué comprenderlo es esencial en la era digital.

Desde dispositivos inteligentes hasta sistemas de transporte, el microcódigo desempeña un papel crucial en nuestra sociedad interconectada. ¡Prepárate para un viaje al corazón de la tecnología moderna mientras desvelamos el misterio detrás del firmware y su impacto en tu vida!

Qué es el Firmware o microcódigo y para qué sirve

Los fabricantes de hardware utilizan el microcódigo incorporado para controlar las funciones de varios dispositivos y sistemas de hardware, al igual que el Sistema Operativo (Operating System – OP) de una computadora controla la función de las aplicaciones de software.

El firmware se puede escribir en memoria de solo lectura (Read Only Memory – ROM), memoria de solo lectura programable borrable (Erasable Programmable Read Only Memory – EPROM) o memoria flash.

Origen

El término “firmware” es una combinación de las palabras “firm” (firme) y “software” (programa). Surgió a fines de la década del ’60 de un artículo de la revista Datamation, para describir un tipo específico de software que está estrechamente ligado al hardware, y que proporciona instrucciones de bajo nivel que permiten que los dispositivos electrónicos funcionen correctamente. 

También se lo conoce como software integrado, dado que el firmware es instalado por el fabricante y no se puede eliminar, aunque se actualiza periódicamente. 

Básicamente, estos programas controlan las funciones básicas de los dispositivos: desde la operación de electrodomésticos hasta la gestión de componentes críticos en computadoras, smartphones y autos.

El firmware es el encargado de la comunicación entre el sistema operativo y el hardware. En esencia, le indica a un dispositivo cómo debe funcionar a un nivel muy básico. Es un  intermediario entre el hardware y otras formas de software del dispositivo.

Gracias a estas características es que los dispositivos electrónicos pueden reiniciarse y operar correctamente cada vez que se encienden.

A lo largo de los años, el firmware evolucionó para ser más sofisticado y permitió actualizaciones para corregir errores, mejoras del rendimiento y nuevas funcionalidades sin necesidad de cambiar el hardware.

Cómo afecta el firmware en la vida cotidiana

El firmware es una parte esencial pero en gran medida invisible de la tecnología moderna que impacta profundamente en nuestra vida cotidiana. Desde nuestros smartphones y dispositivos médicos hasta vehículos autónomos y electrodomésticos inteligentes, el microcódigo desempeña un papel crucial en la funcionalidad y seguridad de estos dispositivos.

Sin él, muchos de nuestros dispositivos comunes no funcionarían, y en el caso de dispositivos médicos, podría haber consecuencias graves. A medida que avanzamos hacia un mundo cada vez más interconectado, es fundamental comprender cómo el firmware influye en nuestra vida y por qué su buen funcionamiento es esencial en la era digital.

Cuáles son sus ventajas

En cualquier dispositivo el firmware viene del propio fabricante, lo que implica que en todos los casos, podemos tener la certeza que no está manipulado por terceros.

El firmware es desarrollado para cumplir con requisitos específicos en el funcionamiento de un dispositivo y proporcionar las instrucciones necesarias para operaciones específicas. Esto significa que las funciones del hardware pueden ejecutarse de manera más eficiente y maximizar la capacidad y velocidad del dispositivo.

Debido a que está almacenado en memoria no volátil, permanece intacto incluso cuando el dispositivo se apaga, lo que garantiza que las funciones críticas estén disponibles cada vez que es encendido nuevamente.

A diferencia del hardware, que puede ser costoso y difícil de reemplazar, el firmware puede ser actualizado para corregir errores, mejorar el rendimiento o añadir nuevas funcionalidades. Esto permite a los fabricantes mantener los dispositivos con las últimas mejoras sin necesidad de sustituir el hardware. 

Las actualizaciones de firmware también permiten a los fabricantes responder rápidamente a nuevas amenazas de seguridad, mejorando la protección del dispositivo y de los datos del usuario.

Al mismo tiempo, facilita la integración de componentes de hardware de diferentes proveedores, lo que permite una mayor flexibilidad en el diseño y producción de dispositivos. Al tener un firmware específico, los dispositivos pueden comunicarse y trabajar juntos de manera más eficiente.

