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Cooperative Communications with Confidential Messages

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Sicherer Datenaustausch in Ad-hoc-Netzen

Die Zusammenarbeit zwischen den Knoten kann drahtlose Netzwerke verletzlich und anfällig gegenüber Angriffen machen. EU-finanzierte Wissenschaftler haben deshalb derartige Sicherheitsfragen in Bezug auf Ad-hoc-Netze erforscht.

Digitale Wirtschaft

Man geht davon aus, dass in naher Zukunft die konventionellen drahtlosen Netzwerke durch dezentrale Netze ersetzt werden, in die ständig verschiedene mobile Endgeräte hinzukommen und es wieder verlassen. Bei der Gestaltung von Systemen dieser Art ist der zuverlässige Austausch vertraulicher Daten zwischen vertrauenswürdigen Netzwerkknoten ein wichtiges Anliegen. Das Projekt "Cooperative communications with confidential messages" (CCCM) konzentrierte sich auf ein Mehr an Sicherheit in Ad-hoc-Netzwerken, in denen heterogene Knoten die kryptografischen Schlüssel nicht mit absoluter Geheimhaltung austauschen können. Die Grundidee war dabei der Aufbau eines Netzwerks, in dem Daten mit minimaler Leistung von der Quelle zum Zielknoten übertragen werden. Das würde in starkem Maße vor böswilligen Knoten schützen, die nicht für sie bestimmte Daten empfangen. Zur Erhöhung des Durchsatzes könnten andere befreundete Nutzer mit dem Absender kooperieren. Für eine gegebene Leistung wollte nun das Projekt die Zuverlässigkeit und den Durchsatz drahtloser Ad-hoc-Netze maximieren und gleichzeitig eine vertrauliche Kommunikation gewährleisten. Man stellte fest, dass kooperative Knoten die Gesamtnetzwerksicherheit entweder dadurch verbessern, dass sie als Relais wirken, oder indem sie Störungen an den Lauscher versenden (Störsender). Mit Ausnahme der Mobilgeräte könnten derartige Knoten festgelegt sein, so dass verwaltete Infrastrukturnetzwerken die sichere Übertragung aufwerten können. Bei der Modellierung des Ad-hoc-Netzwerks in einem quadratischen Gitter wurde insbesondere der geheimzuhaltende Durchsatz erhöht. Die Wissenschaftler stellten gleichermaßen fest, dass es möglich war, die Daten von Zwischenknoten vertraulich zu halten. Dieses Konzept erwies sich als nützlich, da es eine sichere Übertragung über nicht vertrauenswürdige kooperativen Knoten ermöglichte. In einem solchen Fall bewährte sich deren Einsatz als Störsender im Vergleich zur Relaisnutzung als wirkungsvoller. Ein anderer Teil der Projektarbeit umfasste die Kombination der informationstheoretischen mit der konventionellen kryptographischen Geheimhaltung. Auf dieser Grundlage wurden durch kooperative Knoten unterstützte, vollkommen sichere Verbindungen zum Austausch von geheimen Schlüsseln zwischen den legitimierten Parteien verwendet, was in einem erhöhten Durchsatz geheimzuhaltender Daten mündete. Die Projektergebnisse eröffnen nun neue Möglichkeiten der kooperativen Kommunikation. Insbesondere die informationstheoretische Geheimhaltung könnte außer in den mobilen Ad-hoc-Netzen in einer Vielzahl von Bereichen zum praktischen Einsatz kommen. Dazu zählen Nahfeldkommunikations- und Funkfrequenzkennzeichnungsnetze, Netzkodierungssysteme, Sicherheit in sozialen Netzwerken und Datenschutz im Smart Grid.

Schlüsselbegriffe

sichere Daten, Datenaustausch, Ad-hoc-Netzwerk, drahtlose Netzwerke, vertrauliche Daten, Netzwerkknoten, kooperative Kommunikation, kryptografisch, kooperative Knoten, Störsender, sichere Übertragung, Geheimhaltung, Durchsatz, informationstheoretisch

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Digitale Wirtschaft

3 Dezember 2019