Zuverlässige Sensornetzwerke

Das Joint Lab Zuverlässige Sensornetzwerke ist eine gemeinsame Einrichtung des Instituts für Informatik der BTU Cottbus-Senftenberg und des IHP. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler forschen gemeinsam mit Studierenden und übernehmen die Betreuung von Studierenden und Doktoranden. 

Das Joint Lab untersucht zuverlässige und sichere verteilte Systeme mit einem Schwerpunkt auf zeitkritischen Systemen. In den vergangenen Jahren sind verteilte Systeme und sensorbasierte Netze in den weltweiten Fokus des Forschungsinteresses gerückt. Solche Systeme bestehen aus Computern, Netzwerkverbindungen und werden zur Kontrolle und Signalverarbeitung in realen Umgebungen eingesetzt, wie beispielsweise in Anwendungen von Smart Power Grids, Flugsicherheitskontrolle, der Steuerung von Fahrzeugen, in medizinischen Anwendungen und im Umweltmonitoring.

In der Literatur werden sie auch als Cyber Physical Systems bezeichnet. Die Systemumgebungen sind typischerweise durch hohe Realzeitanforderungen und durch die Notwendigkeit charakterisiert, Ausnahmezustände und Fehler in sicherheitskritischen Anwendungen zu bearbeiten. Gleichzeitig werden die Zuverlässigkeitsanforderungen an verteilte Computersysteme immer höher. Die Fehlerbehandlung in solchen Systemen verursacht einen signifikanten zusätzlichen Stromverbrauch und bedarf zusätzlicher Hardware, insbesondere, wenn die Fehlerbehandlung in extrem kurzer Zeit, z. B. einem Clockzyklus, erfolgen muss. Es existieren partiell konkurrierende Herausforderungen: Einerseits muss ein ausreichendes Niveau an Zuverlässigkeit mit minimalem Aufwand erreicht werden, andererseits müssen Schutzfunktionen für die Sicherheit realisiert werden, sodass die Systemfunktion sowohl unter Fehlerbedingungen als auch unter Angriffsbedingungen abgesichert ist.

Im August 2020 wurde das Projekt KISS_KI begonnen, in dem Methoden der Künstlichen Intelligenz zur Erkennung von Angriffen gegen Automatisierungsnetze im Bereich kritische Infrastrukturen - hier Wasserwerke - untersucht werden. Mit diesem Ansatz können u. U. auch Fehlfunktionen in den Anlagen erkannt werden. Hier ergeben sich Ähnlichkeiten und im Verlauf der Projekte eventuell Synergien zu dem Innovationscampus µSensorik, Projekt ForTune. Erste Arbeiten wurden bereits begonnen.

Im November 2020 wurde das Projekt im Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Cottbus um zwei Jahre verlängert. Dabei wurde das Aufgabenfeld um den Bereich Beratung zu Themen der  Künstlichen Intelligenz erweitert.

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    Aktuelle Trends

    • Cyber Physical Systems
    • Internet der Dinge
    • Industrie 4.0

    Gemeinsame Herausforderungen

    Höchste Zuverlässigkeit:

    Wie wird Zuverlässigkeit erreicht?
    a) Auf Komponentenebene Soft- und Hardware?
    b) Auf Systemebene?

    Harte Echtzeit

    Wie wird harte Echtzeit garantiert, insbesondere bei drahtloser Kommunikation?

    Komplexer Entwurf

    Wie werden solche Systeme korrekt modelliert?
    Wie werden korrekte Implementierungen sichergestellt?

    IT-Sicherheit

    Wie wird IT-Sicherheit erreicht?
    a) Auf Komponentenebene Soft- und Hardware?
    b) Auf Systemebene?

