Sicherheit für autonomes Fahren

Die FH St. Pölten (NOe) entwickelt neue Methode für sicheren Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen mittels Funkdaten.

Neue technische Errungenschaften wie das Internet der Dinge (IoT) oder die direkte drahtlose Kommunikation zwischen Objekten erhöhen den Bedarf an effizienter Verschlüsselung und Informationssicherheit. Ein Projekt der FH St. Pölten entwickelt aktuell ein neues Verfahren zur Verschlüsselung von Daten für den Bereich des autonomen Fahrens und das Internet der Dinge. Die Technik soll auch mit zukünftigen Technologien noch sichere Kommunikation ermöglichen.

Funkdaten statt mathematischer Verfahren
Beim autonomen Fahren müssen Fahrzeuge miteinander kommunizieren, also Informationen und Daten austauschen. Manipulierte Kommunikation ist hier nicht nur eine Frage der IT-Sicherheit, sie kann Menschenleben gefährden. Ein wesentlicher Punkt in der Kommunikation zwischen den Fahrzeugen ist die sichere Verschlüsselung der Information.
Neben den bisher dafür eingesetzten mathematischen Verfahren, erfordert nun die digitale kabellose Kommunikation mit sensiblen Daten mit Anwendungen im Bereich IoT oder dem autonomen Fahren neue Verfahren, die auch bei zukünftigen Technologien wie etwa Quantencomputering entsprechende Sicherheit gewährleisten. Das von der FH St. Pölten durchgeführte Projekt „KIF - Kryptografie mit Integration von Funkmessdaten“ entwickelte dafür nun einen neuen Ansatz, wo statt mathematischer Verfahren zum Genieren der Schlüssel Funkdaten verwendet werden.

Verschlüsselung von Kommunikation
„Verkehrsinfrastruktur wird erfahrungsgemäß für mindestens 20 Jahre ausgelegt. In spätestens 15 Jahren werden Quantencomputer mit ausreichenden Geschwindigkeiten für die praktische Anwendung erwartet. Derzeitige Verfahren zur Objekt-/Daten-Authentifizierung und Datenintegritätsprüfung sind dann aus Sicherheitsgründen nicht mehr verwendbar. Daher suchen wir bereits jetzt nach einer quantencomputersicheren Methode auf Basis physikalischer Methoden, die auch dann noch sicher ist“, erläutert Ernst Piller, Leiter des Projekts sowie des Instituts für IT-Sicherheitsforschung der FH St. Pölten.
Basis der neuen Methode ist das Erzeugen und Verteilen von kryptografischen Schlüsseln auf Basis der Messung von Funkkanaleigenschaften einer hochfrequenten Funkübertragung: Bei beiden Objekten (jeweils Sender und Empfänger), zum Beispiel Fahrzeuge, werden Funksignale sowie reflektierende Echos des Signals und deren Verzögerung gemessen. „Dieses Muster aus Hauptsignal und verzögerten Echos ist zufällig und nur an den beiden Empfängerseiten gleich. Daraus lassen sich Zufallsdaten erzeugen, die zum Generieren des Schlüssels verwendet werden und die von potentiellen Angreifern nicht abgehört werden können“, erklärt Piller.

Forschungsprojekt KIRAS des Bundes
Laut Piller gibt es bereits ähnliche Ansätze, das Projekt der FH St. Pölten berücksichtigt aber einige spezifische Faktoren, die für das autonome Fahren gelten und die sichere Kommunikation erschweren: mögliche hohe Fahrzeuggeschwindigkeit, schnell wechselnde Fahrzeuge, hohe Anzahl an Fahrzeugen, meist sehr kurze Kommunikationszeiten und Störungen aus dem Umfeld. Ziel ist ein kostengünstiges Produkt für den praktischen Einsatz.
Das gesamte Forschungsprojekt inklusive des Projektes KIF (Hochsichere, langzeitige Kryptografie für kabellose Kommunikation mit Integration von Funkmessdaten) wird vom Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie (BMVIT) im Rahmen des österreichischen Förderprogramms für die Sicherheitsforschung KIRAS finanziert. Partner im Projekt sind die Cryptas it-Security GmbH, das Bundesministerium für Europa, Integration und Äußeres (BMEIA), die ASFINAG und das Bundesministerium für Landesverteidigung und Sport (BMLVS).