Angewandte Kryptographie für Energiesysteme

Schwerpunkt: Entwicklung von kryptographischen Algorithmen und Protokollen, die für die Gewährleistung von Sicherheit und Datenschutz und die Erfüllung der CIA+/AAA-Anforderungen in verschiedenen energiebezogenen Systemen und Anwendungen entscheidend sind.

Viele Schutzrelais verfügen über begrenzte Verarbeitungsmöglichkeiten. Daher können sich Standardverschlüsselungsmethoden aufgrund ihrer geringeren Leistung als unwirksam erweisen, insbesondere bei zeitkritischen Schutzfunktionen. Die wirksame Sicherung der Verteilung und Verwaltung kryptografischer Schlüssel über heterogene Geräte in komplexen Smart-Grid-Umgebungen erfordert neuartige kryptografische Techniken und innovative Strategien. Der Forschungsbereich 5 umfasst die folgenden Themen.

Thema 5.1 - Null-Vertrauens-Mischung-Kryptosystem für intelligente Netze (ZMC-SG): Entwicklung, Bewertung, Verbesserung und Implementierung leichtgewichtiger Kryptografie, z. B. auf Mikrocontrollern mit geringem Stromverbrauch, um eine sichere Kommunikation mit akzeptabler Latenzzeit für ressourcenbeschränkte Energiegeräte wie IEDs zu ermöglichen. Entwicklung skalierbarer, anpassungsfähiger kryptografischer Protokolle, die an die hierarchische, latenzempfindliche Natur der Kommunikation im Stromnetz angepasst sind, unter dem neuartigen Null-Vertrauens-Modell (ZTM), d. h. Null-Vertrauen für alle Arten von Einheiten, Verbindungen und Daten, sowie der traditionellen Null-Vertrauens-Architektur (ZTA); Never_Trust_Always_Verify.

Abbildung: Null-Vertrauensmodell (ZTM)
Abbildung: Null-Vertrauensmodell (ZTM)

Thema 5.2 - Quantenresistente Energiesysteme (QuRES): Zukunftssichere Absicherung des Stromnetzes gegen Quantenbedrohungen durch Evaluierung und Implementierung von NIST-Post-Quantum-Kryptographie-Algorithmen (z. B. CRYSTALS-Kyber, Dilithium) innerhalb eines IEC 61850-Rahmens. Entwicklung "hybrider" Sicherheitsmodelle, die traditionelle und quantensichere Algorithmen kombinieren, um Interoperabilität und Sicherheit für die Grid-Infrastruktur zu gewährleisten. Dabei geht es auch um Quantenresistenz-Migrationsstrategien.