Die Sicherheit von Kommunikationsnetzen wird mit zunehmender Digitalisierung immer wichtiger. Im Projekt »RealSec5G« sollen die Anforderungen an die Datensicherheit in Kommunikationsgeräten für 5G/6G-Infrastrukturen in einem deterministischen zeitsensitiven Netzwerk (TSN) getestet werden.
Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS entwirft dazu im Rahmen des Projekts einen TSN-MACsec Funktionsblock, der in einem Demonstrator erprobt werden soll. Die finale Implementierung sowie deren Leistungsanalyse erfolgt in Kooperation mit dem Industrieunternehmen Albis-Elcon System Germany. Mit der fortschreitenden Entwicklung der drahtlosen Kommunikationstechnologien, insbesondere mit der Einführung von 5G und den Überlegungen zu 6G, gewinnt die Sicherheit von Telekommunikationsnetzen eine immer grössere Bedeutung. Diese neuen Generationen versprechen eine erhebliche Steigerung der Geschwindigkeit, der Kapazität und der Konnektivität. Gleichzeitig bergen sie jedoch Herausforderungen für die Datensicherheit. Insbesondere in kritischen Anwendungen wie der Überwachung und Steuerung von Bahn- und Energienetzen sowie autonomen Fahrzeugen und Robotern ist es entscheidend, zuverlässige und sichere Netzwerke sicherzustellen. Spezialfälle wie Closed-Loop-Anwendungen erfüllen diese Anforderungen bereits, für offene Architekturen wie 5G/6G-Netze, gilt dies im Allgemeinen noch nicht. Im Projekt »RealSec5G« zielen das Fraunhofer IPMS gemeinsam mit dem Konsortialführer albis-elcon system Germany GmbH auf die Entwicklung und Erprobung einer Kommunikationslösung, die Datenzuverlässigkeit und -sicherheit für 5G/6G-Anwendungen erhöht. Im Rahmen des Projekts sollen deterministische Anforderungen in Form von Echtzeitfähigkeit, Redundanz und Übertragungsgarantien, sowie der Datensicherheit in einem kostengünstigen und einfach zu integrierenden System kombiniert werden. Das Fraunhofer IPMS konzipiert dafür einen TSN-MACsec Funktionsblock, der im Rahmen eines Demonstrators getestet werden soll.
»Das Kürzel MACsec steht für Media Access Control Security und ist ein von der IEEE spezifizierter Sicherheitsstandard zum Schutz von Ethernet-basierten Netzwerken. Er sorgt für Vertraulichkeit und Integrität von Ethernet-Frames«, erklärt Dr. Frank Deicke, Division Director Data Communication and Computing am Fraunhofer IPMS. »Time-Sensitive Networking (TSN) erweitert eine Reihe von Ethernet-Spezifikationen um Zeitsynchronisation und deterministische Kommunikation.« Die finale Implementation sowie deren Performanceanalyse erfolgt in Kooperation mit Albis-Elcon.
Ziel des Projektes ist es, hohe Datenraten im Multi-Gigabit-Bereich zu unterstützen und auf einer praxistauglichen, vergleichsweise kostengünstigen FPGA-Plattform (off-the-shelf-Baugruppe) in einer realistischen Testumgebung zu erproben und zu evaluieren. Gemeinsam mit albis-elcon stärkt das Projekt die Innovationskraft im Kernbereich der Wertschöpfungskette in Deutschland. Nach Einschätzung beider Projektpartner ergeben sich bei erfolgreichem Projektabschluss eine Vielzahl relevanter Verwertungsmöglichkeiten, die trotz technologischer Risiken aufgrund der vielfältigen sicherheitskritischen Anwendungsmöglichkeiten in Deutschland eine zielgerichtete und schnelle Verwertung erwarten lassen. Neben den fokussierten Sektoren Energie und Transport/Verkehr ist die Projektlösung auf weitere Anwendungsszenarien kritischer Infrastrukturen skalierbar. Hierzu zählen Anwendungen in den Bereichen Staat und Verwaltung, Gesundheit sowie Informationstechnik und Telekommunikation.