Das Dokument thematisiert die Bedeutung der Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) als Schlüsseltechnologie für globale Herausforderungen in Bereichen wie Energie, Gesundheit und Mobilität. Es wird auf die Notwendigkeit von IT-Sicherheit hingewiesen, um Daten vertraulich zu halten und Manipulationsschutz zu gewährleisten, während Forschungsbedarf zur Entwicklung sicherer Systeme betont wird. Die Herausforderungen umfassen unter anderem Bedrohungen durch Cyberangriffe und die Notwendigkeit einer Sicherheitskultur in Wissenschaft, Politik und Gesellschaft.

1. IT-Sicherheit:
IT Sicherheit: Herausforderungen für
Wissenschaft und Gesellschaft
C. Eckert, TU München, Fraunhofer AISEC
C. Eckert 1

2. Gliederung
1. Schlüsseltechnologie IKT
g
2. IKT benötigt Sicherheit
3.
3 Bedrohungen und Herausforderungen (Technologisch)
4. Sicherheit braucht Forschung
5. Take Home Message
C. Eckert 2

3. IKT ist Schlüsseltechnologie
These: IKT ist Schlüsseltechnologie
für globale Herausforderungen
Energie Umwelt Mobilität Sicherheit Gesundheit
C. Eckert 3

4. IKT ist Schlüsseltechnologie
These: IKT ist Schlüsseltechnologie
für globale Herausforderungen
Energie Umwelt Mobilität Sicherheit Gesundheit
C. Eckert 4

5. IKT ist Schlüsseltechnologie
Zukunft:
• Internet vernetzt Menschen, physische Objekte und Dienste
Beispiele
Energie: z.B. SmartGrids
g
• Steuern, Überwachen, Planen, Entscheiden
Gesundheit: z.B. personalisierte M di i
G dh it B li i t Medizin
• Überwachte Vitalfunktionen
Mobilität: z.B. Individualverkehr
• Sensorik im Fahrzeug, Car2X
C. Eckert 5

6. IKT ist Schlüsseltechnologie
IKT: zentrales Nervensystem
koordinieren, steuern
koordinieren steuern, überwachen
Energie Umwelt Mobilität Sicherheit Gesundheit
C. Eckert 6

7. IKT ist Schlüsseltechnologie
It‘s all about data!
 Daten sind ein schützenswertes Gut
 D t steuern sicherheitskritische Ablä f /P
Daten t i h h it k iti h Abläufe/Prozesse
 Daten sind ‘Währung’ u.a. in sozialen Netzen (Facebook etc.)
g ( )
C. Eckert 7

8. IT Sicherheit: ein sine qua non
IKT benötigt Sicherheit
 Daten- und Informationsvertraulichkeit
 Prüfbare Identität von Personen und Objekten
 Manipulationsschutz für Daten und auch kompletten Abläufen
C. Eckert 8

9. Bedrohungen
Beispiel: Sensorik im Auto:
 Viele vernetzte ECUs
 GSM-Modul: Ferndiagnose
Software-Updates, ..
p ,
 Problem: Fehlende Kontrollen
Einschleusen von Schad-Code, …
,
Herausforderungen: u.a.
 Manipulationsresistente Hardware
 S
Sichere Komponenten-Identifikation (
f (Machine-to-Machine)
)
9

10. Bedrohungen
Beispiel: Web Anwendungen
Web-Anwendungen
• Problem: Programmierung
Einschleusen von Vi
Ei hl Viren, T j
Trojanern
• Problem: Mangelhafte Kontrollen
unerlaubte D t
l bt Datenzugriffe, …
iff
Herausforderungen:u.a.
• Zuverlässige Abschottungen (Kaskadeneffekte verhindern)
• Selbst-Überwachung (Aufbau eines ‘Immunsystems’)
• Autonome Reaktion (kontrollierte ‘Selbst-Heilung’ )
10

