Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik

Sicherheit in drahtlosen Sensornetzwerken

Im Zuge seiner Prognose zur Informationssicherheit hat sich das BSI auch des Themas Informationssicherheit in Sensornetzwerken angenommen und hierzu nachfolgende Teilprojekte durchgeführt.

Einführung Sensornetzwerke

In vielen technischen Anwendungen, wie bei der Steuerung und Überwachung von Industrieanlagen, in der Messwerterfassung, (zum Beispiel Smart Metering) der Gebäudeautomation müssen Umgebungsdaten erfasst, kommuniziert und verarbeitet werden. Klassischerweise geschieht dies mithilfe von fest verbauten und verkabelten Sensoren, die Messdaten an einen Zentralrechner übermitteln, von dem diese dann ausgewertet werden können. Derartige Systeme müssen mit einem hohen Aufwand installiert und gewartet werden.

Drahtlose Sensornetze, bestehend aus einer Anzahl von mit Sensorik ausgestatteten Kleinstrechnern (Sensorknoten), die über einen Funkkanal miteinander kommunizieren, stellen hier zukünftig eine Alternative dar. Diese Sensorknoten verfügen dabei typischerweise über einen einfachen Prozessor, wenig Speicherkapazität und einen begrenzten Energievorrat in Form einer Batterie oder eines Akkus. Große Vorteile von drahtlosen Sensornetzen sind die relativ geringen Kosten, der geringe Installationsaufwand und der flexible Einsatz. Drahtlose Sensornetze erfahren derzeit ein zunehmendes Interesse, da sie für eine Vielzahl von Einsatzgebieten geeignet erscheinen.

Heute haben Sensorknoten aufgrund des geringen Energievorrats noch eine sehr beschränkte Betriebszeit. Fortschritte im Energy Harvesting (der Energieerzeugung durch Umgebungseinflüsse wie zum Beispiel Temperaturdifferenzen, Luftströmungen oder Vibration) versprechen hier für die Zukunft eine große Verbesserung.

Informationssicherheit in Sensornetzwerken

Im Gegensatz zu vielen klassischen IT-Systemen, die in baulichen Infrastrukturen vor dem physischen Zugriff durch unautorisierte Personen geschützt sind, werden Sensorknoten auch in Umgebungen eingesetzt, in denen in aller Regel physischer Zugang zu den Sensorknoten und damit leicht funktionale Beeinträchtigungen eines Sensorknoten realisierbar sind. Aufgrund der geringen Sendeleistung der Transceiver ist es darüber hinaus leicht möglich, den Funkkanal mittels elektromagnetischer Einstrahlung zu stören. Auch sind bei Ad-hoc-Netzen und im Besonderen bei Sensornetzwerken spezielle Angriffe auf den verschiedensten Protokollebenen bekannt. Darüber hinaus sind im Gegensatz zu klassischen Kommunikationsnetzwerken die eigentliche Anwendung und die Funktion des Kommunikationsnetzwerkes auch noch stark ineinander verwoben. Zusammen genommen stellt eine sichere Konfiguration eines Sensornetzwerkes eine große Herausforderung dar.

Darstellung einer möglichen Architektur eines drahtlosen Sensornetzes. Das Sensornetz besteht aus Sensorknoten, sogenannten Clusterheads und einem Zentralrechner bzw. Leitstand. Architektur Drahtlose Sensornetze Architektur eines drahtlosen Sensornetzes Quelle: Uni-Passau

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