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LTE als Mobilfunkstandard der Wahl

Die Projektpartner von Bercom sind zuversichtlich, dass sie diese beheben können und LTE so zu einem sichereren Mobilfunkstandard für den Energiesektor machen können. Hat er sich dort etabliert, kann er für weitere kritische Infrastrukturen, auch in anderen Ländern als Deutschland und Frankreich, nützlich werden.

David Rupprecht hat in diesem Zusammenhang Tests entwickelt, mit denen er die Chipsätze, die in den Steuereinheiten von Windrädern zur Kommunikation verbaut sind, auf sicherheitsrelevante Punkte wie Verschlüsselung und Authentifizierung hin überprüfen kann. Verschlüsselung bedeutet, dass ein Angreifer Nachrichten nicht mitlesen kann und somit keine Information über das System erhält. Mit Authentifizierung ist gemeint, dass ein Angreifer sich nicht als ein echtes Mobilfunknetz ausgeben und somit keine gefälschten Befehle an die Steuereinheit senden kann.

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Ein entsprechender Schutz ist im LTE-Standard zwar bereits grundsätzlich enthalten, eine vollständig korrekte Umsetzung in den einzelnen Chipsätzen ist dadurch aber noch nicht garantiert. So können herstellungsbedingte Unterschiede in den Geräten einem Angreifer Zugriff gewähren, beispielsweise zum Versenden gefälschter Nachrichten.

Da solche Experimente nicht in realen kritischen Infrastrukturen durchgeführt werden sollten, hat Rupprecht seine Tests stattdessen mithilfe von verschiedenen Mobiltelefonen gemacht, in denen die gleichen Chipsätze verbaut sind wie in den großen Anlagen. Für die Tests nutzte der Bochumer Doktorand sogenannte Software Defined Radios. Sie ermöglichen das Senden und Empfangen von LTE-Signalen.

Der Vorteil von diesen Geräten ist, dass die Verarbeitung der Signale nicht, wie üblich, in der Hardware stattfindet, sondern Systeme gezielt durch Software definiert werden. Genau diese Eigenschaft erleichtert die flexible Entwicklung von Sicherheitstests. So konnte Rupprecht eine LTE-Basisstation nachbilden, mit der er auch nicht-standardkonforme Nachrichten an den getesteten Chipsatz schicken konnte. Auf diese Weise konnte er Angriffe auf den Chipsatz simulieren und Sicherheitslücken identifizieren.

Warnung? Fehlanzeige!

Das Ergebnis der Tests: Von den zehn getesteten Mobiltelefonen warnte keines seinen Nutzer vor einem unverschlüsselten Datenaustausch. Bei der Authentifizierung fiel hingegen nur eins durch, die anderen neun erkannten gefälschte Nachrichten und ließen deren Empfang nicht zu.

„In erster Linie war es jedoch mein Ziel zu zeigen, wie entsprechende Tests aussehen und wie sie entwickelt werden können“, erklärt Rupprecht, der seine Ergebnisse bereits veröffentlicht hat. So lassen sich nicht nur Sicherheitslücken aktueller Chipsätze identifizieren, sondern auch die Entwicklung zukünftiger Geräte kann sicherer gestaltet werden.

Für seine Tests nutzte Rupprecht unter anderem eine Basisstation, die die Dortmunder Forscher vom Lehrstuhl für Kommunikationsnetze unter der Leitung von Prof. Dr. Christian Wietfeld abgeschirmt im Labor betreiben, sodass durch die Experimente keine Störungen entstehen. „Wir stehen in engem Kontakt, telefonieren regelmäßig und tauschen uns bei Treffen aus“, beschreibt er die Zusammenarbeit.

Inhaltlich beschäftigen sich die Dortmunder allerdings mit einer etwas anderen Frage als die Bochumer Wissenschaftler. Bei ihnen geht es darum, wie Daten zuverlässig, auch zeitkritisch, sprich in wenigen Millisekunden, zugestellt werden können. So kann jederzeit ein sicherer Betrieb der auf stabile Kommunikation angewiesenen Infrastrukturen gewährleistet werden. Neben herausfordernden Situationen wie Naturkatastrophen werden durch die Zusammenarbeit beider Universitäten insbesondere Angriffe auf beispielsweise eine Windkraftanlage durch rechtzeitige Gegenmaßnahmen handhabbar gemacht.

Für David Rupprecht bietet das Bercom-Projekt auch in den kommenden Monaten genug Arbeit. So wird er weiter die Sicherheit von Komponenten im Mobilfunknetz analysieren und ermöglichen, dass aktuelle und zukünftige Mobilfunkstandards sicher in kritischen Infrastrukturen eingesetzt werden können.

Dieser Artikel ist am 2. November 2017 im Wissenschaftsmagazin Rubin 2/2017 der RUB erschienen.

* Raffaela Römer ist Redakteurin an der Ruhr Universität Bochum.

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