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2021-11-11
Annabelle Theobald

Gefährliches Spiel mit Nähe und Distanz

Mit dem Smartphone oder der Smartwatch kann man heute schon Türen aufschließen oder an der Kasse kontaktlos zahlen. Dafür genutzte Distanzmessverfahren wie etwa NFC, 5G oder Bluetooth sind bislang enorm anfällig für Angriffe. Sichere Verfahren für das immer größer werdende Anwendungsfeld von genauen Distanzmessungen und Positionsbestimmungen zu entwickeln, ist eines der Forschungsthemen von CISPA Neu-Faculty Dr. Mridula Singh. 

Komfort hat einen Preis – und der kann ziemlich hoch ausfallen, wie einige Autobesitzer:innen in der Vergangenheit feststellen mussten, als ihnen ihr Fahrzeug buchstäblich vor der Nase weggeklaut wurde. Ermöglicht haben das sogenannte Keyless-Verfahren, die es PKW-Besitzer:innen erlauben, ihr Auto aufzuschließen oder zu starten, ohne dafür den Schlüssel in der Hand haben zu müssen. Auto und Schlüssel tauschen Funksignale aus und messen so, wie weit sie voneinander entfernt sind. Diese Funktion ist enorm praktisch, wenn man etwa den Arm voller Einkaufstaschen hat. Sie ist aber auch gefährlich: Mit relativ simplen technischen Hilfsmitteln können Angreifer:innen die gemessene Entfernung manipulieren und sich Zutritt zu Autos verschaffen, während die Besitzer:innen ahnungslos mit dem Schlüssel in der Tasche in ihrer Küche sitzen.

Ein neues Distanzmessverfahren auf Basis von Ultrabreitband (kurz: UWB, vom Englischen „ultra-wideband“), das CISPA-Faculty Mridula Singh mitentwickelt hat, macht es Angreifer:innen sehr viel schwieriger, gemessene Entfernungen zu manipulieren. Die UWB-Technologie wurde kürzlich in das schlüssellose System vieler Autos integriert, darunter der Volkswagen ID3.

„Anwendungen, die auf genaue Distanzmessungen und akkurate Positionsbestimmungen angewiesen sind, haben in den vergangenen Jahren enorm zugenommen“, erklärt Singh. Dass Positionsbestimmungen akkurat und sicher sind, kann über Leben und Tod entscheiden. „Gelingt es Angreifer:innen, autonomen Fahrzeugen vorzugaukeln, sie seien weiter weg von Hindernissen oder anderen Fahrzeugen als sie es tatsächlich sind, können sie schwere Unfälle provozieren.“ 

Um die ständig steigende Nachfrage nach Positionsinformationen zu befriedigen, ermöglichen viele Kommunikationssysteme, darunter WiFi, LTE und 5G, die Ortung. „Bislang weisen die dabei verwendeten Techniken jedoch noch viele Sicherheitslücken auf", erklärt Singh. In ihrer jüngsten Arbeit, V-Range, zeigt sie, dass eine sichere Positionierung in 5G-Systemen erreicht werden kann. Das kann in vielen Anwendungen, zum Beispiel im Gesundheits- oder im Transportwesen zum Tragen kommen. V-Range ist mit bestehenden Standards kompatibel und kann daher direkt und leicht implementiert werden. „Aufbauend auf dieser Arbeit werde ich in Zukunft am CISPA weitere Arbeiten zu Positionsmessverfahren und Fahrzeugsicherheit durchführen." 

Mridula Singhs Forschung konzentriert sich auf die Schnittmenge von drahtloser Kommunikation, Systemsicherheit und autonomen Systemen. Bis vor wenigen Wochen war die 31-Jährige selbst noch PhD-Studentin und wurde an der ETH von Prof. Srdjan Capkun betreut. Als leitende Wissenschaftlerin am CISPA wird die gebürtige Inderin künftig Nachwuchsforscher:innen mit Rat und Tat zur Seite stehen. „Das wird eine Herausforderung, weil sich meine Rolle quasi über Nacht umdreht, aber ich freue mich sehr darauf und auf die spannende Arbeit mit meinen neuen Kolleg:innen am CISPA.“