Manipulationsschutz für elektronische Systeme

Im Zeitalter der Digitalisierung gewinnt der Schutz elektronischer Systeme vor Manipulation und ungewolltem Zugriff immer mehr an Bedeutung. Nur wenn die Sicherheit von Daten gewährleistet ist, werden IoT-Anwendungen auf breite Akzeptanz stoßen. Hier kommt hardwarebasierter Manipulationsschutz für elektronische Systeme ins Spiel: Denn zum Schutz sensibler Daten in elektronischen Systemen, z.B. im Umfeld von Banking, Smart Grid/Smart Metering, beim Umgang mit Patientendaten oder dem Betrieb kritischer Infrastrukturen, reichen softwarebasierte Lösungen oft nicht aus. 

Manipulationsschutzfolie für elektronische Systeme
© Fraunhofer EMFT / Bernd Müller
Manipulationsschutzfolie für elektronische Systeme

Eingebettete Systeme sind im Vergleich zu reinen IT-Systemen nicht nur Softwareangriffen ausgesetzt, sondern können beim Einsatz in nicht-kontrollierten Umgebungen auch unmittelbar physisch angegriffen werden. Die Spanne reicht von manipulierten Stromzählern oder medizinischen Geräten über getunte schnellere PKW oder veränderte LKW Tachographen mit manipulierten Lenkzeiten bis zu raubkopierten Spielen in Spielekonsolen. Weniger sichtbar aber hoch-relevant sind Kontrollsysteme in Infrastruktur und Industrie oder auch der Kommunikationsinfrastruktur im behördlichen oder Bankenbereich. Alle diese Anwendungen haben gemeinsam, dass die Schutzmaßnahmen auf Hardware-Systemebene ergänzt werden müssen, um die Sicherheit der Interaktion und Ansteuerung mehrerer Chips sicherzustellen. Dafür werden so genannte Hardware Security Modules (HSM), die mit einer speziellen Manipulationsschutzfolie ausgestattet sind, eingesetzt.

Manipulationschutzfolie
© Fraunhofer EMFT
Manipulationsschutzfolie der nächsten Generation
Lithografische Strukturierung Rolle-zu-Rolle
© Fraunhofer EMFT
Lithografische Strukturierung Rolle-zu-Rolle
Mikroskopaufnahme der Laser-gebohrten Durchkontaktierungen (Vias)
© Fraunhofer EMFT
Mikroskopaufnahme der Laser-gebohrten Durchkontaktierungen (Vias)

Schlüsselgenerierung mit Physical Unclonable Functions (PUF)

Auf Basis von Sensoren und so genannten Physical Unclonable Functions (PUF) entwickelt die Fraunhofer EMFT in Zusammenarbeit mit Fraunhofer AISEC und Fraunhofer IMS hardwarebasierte Lösungen zum Manipulationsschutz elektronischer Systeme. Eine Möglichkeit ist etwa das Ableiten von kryptographischen Schlüsseln aus den physikalisch einzigartigen Eigenschaften eines Chips oder Aufbaus. Dabei werden Schlüssel auf Basis der physikalischen Eigenschaften generiert. Sobald diese Eigenschaften verändert werden – wie es bei Manipulationsversuchen zwangsläufig der Fall ist – funktioniert auch der Schlüssel nicht mehr.

Verbesserter Manipulationsschutz mit flexibler Elektronik

In mehreren internen Projekten hat die Fraunhofer EMFT die Erforschung der grundlegenden Technologien für Manipulationsschutzfolien der nächsten Generation angestoßen. Im Vergleich zum Stand der Technik sind diese neuartige Manipulationsschutzfolien mit lithografischen Verfahren in Rolle-zu-Rolle produziert. Dies ermöglicht gleichzeitig ein erhöhtes Sicherheitsniveau, das die modernsten Anforderungen an Manipulationsschutz entspricht, und gleichzeitig auch potentiell sehr günstige Herstellungsmethoden auf flexiblen Substraten, die helfen können, einen breiteren Markt zu adressieren.  Es wurden im Rahmen von diesen Vorarbeiten sowohl Technologie-Demonstratoren gefertigt als auch ein umfassendes IP-Portfolio entwickelt um die Technologie an Industrie-Kunden anbieten zu können. Die grundlegende und patentierte Technologie könnte auch an den spezifischen Kundenanforderungen angepasst werden.

Diese Kompetenzen im Bereich Manipulationsschutz für elektronische Systeme stehen für Ihre Anwendungsthemen an der Fraunhofer EMFT zur Verfügung, nehmen Sie Kontakt mit uns auf!

 

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