Resilienz für sichere vernetzte Regelungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Tibor Jager; Professor Dr. Moritz Schulze Darup
• Fachliche Zuordnung: Sicherheit und Verlässlichkeit, Betriebs-, Kommunikations- und verteilte Systeme ; Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 503491151

Vernetzte Regelungssysteme sind zentrale Bausteine für viele Technologien und bilden oft das Rückgrat kritischer Infrastrukturen. Viele Anwendungen vrarbeiten darüber hinaus sensible oder vertrauliche Daten wie Geschäftsgeheimnisse oder personenbezogene Daten. Das junge, aufstrebende Gebiet der verschlüsselten Regelungstechnik befasst sich mit diesem Problem, indem es Regelungssverfahren mit Kryptosystemen so kombiniert, dass die Vertraulichkeit im gesamten Regelkreis gewährleistet ist. Während die moderne Kryptografie jedoch eine hohe Resilienz gegen Angriffe auf die Vertraulichkeit von Daten bietet, sind die bestehenden Realisierungen von verschlüsselten Regelungsverfahren entweder nicht ausreichend leistungsfähig für den praktischen Einsatz oder beruhen auf einem informellen Ad-hoc-Ansatz, der nicht dem Stand der modernen Kryptografie und IT-Sicherheitsforschung entspricht. Die junge Technologie mit großer praktischer Relevanz hat also inzwischen ein Stadium erreicht, in dem eine interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Regelungstechnikern und Kryptographen notwendig ist, um Systeme konstruieren zu können, deren Leistungsfähigkeit und Sicherheit deutlich über den Stand der Technik hinausgehen. In diesem Projekt werden wir spezielle kryptographische Verfahren entwickeln, die auf die Anforderungen moderner vernetzter Regelungssysteme zugeschnitten sind. Gleichermaßen werden wir die zugehörigen Regelungssalgorithmen anpassen und so weit wie möglich mit den Funktionalitäten moderner kryptographischer Verfahren kompatibel machen. Zu diesem Zweck werden wir mehrere konkrete Ideen zum Entwurf spezieller approximativer homomorpher Verschlüsselungsverfahren mit Post-Quantum-Sicherheit, algorithmische Modifikationen verschiedener moderner Regelungsalgorithmen, die maschinelles Lernen und Optimierung einschließen, sowie deren Realisierbarkeit mit modernen beweisbar sicheren Kryptosystemen untersuchen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2378: Resilienz in Vernetzten Welten – Beherrschen von Fehlern, Überlast, Angriffen und dem Unbekannten
• Internationaler Bezug: Belgien, Dänemark, Schweden
• Kooperationspartner: Dr. Junsoo Kim; Professor Dr. Claudio Orlandi; Professor Nigel P. Smart