Entwicklungswerkzeug für die sichere Kommunikation in der Industrie 4.0
Mit der Einführung von Industrie-4.0-Konzepten werden in modernen Produktionsanlagen des Maschinenbaus, der chemischen Industrie und anderer deutscher Schlüsselindustrien immer mehr Systeme und Komponenten miteinander vernetzt und immer größere Datenmengen ausgetauscht. Für die Praxistauglichkeit der Industrie-4.0-Konzepte ist eine zuverlässige und sichere Kommunikation entscheidend. Dabei spielt neben der Ausfallsicherheit und dem Datenschutz insbesondere die Absicherung der Kommunikation gegenüber mutwilligen Manipulationen und Störungen eine wichtige Rolle. In der Zukunft werden beispielsweise autonome, sensorgestützte Verbünde mobiler Kräne große Windkraftanlagen aufstellen können. Würde es einem Angreifer gelingen, währenddessen gefälschte Nachrichten in die Kommunikation zwischen den Kränen einzuschleusen oder das Warnsignal eines Abstandssensors zu unterdrücken, könnte dies katastrophale Folgen haben.
Im Projekt wird ein Entwicklungswerkzeug, genannt SysKit, realisiert. Mit diesem Werkzeug können sichere Kommunikationslösungen, die auf spezifische Industrie-4.0-Anwendungen zugeschnitten sind, sehr effizient konzipiert und implementiert werden. Auf der Basis einer Bibliothek aus Kommunikationsmodulen und weiteren abgesicherten Hardware- und Softwarekomponenten können mit SysKit Kommunikationssysteme optimiert und getestet werden. Dabei werden verschiedene Anforderungen wie z. B. Zuverlässigkeit, Echtzeitverhalten und Energieverbrauch berücksichtigt.
Für die Umsetzung der Kommunikationslösung werden im Vorhaben zudem neue sichere und angriffsresistente Kommunikationstechnologien erforscht und entwickelt. Dazu gehört auch die Mehrantennen-Funktechnologie, mit der Signale gebündelt in Richtung des Empfängers gesendet werden können. Ein Abhören der Signale wird dadurch deutlich erschwert. Durch eine dynamische Änderung der Kommunikationsparameter soll das System zudem robust gegenüber aktiven Signalstörungen sein. Neben der Sicherheit ist auch die Energieeffizienz in der Industrie 4.0 von entscheidender Bedeutung, da viele dort verwendete Komponenten über keine kontinuierliche Stromversorgung verfügen. Zu diesem Zweck sollen im Vorhaben Technologien der stromsparenden Lightweight-Kryptografie erforscht und umgesetzt werden.
Je nach Einsatzgebiet stehen bei der Kommunikation in der Industrie 4.0 unterschiedliche Anforderungen im Vordergrund. Egal ob es dabei um höchste Zuverlässigkeit oder einen geringen Energieverbrauch geht: Die Neuentwicklung von sicheren, optimierten Kommunikationslösungen ist meist mit einem immensen Zeit- und Kostenaufwand verbunden. Mit SysKit und seinen innovativen Werkzeugen und Bibliotheksmodulen können Unternehmen im Industrie-4.0-Umfeld ihren Entwicklungsprozess wesentlich schneller und kosteneffizienter durchführen. Die Bibliothek soll dabei offen für die Einbindung weiterer Module sein, wie z. B. neuartige kryptographische Hardware. Damit kann SysKit auch bei weiter wachsenden Sicherheitsanforderungen in unterschiedlichsten Industriebereichen eingesetzt werden.