Step-Up!CPS Software-Methoden und Technologien für Modulare Updates von Cyber-Physischen Systemen

Motivation

Der Einbau von vernetzten eingebetteten Systemen in Industrie- und Alltagsprodukte
stellt die Verbindung von physischer und Cyber-Welt her – es entstehen Cyber-Physische Systeme (CPS).  In  nahezu  allen  Industriezweigen  übernehmen  bereits  heute  CPS  neben  Komfortfunktionen auch  sicherheitskritische  Kontrollfunktionen  (z.B. beim automatisierten  Fahren,   der Steuerung  von Produktionsanlagen, in Energienetzen oder medizinischen  Geräten).  Auf  Grund  des  hohen Schadenspotentials  bei  Fehlfunktionen  und  der  großen  Komplexität  dieser  CPS  ist  ihre  modulare Updatefähigkeit während des Betriebs – d.h. die Aktualisierung einzelner, auch sicherheitskritischer Funktionen  mit  nachweislicher  Erhaltung  der  Betriebssicherheit  des  Gesamtsystems ¬–  von überragender Bedeutung.

Im  Gegensatz  zu  Smartphones  und  PC-Betriebssystemen,  bei  denen  regelmäßige  Aktualisierungen zum  Alltag  gehören,  stellen  Updates  von  sicherheitskritischen  CPS  wesentliche  höhere Anforderungen an die Architekturen dieser Systeme und die Absicherung ihrer Updates. Es werden neue Methoden, Technologien und Prozesse benötigt, mit denen der Erhalt der Betriebssicherheit der  aktualisierten  Systeme  nachgewiesen  werden  kann.  Gleichzeitig  werden  neue  Methoden  und Technologien  benötigt,  um  die  enorme  Varianten-  und  Konfigurationsvielfalt  bei  Updates  im  Feld beherrschen  zu  können.

Im Rahmen von Step-Up!CPS werden domänen-übergreifende Software-Methoden,  Technologien  und  Prozesse (TRL  3-4) für  sichere,  modulare  CPS-Updates  erforscht, die folgende Aspekte umfassen:

  • Hardware-Virtualisierung  und  Dienste  in  einer  CPS-Middleware  zur  Durchführung  der Updates,
  • Charakterisierung  der  zu  integrierenden  Funktionen  bezüglich  aller  potentiell sicherheitsrelevanten Aspekte und entsprechende Prüfkonzepte (z.B. Ressourcenbedarf), 
  • semantisch abgesicherte Safety- und Security-Mechanismen, 
  • Mechanismen zur Laufzeitüberwachung der Betriebssicherheit (run-time Monitoring)
  • Fail-operational Mechanismen zur redundanten Absicherung von Updates.

Die Middleware und ihre Dienste für Safety & Security werden als proof-of-concept realisiert und in den Forschungsinfrastrukturen der Partner in drei  Anwendungsbereichen  (Automotive, Industrie 4.0, Maritime)  anhand  von  Use  Cases  zu evaluiert und zu demonstriert.

Personen
Partner
Carl von Ossietzky Universität Oldenburg
www.uni-oldenburg.de
Karlsruher Institut für Technologie
www.kit.edu/
FZI Forschungszentrum Informatik
www.fzi.de
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
www.dlr.de
SafeTRANS
Step-Up!CPS

Ansprechpartner

Laufzeit

Start: 01.10.2018
Ende: 30.09.2021

Fördermittelgeber

Verwandte Projekte

ENABLE-S3

European Initiative to Enable Validation for Highly Automated Safe and Secure Systems