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    (copy 1)

    Fachzeitschriften:

    1. Ievgen Kabin, Zoya Dyka, Dan Klann, Peter Langendörfer: Methods increasing inherent resistance of ECC designs against horizontal attacks. Elsevier Integration. 73: 50-67 (2020)
    2. D Kreiser, Z Dyka, S Kornemann, C Wittke, I Kabin, O Stecklina, P. Langendörfer  On Wireless Channel Parameters for Key Generation in Industrial Environments, IEEE Access, 2017

    Konferenzen:

    1. W. Alsabbagh, P. Langendörfer A Stealth Program Injection Attack against S7-300 PLCs Proc. 22nd International Conference on Industrial Technology (ICIT 2021) (to appear)
    2. W. Alsabbagh, P. Langendörfer A Remote Attack Tool on Siemens S7-300 Controllers: Practical Report, Proc. 11. Jahreskolloquium Kommunikation in der Automation (KommA 2020)
    3. Maksim Jenihhin, Said Hamdioui, Matteo Sonza Reorda, Milos Krstic, Peter Langendörfer, Christian Sauer, Anton Klotz, Michael Hübner, Jörg Nolte, Heinrich Theodor Vierhaus, Georgios N. Selimis, Dan Alexandrescu, Mottaqiallah Taouil, Geert Jan Schrijen, Jaan Raik, Luca Sterpone, Giovanni Squillero, Zoya Dyka: RESCUE: Interdependent Challenges of Reliability, Security and Quality in Nanoelectronic Systems. DATE 2020: 388-393^
    4. Ievgen Kabin, Zoya Dyka, Marcin Aftowicz, Dan Klann, Peter Langendörfer: Resistance of the Montgomery kP Algorithm against Simple SCA: Theory and Practice. LATS 2020: 1-6
    5. Kai Lehniger, Marcin J. Aftowicz, Peter Langendörfer, Zoya Dyka: Challenges of Return-Oriented-Programming on the Xtensa Hardware Architecture. DSD 2020: 154-158
    6. Dmytro Petryk, Zoya Dyka, Eduardo Pérez, Mamathamba Kalishettyhalli Mahadevaiaha, Ievgen Kabin, Christian Wenger, Peter Langendörfer: Evaluation of the Sensitivity of RRAM Cells to Optical Fault Injection Attacks. DSD 2020: 238-245
    7. Ievgen Kabin, Zoya Dyka, Dan Klann, Nele Mentens, Lejla Batina, Peter Langendörfer: Breaking a fully Balanced ASIC Coprocessor Implementing Complete Addition Formulas on Weierstrass Elliptic Curves. DSD 2020: 270-276
    8. Dan Klann, Marcin Aftowicz, Ievgen Kabin, Zoya Dyka, Peter Langendörfer: Integration and Implementation of four different Elliptic Curves in a single high-speed Design considering SCA. DTIS 2020: 1-2
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    (copy 1)

    Im Rahmen des Joint Lab unterstützt das IHP die Lehre der BTU Cottbus-Senftenberg, insbesondere im Masterstudiengang Cyber Security sowie in den Bachelor- und Masterstudiengängen Informatik, Informations- und Medientechnik und eBusiness. Im Rahmen dieser Studiengänge werden die folgenden Module angeboten:

    • Security in Pervasive Systems
    • Cyber Security Application Areas
    • Security of Resource-constraint Systems
    • Hands on knowledge on side channel attacks
    • Hands on Wireless Sensor Network Applications
    • Wireless Sensor Networks: Concepts, Protocols and Applications

    Zusätzlich wird regelmäßig das Pro-Seminar Resiliente Systeme angeboten. Des Weiteren werden kontinuierlich Abschlussarbeiten betreut. Im Moment befinden sich sieben Masterarbeiten in Bearbeitung. Im Wintersemester wurden zwei Masterarbeiten erfolgreich abgeschlossen.

    Außerdem besteht für interessierte Studierende, vor allem in den Masterstudiengängen, die Möglichkeit, ihr (Pflicht-) Praktikum am IHP zu absolvieren.

Prof. Dr. rer. nat. Peter Langendörfer

IHP
Im Technologiepark 25
15236 Frankfurt (Oder)
Deutschland

Sekretariat:
Franziska Koch
Telefon: +49 335 5625 764
Fax: +49 335 5625 671
E-Mail senden »

Prof. Dr.-Ing. habil. Michael Hübner

BTU Cottbus-Senftenberg
Konrad-Wachsmann-Allee 5
03046 Cottbus
Deutschland

 

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