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CRYPTOSYSTEMS - Cryptographic Foundations for Secure and Scalable Distributed Systems

 

Mit diesem vom European Research Council mit einem Starting Grant geförderten Projekt will CISPA-Faculty Dr. Julian Loss  die Robustheit und Effizienz verteilter Algorithmen mithilfe neuer kryptografischer Verfahren erheblich verbessern.

© ERC

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WORUM GEHT ES BEI CRYPTOSYSTEMS?

Viele der heutigen kritischen Infrastrukturen, wie zum Beispiel Stromnetze oder Mobilfunknetze, sind verteilte Systeme. Sie bestehen aus autonomen Knoten, die über ein Peer-to-Peer-Netz verbunden sind. Ein zentrales Ziel der verteilten Datenverarbeitung ist solche Systeme fehlertolerant zu implementieren, um einzelne Fehlerpunkte zu vermeiden. Fehlertolerante Systeme bleiben sicher und verfügbar, auch wenn eine Minderheit von Knoten ausfällt oder falsche Informationen verbreitet.

Verteilte Systeme stützen sich häufig auf die Kryptografie, die sich als leistungsfähiges Werkzeug für Robustheit und Skalierbarkeit erwiesen hat. Trotz ihrer Vorteile kann die Kryptografie jedoch Leistungseinbußen verursachen oder zu Schwachstellen führen, wenn sie nicht vorsichtig eingesetzt wird. Diese beiden Aspekte erschweren den Einsatz in der Praxis erheblich. Infolgedessen verwenden viele reale Systeme sparsam mit der Kryptografie um, was zu mangelnder Robustheit und Skalierbarkeit führt.

CRYPTOSYSTEMS wird die Widerstandsfähigkeit und Effizienz verteilter Algorithmen, die das Herzstück vieler verteilter Systeme bilden, erheblich verbessern. Die Ziele des Projekts sind die Entwicklung und Erforschung formaler Sicherheitsmodelle für kryptographische verteilte Algorithmen, die reale Bedrohungen genau widerspiegeln. Außerdem wollen wir die Kryptographie nutzen, um robuste und skalierbare verteilte Algorithmen zu entwerfen, die die theoretischen Grenzen von Fehlern tolerieren. Dazu entwickeln wir außerdem neuartige Kryptografie, wie kompakte Signaturen und kommunikationseffiziente verteilte Zufallsgeneratoren, um die Effizienz und Sicherheit verteilter Algorithmen zu erhöhen. Diese Innovationen sind ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einem breiten Einsatz sicherer und skalierbarer verteilter Infrastrukturen.

© ERC

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WORUM GEHT ES BEI CRYPTOSYSTEMS?

Viele der heutigen kritischen Infrastrukturen, wie zum Beispiel Stromnetze oder Mobilfunknetze, sind verteilte Systeme. Sie bestehen aus autonomen Knoten, die über ein Peer-to-Peer-Netz verbunden sind. Ein zentrales Ziel der verteilten Datenverarbeitung ist solche Systeme fehlertolerant zu implementieren, um einzelne Fehlerpunkte zu vermeiden. Fehlertolerante Systeme bleiben sicher und verfügbar, auch wenn eine Minderheit von Knoten ausfällt oder falsche Informationen verbreitet.

Verteilte Systeme stützen sich häufig auf die Kryptografie, die sich als leistungsfähiges Werkzeug für Robustheit und Skalierbarkeit erwiesen hat. Trotz ihrer Vorteile kann die Kryptografie jedoch Leistungseinbußen verursachen oder zu Schwachstellen führen, wenn sie nicht vorsichtig eingesetzt wird. Diese beiden Aspekte erschweren den Einsatz in der Praxis erheblich. Infolgedessen verwenden viele reale Systeme sparsam mit der Kryptografie um, was zu mangelnder Robustheit und Skalierbarkeit führt.

CRYPTOSYSTEMS wird die Widerstandsfähigkeit und Effizienz verteilter Algorithmen, die das Herzstück vieler verteilter Systeme bilden, erheblich verbessern. Die Ziele des Projekts sind die Entwicklung und Erforschung formaler Sicherheitsmodelle für kryptographische verteilte Algorithmen, die reale Bedrohungen genau widerspiegeln. Außerdem wollen wir die Kryptographie nutzen, um robuste und skalierbare verteilte Algorithmen zu entwerfen, die die theoretischen Grenzen von Fehlern tolerieren. Dazu entwickeln wir außerdem neuartige Kryptografie, wie kompakte Signaturen und kommunikationseffiziente verteilte Zufallsgeneratoren, um die Effizienz und Sicherheit verteilter Algorithmen zu erhöhen. Diese Innovationen sind ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einem breiten Einsatz sicherer und skalierbarer verteilter Infrastrukturen.

NEWS

Große Teile unserer kritischen Infrastruktur wie Stromnetze oder Mobilfunknetze sind sogenannte verteilte Systeme. Sie bestehen aus vielen Rechnern, die in einem Netzwerk zusammen große Aufgaben lösen. Solche Systeme müssen robust sein, möglichst synchron bleiben und eine gewisse Fehlertoleranz aufweisen. „Die meisten verteilten Algorithmen, die dafür eingesetzt werden könnten, sind noch zu langsam, nicht skalierbar und nicht effizient genug, um diese Probleme wirklich zu lösen", erklärt CISPA-Faculty Dr. Julian Loss. Mit seinem Projekt Cryptosystems will er mithilfe modernster kryptografischer Verfahren die Effizienz und Robustheit verteilter Algorithmen deutlich verbessern und so die Netze der Zukunft sicherer und effizienter machen. Für dieses Vorhaben erhält er vom Europäischen Forschungsrat (ERC) einen Starting Grant und damit eine Förderung von 1,4 Millionen Euro über die nächsten fünf Jahre.

Julian Loss
CISPA-Faculty

ARBEITE MIT JULIAN

Julian sucht für seine Arbeit am Projekt Cryptosystems noch einen Postdoc im Bereich verteilte Algorithmen und einen Postdoc im Bereich Kryptografie. Das CISPA und  Julians Gruppe bieten ein florierendes Ökosystem, das sich ganz der bahnbrechenden Forschung widmet. 

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