11. Sicherheit braucht Forschung
Sichere IKT braucht
Forschung
C. Eckert 11

12. Technologie gestalten: Architekturen
Sicherheitsarchitekturen
Ziel: Resistent gegen Angriffe
z.B.
z B Seitenkanal-Angriff: (Pizza Index)
• Beobachten von Verhaltens-
Charakteristika
Ch kt i tik
Ansatz: A iff t l
A t Angriffs-tolerante M lti C
t Multi-Core-Architekturen
A hit kt
• Verschleiern von Charakteristika: u.a. Randomisierungen
• Neue Algorithmen
(parallisiert, verteilt)
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13. Technologie gestalten: Systeme
Selbst‐überwachende Systeme
• Sicherer Betriebssystem-Kern als ‘Überwacher’
• Sammelt Verhaltensdaten
z.B syscall traces
y z.B.
z B Apps
• Klassifiziert Aktivitäten: z.B. Android
Normalverhalten Plattform
Sicheres z.B. L4Linux
• Reagiert: Abschalten
Betriebssystem mit Android Patches
von Diensten Schließen
Diensten, Virtual Machine Monitor
von Ports, … Multi-core (SoC)
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14. Sicherer Betrieb: Sichere Objekt-Identität
Objekt Identität
Biometrie für Objekte
Physical Unclonable Function (PUF)
• Nicht fälschbare Material-Eigenschaften
• PUF: liefert auf eine
Anregung (Challenge) eine nicht
vorhersagbare Antwort : einzigartig ID
Problem:
• Alterung, Verschmutzung verändern das PUF-Verhalten
Forschung:
• Korrekturdaten (Helper data), Toleranzschwellen
• N t
Nutzen der PUF Eigenschaften i S ft
d Ei h ft in Software-Produkten
P d kt
C. Eckert 14

15. Sicherer Betrieb: Angriffserkennung
Problem:
 Erkennen von Verhaltens-Abweichungen
Lösungg
 Maschinelles Lernen: Klassifikation
 Honey-Net: Lernen von Angriffstechniken
y g
15

16. Sicherer Betrieb: Angriffserkennung
Idee: Definition von Topics: Semantische Zusammenhänge
Beispiel: Topic1 Graphikprogramm Topic 2 Netzverbindung
Topic 3 Dateiverarbeitung
p g Topic 4 Bildverarbeitung
p g
Machinelles Lernen: Clustern von Events zu Topics (Normalverhalten)
C. Eckert 16

17. Ein Blick hinter die Kulissen: Parameter
Estimation with Gibbs Sampling
D T V T V V
Γ(
( βv )
ψz ,vv− 1 dΨ
β
mz
P ( d |d θ) ×
(y |d, ψz , v , v V
v= 1
d= 1 z= 1 v= 1 z= 1 v= 1 Γ(βv ) v= 1
D T T D T T T
n d,z ,z Γ(
( αz ) α −1
× φd, z , z T
z= 1
φd,zz , z dΦ
d= 1 z = 1 z = 1 d= 1 z = 1 z= 1 Γ(α z ) z =1
V T T DT D
Γ(
( βv ) Γ(
( αz )
= V
v= 1
× T
z= 1
× P ( d |d θ)
(y |d,
v= 1 Γ(βv ) z= 1 Γ(α z ) d= 1
T V D T T
mz + β − 1 n + αz − 1
× ψz , v , v v dΨ × φd,z, ,zz, z
d
dΦ
z= 1 v= 1 d= 1 z = 1 z =1
D T V T
−1 v = 1 Γ(m z , v
( + βv )
∝ [1 + exp(−
( θz , z n d, z , z )]
d= 1 z,z z= 1 Γ( V= 1 m z , v
v + βv )
D T T
z = 1 Γ(n d z ,z
d, z + αz )
.
d= 1 z = 1
Γ( T = 1 n d, z , z
z + αz )
C. Eckert 17

18. Take h
T k home Message
M
Zukunft b ö i IKT
k f benötigt
Koordinierung, Steuerung, Kontrolle
g, g,
IKT ist verletzlich
Verletzlichkeit der Nutzer, der Gesellschaft
IKT benötigt Sicherheit
Technologie Gestaltung, Forschung, Bildung, Kultur
C. Eckert 18

19. Herausforderungen
H f d
Wissenschaft:
• Technologiegestaltung: sicher, nutzbar, nachhaltig
Politik:
• Rahmenvorgaben: Zuckerbrot und Peitsche
Anreizmodelle und gesetzliche Auflagen
Wirtschaft:
Wi t h ft
• Vertrauen schaffen: Transparenz und Kontrollierbarkeit
Gesellschaft:
• Sicherheitskultur: Ausbildung Wertvorstellungen
Ausbildung,
C. Eckert

20. Und zu guter Letzt …
Herausforderung: Herausforderung:
Sinnvoll Angemessen
g
C. Eckert

21. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
Claudia Eckert
TU München, Lehrstuhl für Sicherheit in der
Informatik
Fraunhofer AISEC, München
E-Mail: claudia.eckert@sec.in.tum.de
Internet: http://www.sec.in.tum.de
http://www.aisec.fraunhofer.de
C. Eckert