Art der Arbeit: Projekt-, Bachelor- oder Masterarbeit (mit angepasstem Umfang)

Fachlicher Hintergrund:

Die zunehmende Vernetzung unterschiedlichster Lebensbereiche zeigt sich auch in der steigenden Anzahl an Protokollen und Technologien, welche in vernetzten Gebäuden zum Einsatz kommen. Da es um die IT-Sicherheit bestehender und zum Teil auch weit verbreiteter Kommunikationssysteme häufig sehr schlecht bestellt ist, forschen wir am Lehrstuhl an Möglichkeiten zur Nachrüstung dieser. Ein Beispiel hierfür sind Intrusion Detection Systeme (IDS) mit deren Hilfe sich bestimmte Angriffe auf Kommunikationsnetze erkennen lassen. Bisher werden solche Systeme jedoch sehr Protokollspezifisch entwickelt, was bei Entwicklung und Einrichtung der Systeme einen hohen Aufwand mit sich bringt.

Diese Technologien und Protokolle vernetzter Anlagen und Gebäude bieten auf Grund ihrer Heterogenität unterschiedliche Voraussetzungen und Eigenschaften. Sie reichen vom klassischen Feldbussystem wie z.B. KNX bis hin zu Funktechnologien die aus dem Smart Home Bereich bekannt sind, wie beispielsweise Z-Wave oder Zigbee. Aus Anwendersicht lassen sich jedoch zumeist stark ähnliche bis identische Funktionalitäten realisieren, wie beispielsweise die intelligente Ansteuerung von Heizung, Klima und Beleuchtung.

Ziel der Arbeit

Im Rahmen der Arbeit soll ein Zwischenprotokoll entworfen werden, welches mehrere Kommunikationsprotokolle umfassend beschreiben kann. Ähnlich wie eine ‚Intermediate Repesentation‘ aus dem Bereich des Compilerbaus kann ein solches Zwischenprotokoll dafür genutzt werden um zwischen verschiedensten Protokollen zu übersetzten. Auf diese Weise könnte eine Hersteller- und Protokollunabhängige Verknüpfung verschiedenster Technologien ermöglicht werden.

Darüber hinaus sollen die Fragen erörtert werden, inwiefern sich Sicherheitstechnologien wie z.B. Firewalls oder IDS auf solch einem abstrakten Zwischenprotokoll entwickeln lassen und wo dabei Möglichkeiten und Grenzen liegen.

Aufgabenbeschreibung:

Im Rahmen der Arbeit soll ein Zwischenprotokoll entwickelt werden, welches in der Lage sein soll, unterschiedlichste bestehende und zukünftige Protokolle umfassend zu beschreiben und ineinander zu übersetzten.

Es sollen folgende Fragestellungen beantwortet werden:

  • Welche Informationen muss ein Zwischenprotokoll darstellen können, um bestehende und zukünftige Protokolle damit umfassend abbilden zu können?

  • Welche Möglichkeiten bietet ein Zwischenprotokoll zur Protokollübergreifenden Nachrüstung von Sicherheit mittels Sicherheitstechnologien wie beispielsweise Filterung oder Angriffserkennung?

Mögliche Arbeitsschritte:

  • Betrachtung verschiedener Protokolle (auf Anwenderebene)

  • Betrachtung ausgewählter Protokolle (auf konzeptioneller Ebene

  • Modellbildung für das zu entwickelnde Zwischenprotokoll

  • Konzeption eines Zwischenprotokolls/Übersetzungswerkzeugs

  • Analyse der Möglichkeiten und Grenzen Sicherheitstechniken basierend auf dem Zwischenprotokoll anzuwenden

  • Prototypische Umsetzung und Erprobung

  • Bewertung

Die genaue Festlegung des Themas erfolgt in Abstimmung mit den Betreuern unter Berücksichtigung eventuell schon an andere Studenten vergebener Themengebiete. Eine gemeinsame Bearbeitung verschiedener Teilthemen durch mehrere Studenten ist unter Umständen möglich. 

Literatur und Ressourcen:

  • Aschendorf, Bernd. "Funktionen der Gebäudeautomation." Energiemanagement durch Gebäudeautomation. Springer Fachmedien Wiesbaden, 2014.

  • Merz, Hermann, Thomas Hansemann, and Christof Hübner. "Gebäudeautomation." München: Carl-Hanser-Verlag (2010).

  • Sokollik, Frank; Helm, Peter; Seela Ralph. "KNX für die Gebäudesystemtechnik in Wohn- und Zweckbau" Berlin: VDE-Verlag (2017).

  • AL-ALI, A. R., et al. Wireless smart sensors networks overview. In: Second IFIP International Conference on Wireless and Optical Communications Networks, 2005. WOCN 2005. IEEE, 2005. S. 536-540.

Betreuer: Simeon Wiedenmann (simeon.wiedenmann@uni-rostock.de)

Voraussetzungen: Grundlegendes Interesse und Verständnis für die Funktionsweise von Kommunikationsprotokollen ist nötig. Umfangreiche Programmierkenntnisse in einer höheren Programmiersprache sind für die praktische Ausrichtung der Arbeit von Vorteil, jedoch für eine konzeptionell ausgerichtete Arbeit nicht unbedingt nötig.