Cuáles son sus desventajas

El lado oscuro del firmware es la dependencia del fabricante, si eventualmente, deja de dar soporte oficial porque el dispositivo es antiguo o el nuevo software no es compatible con el equipo. Con el tiempo pueden surgir problemas de seguridad o actualizaciones necesarias para su funcionamiento. En ese caso, el dispositivo quedará obsoleto.

En línea con esta posibilidad, en algunos casos los fabricantes pueden utilizar el firmware para implementar obsolescencia programada, limitando deliberadamente la vida útil de un dispositivo para incentivar la compra de nuevos productos.

Por otro lado, si el proceso de actualización es complejo, o la  actualización falla por algún motivo, el equipo puede quedar inutilizado.

El firmware es menos personalizable en comparación con el software. Esas limitaciones en la flexibilidad pueden convertir una simple actualización en un proceso engorroso y poco práctico.

En ocasiones, diagnosticar problemas relacionados con el firmware puede ser complicado. Los errores no siempre son evidentes y pueden requerir herramientas especializadas y conocimientos avanzados para identificarlos y solucionarlos.

Cómo funciona el Firmware

Funciona como un puente esencial entre el software y el hardware, lo que permite que los dispositivos electrónicos funcionen de manera eficiente y segura.

Ese funcionamiento está relacionado con una estrecha interacción entre el software y el hardware, donde el firmware es un intérprete que permite que ambos se comuniquen de manera efectiva. 

Podemos encontrar firmware en el BIOS (Basic Input/Output System) de las computadoras, que es responsable de inicializar el hardware y cargar el sistema operativo.

Algunos aspectos importantes de su funcionamiento

Almacenamiento: El firmware reside en un chip de memoria no volátil, como la memoria ROM o flash, dentro del dispositivo. Esto asegura que las instrucciones del permanezcan intactas incluso después de apagar el dispositivo.

Arranque: Al encender el dispositivo, el firmware se encarga de inicializar los principales componentes de hardware como la CPU, la memoria y los periféricos.

Control: Del firmware dependen funciones básicas del hardware, como la entrada/salida, la temporización y la gestión de energía. Esto permite que el sistema operativo y las aplicaciones de alto nivel accedan a los recursos del hardware de manera uniforme y predecible.

Comunicación: El firmware proporciona una interfaz para que el sistema operativo interactúe con el hardware. Esto implica traducir las solicitudes del sistema operativo en instrucciones específicas para el hardware y viceversa.

Actualizaciones: El firmware puede actualizarse para corregir errores, mejorar el rendimiento o agregar nuevas funciones según decida el fabricante del dispositivo.

Niveles y tipos

Según el nivel de integración del hardware

El microcódigo, generalmente, se puede clasificar en tres categorías según el nivel de integración del hardware.

Firmware de bajo nivel

Se considera una parte intrínseca del hardware de un dispositivo. Se encuentra en chips no volátiles de solo lectura. Por lo tanto, los dispositivos que contienen firmware de bajo nivel tienen memoria programable de un solo uso (i.e. no se puede reescribir ni actualizar).

Firmware de alto nivel

Permite las actualizaciones y generalmente resulta ser más complejo que lo de bajo nivel. Se encuentra en chips de memoria flash de las computadoras.

Firmware del subsistema

A menudo forma parte de un sistema integrado. Muy parecido al firmware de alto nivel – ya que se puede actualizar- todavía resulta más complejo que lo de bajo nivel.

Los tipos más comunes de firmware incluyen

BIO (Basic Input/Output System)

Se encuentra en un chip en la placa madre de una computadora y emite una serie de instrucciones que permiten que el sistema operativo del dispositivo se cargue. También es responsable de cuidar los componentes de hardware de un dispositivo y garantizar que funcionen correctamente en el inicio.

El BIO, cuando se enciende una computadora, emite instrucciones que comprueban el proceso de arranque de la máquina en busca de posibles errores y empieza a verificar la RAM (Random Access Memory) y el procesador para detectar fallas.

Sigue la comprueba los dispositivos conectados – como el teclado y el ratón – en busca de problemas y verifica si hay una secuencia de arranque, como el arranque desde el CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory) y el arranque desde el disco duro. Al final, el BIOS se conecta al programa bootloader que activa el sistema operativo de la computadora y lo carga en la RAM.

