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Cyber-Physical Systems

Sicherheit im Internet der Dinge

Informationstechnologie (IT) dringt immer mehr in Bereiche vor, in denen IT in der Vergangenheit kaum eine Rolle gespielt hat und stellt mittlerweile den größten Innovationstreiber dar. In Alltagsgegenstände eingebettete Computer, die miteinander oder dem Internet vernetzt sind, ermöglichen erst viele neue Funktionen, wie z.B. Assistenzsysteme im Fahrzeug. Cyber-Physical Systems stellen die technologische Basis der Kombination von IT mit der physikalischen Welt dar und spielen in immer mehr Bereichen wie Automotive, Luftfahrt, Transport, Energie, Produktion, Gesundheit, Infrastruktur oder auch Unterhaltung eine wichtige Rolle.

Jedoch stellen sie auch ein attraktives Angriffsziel für verschiedene Software- (z.B. Viren und Trojaner) und Hardwareangriffe (z.B. Seitenkanalangriffe) dar, die erheblich Auswirkungen haben können, die sogar Leib und Leben betreffen können. Da oftmals auch datenschutzsensitive Daten verarbeitet werden, können erfolgreiche Angriffe ebenfalls erhebliche Auswirkungen auf die Privatsphäre haben.

Da Cyber-Physical Systems jedoch oftmals besondere Eigenschaften mit sich bringen, z.B. Ressourcenbeschränkungen, physikalische Zugreifbarkeit oder Echtzeitfähigkeit, ist es meist schwierig, bestehende Schutzmaßnahmen und Sicherheitskonzepte einzusetzen. Es ist jedoch essentiell, von Beginn an geeignete Sicherheits- und Datenschutzmaßnahmen in Cyber-Physical Systems zu integrieren (Security and Privacy by Design).
Ohne geeignete Sicherheitsmaßnahmen, könnten viele Anwendungsbereiche nicht realisiert werden, z.B.:

  • Automotive: Informationstechnologie (IT) ist heutzutage integraler Bestandteil moderner Fahrzeuge. Eingebettete Steuergeräte sind miteinander vernetzt und kommunizieren sowohl untereinander als auch mit der Außenwelt, um neue Funktionen zur Erhöhung von Sicherheit und Effizienz sowie zum Infotainment zu ermöglichen.
  • Avionik und Transport: Flugzeuge und anderen Transportsystemen wie die Bahn sind heutzutage auf Informationstechnologie angewiesen, um Funktionen wie Fly-by-wire oder die Steuerung von Stellwerken zu realisieren.
  • Smart Grid und Smart Home: Die Sicherstellung der Energieversorgung, auch bei vermehrtem Einsatz erneuerbarer Energien, benötigt ein intelligentes Stromnetz (englisch Smart Grid), bei dem die Energietechnik mit Informationstechnologie kombiniert wird, um eine effiziente und zuverlässige Steuerung zu ermöglichen. Im Smart Home werden vernetzte und fernsteuerbare Geräte eingesetzt, um in Wohnungen und Häusern Wohnqualität, Sicherheit und effiziente Energienutzung zu erhöhen.
  • Industrie 4.0: Industrie 4.0 beschreibt die vierte industrielle Revolution bei durch Einsatz von Informationstechnologie industrielle Produktionsanlagen und –prozesse weiterentwickelt werden.
  • Gesundheitswesen: Im Gesundheitswesen ermöglicht der Einsatz (vernetzter) elektronischer Geräte zur medizinischen Versorgung und anderer Aufgaben eine Verbesserung der Gesundheitsversorgung, der Patientenbetreuung und letztendlich auch der Behandlungsergebnisse, z.B. durch Fernüberwachung von Vitalwerten von Patienten oder älteren Menschen die in ihrem eigenen Haus leben.
  • Smartphones und Wearables: Smartphones und Wearables sind die Basis für mobile Cyber-Physical Systems, die mit ihren Sensoren Daten erfassen, verarbeiten und weiterleiten, um verschiedene Anwendungen zu realisieren, z.B. Überwachung des Fitnesszustands oder Verkehrsüberwachung.

Fraunhofer SIT beschäftigt sich intensiv mit den Sicherheits- und Datenschutzaspekten von Cyber-Physical Systems und deren Kommunikationskanälen. Zu den Aktivitäten in diesem Bereich gehören:

  • Sicherheitsanalysen und Erweiterungen bestehender Sicherheitsarchitekturen für Cyber-Physical Systems
  • Entwicklung von neuen Sicherheitskonzepten und -architekturen zur Absicherung von Cyber-Physical Systems sowie der genutzten Kommunikationsverbindungen
  • Forschung und Entwicklung für CPS-Anwendungen
  • Erstellung von Studien und Technologieanalysen zum Einsatz von Cyber-Physical Systems
  • Analyse von Datenschutzaspekten zum Nachweis der Einhaltung regulatorischer Vorgaben
  • Schulungen
  • Unterstützungen bei Zertifizierungsprozessen

Ansprechpartner

Prof. Dr. Christoph Krauß

Telefon+49 6151 869-116
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Ihre Tätigkeit wird darin bestehen, anwendungsnahe Forschungs- und Entwicklungsprojekte mit Partnern aus Industrie, Verwaltung und anderen Forschungseinrichtungen zu planen, zu leiten beziehungsweise durchzuführen.