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Dabei geht es um Autos, die mit Ampeln und miteinander kommunizieren, medizinische Sensoren, die Patientinnen und Patienten zu Hause überwachen, Fabrikmaschinen, die sich selbst konfigurieren. Da das Internet der Dinge (IoT) immer stärker Einzug in unseren Alltag hält, besteht die Herausforderung nicht mehr nur darin, Geräte miteinander zu verbinden, sondern auch darin, abzusichern, dass diese Verbindungen sicher und privat bleiben. Viele Geräte kommen mit eingeschränktem Schutz zum Einsatz, sodass sie während ihres gesamten Lebenszyklus Schwachstellen aufweisen.
Das Team des Projekts ERATOSTHENES befasste sich mit der Herausforderung, das Vertrauen, die Identität und die Sicherheit vernetzter Geräte zu verwalten. Zusätzlich werden im Rahmen der NIS-Richtlinie, der DSGVO und des EU-Rechtsakts zur Cybersicherheit neue Erwartungen an das Risikomanagement und den Datenschutz gestellt.
„Wir stellten fest, dass Vertrauen als eine statische Gegebenheit betrachtet wird“, sagt Projektkoordinator Konstantinos Loupos, FuE-Leiter bei INLECOM INNOVATION. „Aber die Zahl der angeschlossenen Geräte wächst und ist stetiger Veränderung unterworfen. Ihre Sicherheit muss sich von der Entwurfsphase an mit ihnen verwandeln.“
Anstatt sich auf die Suche nach einzelnen Schwachstellen zu begeben, entwickelte das Team ein ganzheitliches Rahmenwerk und eine Netzwerkarchitektur, um IoT-Systeme von dem Moment an, in dem ein Gerät in ein Netzwerk eingeführt wird, bis zu seiner endgültigen Außerbetriebnahme abzusichern.
Anderer Ansatz für IoT-Sicherheit
Im Mittelpunkt des Projekts stand ein Perspektivwechsel. Anstatt Sicherheitsschichten auf bestehende Systeme aufzusetzen, entwickelte das Team ein Rahmenwerk, in das von Beginn an Identität, Vertrauen und Verantwortlichkeit integriert sind. Geräte können sicher registriert, authentifiziert und aktualisiert werden, wenn sich ihre Funktion, ihre Software und ihre Eigentumsverhältnisse verändern, ohne sich auf eine einzige zentrale Autorität verlassen zu müssen.
Bei diesem Ansatz ging es ebenso um Menschen wie auch um Technologie. Die Ingenieurteams mussten akzeptieren, dass die Annahmen der traditionellen IT-Sicherheit in der IoT-Welt nicht gelten, da die Geräte durch Stromverbrauch, Bandbreite und lange Lebensdauer eingeschränkt sind und oft an Orten eingesetzt werden, an denen Wartungsarbeiten schwierig oder kostspielig sind.
„Einige Ansätze, die in konventionellen Netzwerken gut funktionieren, erweisen sich in dynamischeren Umgebungen oft als nicht anwendbar“, fügt Loupos hinzu. „Man merkt schnell, dass theoretische Lösungen versagen, wenn man versucht, sie in realen, dynamischen Umgebungen anzuwenden.“
Vertrauen in realer Welt testen
Zur Erprobung, ob der Ansatz auch außerhalb des Labors funktioniert, validierte das Team von ERATOSTHENES sein Rahmenwerk in drei Pilotszenarien.
Im Pilotprojekt für vernetzte Fahrzeuge wurde die Technologie in fahrzeuginterne und straßenseitige Systeme integriert, wobei Vertrauen und Identität dann gemanagt wurden, wenn Fahrzeuge dem Netzwerk beitreten oder es verlassen. Im Bereich der Gesundheitsversorgung wurde das Rahmenwerk mit Fernüberwachungsgeräten für Patientinnen und Patienten getestet, wobei sensible Daten geschützt und gleichzeitig die sichere Aktualisierung und Verwaltung der Geräte über lange Zeiträume ermöglicht wurden. Ein drittes Pilotprojekt konzentrierte sich auf das industrielle Internet der Dinge, bei dem Vertrauens- und Identitätsmechanismen in der Produktion eingesetzt wurden, ohne den laufenden Betrieb zu stören.
Bei allen drei Demonstrationen brachte die Implementierung Herausforderungen zutage, die in Entwurfsdokumenten selten erwähnt werden. Dadurch sah sich das Team dazu gezwungen, sowohl die technische Architektur als auch seine Annahmen darüber zu überarbeiten, wie Vertrauen in operativen Umgebungen zu handhaben ist.
Lernen durch Zusammenarbeit
Zusammenarbeit war der zentrale Faktor für den Projektfortschritt. Forschungsgruppen, technologieanbietende Unternehmen und an der Endnutzung Beteiligte arbeiteten Seite an Seite, wobei die Entwicklung mit praktischen Tests kombiniert wurde. Im Rahmen verschiedener Langzeit-Personalaustauschprogramme wurden Forscherinnen und Forscher in die Partnerinfrastrukturen entsandt, während Besuche von Fachleuten und Schulungen den Teams, die zuvor hauptsächlich theoretisch gearbeitet hatten, neue Geräte und Erfahrungen brachten.
Während der Entwurfsphasen von ERATOSTHENES organisierte das Projektteam vier projektspezifische Workshops und trug zu weiteren Workshops bei, an denen an der Endnutzung Beteiligte und Fachleute teilnahmen, um das System zu validieren und den Entwurf zu hinterfragen. Mit Hackathons wurden außerdem die reale Umsetzung und die Lösung echter industrieller Probleme unterstützt.
„Die Zusammenarbeit hat die wahren Vorteile der Technologie unter industriellen Bedingungen aufgezeigt“, berichtet Loupos. „Dadurch konnten wir die Architektur auf sinnvolle Weise als Referenz für Forschung und Industrie gestalten.“
Die Arbeit ergab greifbare Ergebnisse, darunter Dutzende wissenschaftliche Veröffentlichungen, Prototypen im Frühstadium und mehrere EU-USA-Patentanmeldungen.
ERATOSTHENES wurde 2025 abgeschlossen, aber es geht weiter dynamisch voran. Die Partner bauen in Form neuer Forschungsvorschläge und fortgesetzter Zusammenarbeit auf den Ergebnissen auf, während das Identitäts- und Vertrauensrahmenwerk jetzt in kommerziellen Anwendungen, beispielsweise bei der elektronischen Wahl in Griechenland, wiederverwendet wird.