Standards für sichere Kommunikation, industrielle Anwendungen und Protokolle.

1. Kommunikation braucht Sicherheit –
Standards und Protokolle zur Vernetzung
von Maschinen und Anlagen
Dr.-Ing. Andreas Fink
Vorsitzender, M2M Alliance e.V.

2. Kommunikation braucht Sicherheit – Standards und Protokolle zur Vernetzung von Maschinen und Anlagen
Dr.-Ing. Andreas Fink | ebm papst Innovationsforum, 21.-22.06.2017, Mulfingen | ©2017, M2M Alliance e.V.
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M2M ALLIANCE E.V. – EUROPÄISCHER BRANCHENVERBAND
►Auftrag: Digitale Transformation mitgestalten
(Machine-to-Machine = Internet of Things = Cyber Physical Systems?)
►Netzwerk, Bewerbung, Repräsentation, Fallstudien, Arbeitsgruppen
►M2M/IoT/CPS Unternehmen und Lösungen
►2007 gegründet, Vereinssitz: Düsseldorf
►80+ Industrie-Partner aus der gesamten M2M/IoT Wertschöpfungskette
►Ursprung der Mitglieder:
▪ 51x Deutschland, 4x Nord Amerika, 26x Europa,
▪ 8x Universitäten
▪ 15x NRW
►Veranstalter des M2M Summits (Int. Konferenz und Ausstellung)
►Start-up Initiative, Zusammentreffen von akademischer Welt und Industrie
►Weitere Veranstaltungen: Themenabende, Meetups
►Partner-Verbände:

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Quelle: CISCO, https://www.ncta.com/platform/industry-
news/infographic-the-growth-of-the-internet-of-things/
INTERNET OF THINGS – WACHSTUM OHNE GRENZEN
►M2M Ära: Projekte um technische Probleme zu lösen
▪ Spec  HW/SW (Design, Aufbau, Test)
▪ Langwierig + wenig flexibel + teuer (Risiko von Designfehlern)
►IoT Ära: Projekte um Geschäftsmodelle zu optimieren +
neue Geschäftsmodelle zu eröffnen
▪ Idee  SW für existierende Hardware
▪ Schnell + flexibel + geringes Budget
▪ Trial & Error
►Rapid Prototyping als Treiber

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IOT MARKTWERT ANALYSE
Quelle: Forbes, “Roundup Of Internet of Things Forecasts And Market Estimates”, 2015

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VORBEHALTE GEGEN VERNETZTE LÖSUNGEN – AM BEISPIEL SMART HOME
14.9%
29.7%
33.6%
34.9%
42.1%
51.4%
62.6%
67.9%
74.0%
77.5%
78.8%
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90%
Die Technik scheint mir zu kompliziert bzw. zu schwer zu bedienen.
Mir ist bekannt, welcher Kundenservice mich beraten und dieses
Produkt bei mir installieren kann.
Ich habe kein Vertrauen in die Technik.
Der Aufwand ist mir zu hoch, um mich mit dieser Technologie zu
beschäftigen.
Ich bin verunsichert hinsichtlich der Kosten, die auf mich zukommen.
Ich weiß, wo ich diese Produkte kaufen kann.
Ich habe Bedenken hinsichtlich der Verwendung bzw. Weitergabe
meiner Daten.
Ich sehe einen Mehrwert durch die Nutzung.
Mir ist es wichtig, das Produkt eigenständig installieren zu können.
Ich habe Bedenken, dass sich jemand Zugriff auf meine Daten „von
außen“ verschafft.
Standardisierung und Zertifizierung sind mir wichtig.
ja
Quelle: Umfrage der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg im Auftrag der M2M Alliance: “Verbesserung der Marktakzeptanz von M2M-Lösungen aus Kundensicht”

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„WERKZEUGKASTEN“ FÜR CYBER ANGRIFFE

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►„Our number one concern should be
security.“
„If, heaven forbid, there’s a major
industrial accident (involving IoT) and
the public feel we haven’t done
enough then we’re dead!”
Stephen Mellor, CTO, Industrial Internet Consortium
@ M2M Summit 2016
►„We are looking for Open Standards to be
the glue in IoT.”
Andreas Neubacher, CTO, T-Mobile Austria
@ M2M Summit 2016

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STANDARDS FÜR SICHERE KOMMUNIKATION
Quelle: https://xkcd.com/927/
►>1000 Normungs- und Standardisierungsorganisationen
►~200 für Informations- und Kommunikationstechnik (IKT)
►~50 im Umfeld von M2M/CPS/IoT

