Mit der Einführung von 5G und den Überlegungen zu 6G, gewinnt die Sicherheit von Telekommunikationsnetzen an Bedeutung. Neben einer deutlichen Steigerung der Geschwindigkeit, der Kapazität und der Konnektivität, 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.

Ein Projekt für sichere Kommunikationsnetze

Im Projekt »RealSec5G« zielen das Fraunhofer IPMS gemeinsam mit dem Konsortialführer Albis-Elcon System Germany 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: Datenraten im Multigigabit-Bereich unterstützen

Ziel des Projekts soll es sein, hohe Datenraten im Multigigabit-Bereich zu unterstützen und auf einer praxistauglichen, vergleichsweise kostengünstigen FPGA-Plattform (Off-The-Shelf-Baugruppe) in einer realistischen Testumgebung zu erproben und zu evaluieren. Zusammen mit Albis-Elcon stärkt das Vorhaben 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 auf Grund der mannigfaltigen sicherheitskritischen Anwendungsmöglichkeiten in Deutschland eine zielführende und rasche Verwertung erwarten lassen. Neben den fokussierten Sektoren Energie und Transport/Verkehr lässt sich die Projektlösung in weiteren Anwendungsszenarien kritischer Infrastruktur skalieren. Dazu gehören Anwendungen in den Bereichen Staat und Verwaltung, Gesundheit sowie Informationstechnik und Telekommunikation.