El BIOS es también responsable de controlar el Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) – que es una pieza de memoria que almacena la configuración del BIO y otros chips en un dispositivo – y también comprueba las señales enviadas a la RAM para ayudar al sistema operativo a determinar qué acción tomar.

EFI (Extensible Firmware Interface)

Se trata de una nueva generación de firmware que emite instrucciones utilizadas por la CPU (Central Processing Unit) de un dispositivo para arrancar el hardware y el bootloader. El EFI reemplaza el BIOS y se utiliza en equipos nuevos, garantizando que un dispositivo inicie sólo software confiable y otros beneficios de ciberseguridad.

¿Qué dispositivos utilizan firmware?

El microcódigo se encuentra en una amplia gama de equipos informáticos, incluidos dispositivos complejos y aquellos que generalmente no se consideran como dispositivos informáticos. Siguen algunas aplicaciones:

• Computadora personal: el firmware BIOS o EFI está integrado en un pequeño chip de memoria en la placa base del equipo. Los periféricos de la computadora – como las tarjetas gráficas y de video – también contienen firmware.
• Dispositivos de almacenamiento: las unidades USB, los discos duros y otros dispositivos de almacenamiento portátiles contienen un firmware básico que les permite trabajar con una computadora.
• Dispositivos móviles: los teléfonos móviles, tabletas, computadoras portátiles y otros dispositivos móviles contienen el microcódigo que permite que el hardware funcione con varios programas.
• Electrodomésticos: gracias al microcódigo, la máquina comunica con la computadora utilizada para configurar los ajustes de la máquina y controlar su funcionamiento.
• Tarjetas inteligentes: las tarjetas inteligentes tienen las instrucciones integradas en un chip que proporciona la funcionalidad básica de la tarjeta, además de la autenticación y el cifrado.

Firmware en la industria

• Industria Automotriz: los automóviles contienen muchos sistemas integrados, sensores y computadoras pequeñas que contienen el firmware que les permite realizar tareas designadas.
• Electrodomésticos: gracias al microcódigo, la máquina comunica con la computadora utilizada para configurar los ajustes de la máquina y controlar su funcionamiento.

Diferencia entre Firmware y Driver

Existe una distinción entre las dos tecnologías, y precisamente:

• Firmware – Se trata de una forma especial de software que permite que un dispositivo realice funciones sin necesidad de instalar software adicional.  Se almacena directamente en el dispositivo de hardware y, de hecho, proporciona instrucciones básicas en la máquina que permiten que el hardware funcione y se comunique con otro software que se ejecuta en un dispositivo. Además – ya que proporciona un control de bajo nivel para el hardware de un dispositivo – se denomina “software para hardware“.
• Driver: es un tipo especial de programa de software que permite que el sistema operativo se comunique y controle dispositivos. Los drivers son específicos del sistema operativo y dependen del hardware, permitiendo que el sistema operativo y otros programas de software accedan a las funciones de hardware sin preocuparse por los detalles de funcionamiento de los dispositivos de hardware. Los drivers se instalan en el sistema operativo del dispositivo y, a diferencia del firmware, no arrancan solos y siguen dependiendo del sistema operativo. Además, sin ellos, el sistema operativo no puede comunicarse con un dispositivo de hardware.

El propósito de un driver de dispositivo es garantizar el correcto funcionamiento del dispositivo de hardware para el cual está destinado a funcionar y también permitir que pueda ser utilizado con diferentes sistemas operativos.

 ¿Cuál es la diferencia entre firmware y software?

Si bien el firmware  técnicamente es  un tipo de software, no está diseñado para interactuar con el usuario, sino que permite al dispositivo funcionar a un nivel básico y comunicarse con elementos de un sistema más amplio.

El software, en cambio, abarca todos los programas y aplicaciones que los usuarios pueden instalar y utilizar en sus dispositivos para realizar una amplia gama de tareas.

Si bien ambos son necesarios, el firmware y el software juegan roles distintos en el funcionamiento de nuestros dispositivos electrónicos: El firmware es imprescindible para que un dispositivo funcione y realice las funciones básicas.