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SICHERE STANDARDS FÜR INDUSTRIELLE ANWENDUNGEN
Quelle: Forschungsbericht der Hochschule Offenburg im Auftrag der M2M Alliance, “The Standardization of M2M for the IoT“
►Layer 1 / Layer 2 Protokolle:
▪ lizenzfreie LPWA (low power wide area) Standards, z.B. LoRa, LoRaWAN, SIGFOX, …
▪ Zellfunk-Lösungen, z.B. Narrowband IoT (LTE-NB1)
layer 1
layer 2
layer 3
layer 4
layer 7

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AUSWAHL LAYER 1 / 2 PROTOKOLL
layer 1
layer 2

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AUSWAHL LAYER 1 / 2 PROTOKOLL
►Technologische Aspekte:
▪ Reichweite, Leistungsaufnahme, Datenrate, Latenzzeit
►Kosten für Implementierung (Infrastruktur, Chip)
►Zukunftssicherheit
Quelle: Blog-Beitrag der M2M Alliance zum Thema
“Low-Power Wide-Area (LPWA) Technology“,
www.m2m-alliance.com/en/low-power-wide-area-lpwa-technology/
Quelle: 3rd Generation Partnership Project (April 2017).
"3GGP TS45.001: GSM/EDGE Physical layer on the radio path;
General description"

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►Aufgaben von Layer 7 Protokollen für M2M Kommunikation:
▪ Klassische L7 Aufgaben: Data Request, Data Response, Message Forwarding, …
▪ Semantische Modellierung der Daten + Mapping zwischen unterschiedlichen Codes
▪ Management der einzelnen Knoten, Netzwerke (Adresszuweisung, Security Key
Verteilung, Firmware Update, …)
►Übersetzung zwischen einzelnen Protokollen möglich (z.B. MQTT  OPC UA)
Quelle: Forschungsbericht der Hochschule Offenburg im Auftrag der M2M Alliance, “The Standardization of M2M for the IoT“
LAYER 7 PROTOKOLLE FÜR IOT ANWENDUNGEN IN DER INDUSTRIE

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OPC UNIFIED ARCHITECTURE & OPC FOUNDATION
Quelle: Forschungsbericht der Hochschule Offenburg im Auftrag der M2M Alliance, “The Standardization of M2M for the IoT“
►Einheitliches M2M Kommunikationsprotokoll für die Industrie
(Binäre Daten vs. XML Web Anwendung)
►~500 Mitglieder weltweit (ABB, GE, Schneider Electric, …)
►In Europa für Industrie 4.0 Anwendungen gesetzt
►Ziel bis 2019: Defacto Standard für das Industrial IoT (IIoT)
►Zusammenarbeit mit Industrial Internet Consortium & M2M Alliance

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GEMEINSAME TASK FORCE DER OPC FOUNDATION UND DER M2M ALLIANCE
►OPC Foundation
▪ Beschreibt Sicherheitslösung für industrielle
Anwendungen “Ende-zu-Ende”
►M2M Alliance
▪ Erfahrung aus M2M-Anwendungen
(SIM-basiert)
▪ Erfahrung mit der Umsetzung von
realen PKI-Lösungen und der
Integration von Backend-Systemen
►Ziel: Beschreibung von Best Practices für
eine integrierte Ende-zu-Ende-Sicherheit
in der Maschinenkommunikation
►Zielgruppe:
▪ Gerätehersteller
▪ Maschinenhersteller
▪ Integratoren
▪ End User / Maschinenbetreiber
►10-15 aktive Mitglieder
►Whitepaper, Vorträge

15. Kommunikation braucht Sicherheit – Standards und Protokolle zur Vernetzung von Maschinen und Anlagen
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ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK
►Vernetzung ist nicht aufzuhalten
►Sicherheit muss im Fokus stehen
▪ Standardisierte und zertifizierte Protokolle einsetzen
▪ Möglichst wenig Schnittstellen „nach Außen“ ( Edge Computing)
►Zunehmende Anzahl von Konsortien & Ökosystemen
▪ Viele Kooperationen & Schnittstellen & Abhängigkeiten
►Weniger und weniger strukturierter Prozess
▪ Erhöht die Komplexität der Standards unnötig
►Reduce and Simplify
▪ Weg von Insellösungen hin zu zukunftssicheren Standards
►M2M Alliance unterstützt Mitglieder und Partner
▪ Informationen & Aktive Zusammenarbeit & Aktive Beiträge

16. M2M Alliance e.V.
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