El software, en cambio, es el que permite la interacción con el usuario. Es el conjunto de programas independientes que se instalan en el dispositivo y se ejecutan bajo el control del sistema operativo. Desde sistemas operativos hasta juegos, herramientas de productividad y distintas aplicaciones.

La importancia de actualizar el firmware

Las actualizaciones de firmware desempeñan un papel vital en el mantenimiento y la optimización de los dispositivos de hardware, garantizando su eficiencia y seguridad continuas. Estas actualizaciones implican modificaciones en el programa que abordan errores conocidos y proporcionan parches de seguridad contra vulnerabilidades específicas.

En el mundo empresarial, es fundamental mantener los dispositivos actualizados con la última versión de firmware por varias razones clave:

Actualización sin necesidad de hardware

Las actualizaciones de firmware permiten que los dispositivos se beneficien de nuevas instrucciones y mejoras sin requerir cambios en el hardware subyacente. Esto ahorra costos y alarga la vida útil de los dispositivos.

Adopción de las últimas funciones

Gracias a las actualizaciones de firmware, los usuarios pueden aprovechar las últimas características agregadas a un dispositivo, mejorando así su experiencia y funcionalidad.

Optimización del rendimiento

Estas actualizaciones están diseñadas para optimizar el rendimiento del firmware, lo que a su vez mejora el funcionamiento del procesador del dispositivo y su capacidad de respuesta.

Mejora en los tiempos de ejecución

Mantener el software actualizado tiene un impacto significativo en los tiempos de ejecución y las instrucciones del dispositivo, lo que permite un funcionamiento más fluido y eficiente.

Resolución de problemas

Las actualizaciones de firmware abordan problemas que puedan haber surgido debido a actualizaciones anteriores del software, mejorando la estabilidad y la eficiencia del dispositivo.

Introducción de nuevas capacidades

Además, estas actualizaciones a menudo incorporan nuevas características y funcionalidades que expanden las capacidades del dispositivo, manteniéndolo relevante en un entorno tecnológico en constante evolución.

Reducción de costos de mantenimiento y reparación

La actualización regular del firmware disminuye la necesidad de costosas correcciones de errores, reparaciones o actualizaciones de hardware significativas, lo que ahorra tiempo y dinero a las empresas.

Garantía de funcionamiento óptimo

Las actualizaciones de firmware garantizan que todos los componentes periféricos funcionen en armonía, eliminando retrasos y asegurando que el dispositivo cumpla con su rendimiento óptimo.

Es importante señalar que la forma en que se implementan estas actualizaciones varía según el dispositivo y el fabricante. Algunos dispositivos con conectividad a Internet verifican automáticamente la disponibilidad de nuevas actualizaciones y las descargan e instalan sin intervención del usuario.

En otros casos, los usuarios deben visitar el sitio web del fabricante y aplicar manualmente las actualizaciones de firmware. Además, muchas actualizaciones requieren que el dispositivo permanezca encendido durante el proceso para garantizar una instalación adecuada y segura. El proceso de actualización de firmware es esencial para mantener nuestros dispositivos funcionando de manera eficiente y segura en un mundo tecnológicamente avanzado.

¿Qué es la seguridad del firmware?

Esencialmente, el firmware es un tipo de software y juega un papel crítico en la seguridad de los dispositivos electrónicos. Más allá de su función básica, las actualizaciones de firmware suelen incluir correcciones de errores, mejoras de estabilidad e incluso nuevas funciones.

Dado que el firmware opera a un nivel tan bajo en el sistema, las brechas de seguridad pueden ser difíciles de detectar y mitigar. Un ataque exitoso puede permitir tomar control total del dispositivo, evadir otras medidas de seguridad, y mantener un acceso persistente y oculto. 

Una de las formas mas comunes de vulnerar su seguridad es encontrar los errores de programación en el firmware, que pueden crear brechas de seguridad que los atacantes pueden explotar y plantar amenazas como el malware o phishing.

Entre las maneras de contrarrestar estas posibilidades, mantener el firmware actualizado va a la cabeza de la lista, junto con utilizar contraseñas seguras, descargar programas o aplicaciones de sitios confiables y certificados.

Hackeo de firmware

Hoy en día el firmware está presente en todos los dispositivos informáticos (i.e.: computadoras y equipos de red, vehículos autónomos, dispositivos médicos, dispositivos IoT, drones, robots de automatización y más). Por lo tanto, todos los dispositivos y soluciones perimetrales están expuestos al hackeo del firmware.

Los dispositivos de hardware son vulnerables a los ataques que pueden provocar que el malware se incruste en el firmware. Además, el BIO se ha demostrado ser particularmente inseguro porque diferentes dispositivos a menudo comparten el mismo código, lo que permite a los atacantes descubrir y explotar vulnerabilidades comunes.

Hay que evidenciar que el hackeo de firmware también puede ocurrir a nivel de la cadena de suministro. Los hackers, al explotar las brechas en los procesos de certificación de seguridad, pueden inyectar un malware en las actualizaciones de firmware que parecen legítimas.

Los ataques de firmware se pueden montar físicamente si los hackers tienen acceso a la máquina o de forma remota y en redes o over-the-air.

La falta de seguridad del firmware puede llevar a los atacantes a espiar los dispositivos de los usuarios, interceptar su actividad en línea, robar sus datos y obtener control remoto de su máquina. Además, cuando alguien hackea el firmware, ha obtenido acceso en un momento en que ningún escáner de virus o herramienta del sistema operativo puede detectar o remediar lo que está sucediendo.

Cómo ocurre un ataque al Firmware

Los ataques de firmware pueden usar varios vectores, como malware y rootkits en discos duros infectados, unidades dañadas y productos de firmware inseguros. Los hackers pueden llevar a cabo un ataque a través de conexiones remotas como Bluetooth y Wi-Fi. Esto significa que el creciente mercado de dispositivos conectados se está volviendo cada vez más vulnerable a los ataques de ese tipo.

Por lo tanto, las empresas deben priorizar la seguridad del software y ser conscientes de las amenazas que enfrentan para evitar que los hackers accedan y tomen el control de sus máquinas.

Cabe evidenciar que la seguridad del firmware depende principalmente de los fabricantes de hardware para mantener sus dispositivos actualizados y seguros. Como resultado, los fabricantes crean soluciones para que su software resista los ataques y lanzan parches y actualizaciones regulares.

Sin embargo, sigue siendo responsabilidad de las empresas prevenir los ataques utilizando las mejores prácticas, que incluyen:

Actualización constante del firmware

los fabricantes publican actualizaciones para evitar vulnerabilidades conocidas o mantener el firmware actualizado. Las empresas deben activar las actualizaciones automáticas y buscar regularmente las últimas versiones monitoreando los sitios web de los fabricantes o las páginas de redes sociales relevantes. Las actualizaciones regulares de firmware ayudan a cerrar cualquier agujero de seguridad lo más rápido posible, permitiendo al hardware funcionar correctamente.

Evitar los dispositivos de almacenamiento no confiables

los atacantes suelen utilizar dispositivos de almacenamiento externos – como USB (Universal Serial Bus – para lanzar un malware en un equipo. Los usuarios deben evitar el uso de USB desconocidos o no confiables. Muchas organizaciones ya han prohibido el uso de estos dispositivos de almacenamiento.

Protección de firmware malicioso

Una de las mejores defensas contra los ataques es comprar hardware con seguridad de firmware incorporada. Muchos proveedores ahora proporcionan dispositivos que se actualizan constantemente para evitar vulnerabilidades y que se instalan en los dispositivos de forma predeterminada.

Registrar los dispositivos de hardware

las empresas, para obtener las últimas actualizaciones de firmware, deben registrar todos los dispositivos de hardware ya que los fabricantes las notifican a quien se ha registrado.

Concluyendo, si de un lado los atacantes siguen invirtiendo en la capacidad para atacar y causar disrupciones en las computadoras y otros dispositivos de tecnologías de operación y de IoT a nivel de firmware, del otro lado, las organizaciones también tienen que aprender cómo supervisar la seguridad de los dispositivos de última generación.

Se trata, de hecho, de seguir actualizando los requisitos de seguridad de las adquisiciones que permitirá a las organizaciones adelantarse a las amenazas emergentes y proteger, detectar y remediar los ataques de firmware a escala en la era de la innovación y del trabajo digital.

Ejemplos y aplicaciones reales

Artículo publicado originalmente en 01 Feb 2023