DFG project G:(GEPRIS)579468273
Teilprojekt 7: Systemische Lösungsmuster für Defense in Depth in Cyber-physischen Systemen
| Coordinator | Professor Dr.-Ing. Roman Dumitrescu |
| Grant period | 2026 - |
| Funding body | Deutsche Forschungsgemeinschaft |
| | DFG |
| Identifier | G:(GEPRIS)579468273 |
⇧ FOR 5911: Angriffssichere Entwicklung Cyber-physischer Systeme mittels Model-based Defense in Depth ⇧
Note: Die zunehmende Vernetzung von cyber-physischen Systemen (CPS) u.a. in kritischen Infrastrukturen und industriellen Anwendungen erhöht die Angriffsfläche für Cyber-Bedrohungen und stellt neue Anforderungen an einen sicheren Systementwurf dieser. Das Gestaltungsparadigma Defense in Depth (DiD) bietet einen bewährten Ansatz, um Sicherheit durch mehrere, aufeinander abgestimmte Schutzebenen zu gewährleisten. Bereits bei der Entwicklung der Systemarchitekturen muss dieses Paradigma berücksichtigt und modelliert werden. In der Wissenschaft und Praxis fehlen hierzu jedoch geeignete, modellbasierte Methoden für die Integration von DiD in Systemarchitekturen. Ferner existiert kein kodifiziertes, wiederverwendbares Gestaltungswissen, welches Architekt:innen eine Orientierung und Sicherheit bei der Integration bietet. Das vorliegende Projekt adressiert diese Lücke, indem wiederkehrende Problem-Lösungskombinationen (sog. Lösungsmuster) von DiD in CPS identifiziert. Ein Muster-basiertes Vorgehen zur modellbasierten Entwicklung der Systemarchitekturen soll ferner entwickelt werden. Ziel ist es, einen Musterkatalog, eine konsistente Musternotation sowie eine Methode zur Auswahl, Kombination und Anwendung der Muster zu entwickeln. Der modellbasierte Architekturentwurf von DiD in CPS wird so systematisch unterstützt. Hierzu verfolgt das Projekt einen fünfstufigen Forschungsansatz: 1) Charakterisierung der Gestaltungsdomäne durch Analyse von Voraussetzungen, Mechanismen und Resultaten von DiD in CPS und Entwicklung eines entsprechenden Referenzmodells. 2) Identifikation von Mustern durch Extraktion wiederkehrender Problem-Lösungskombinationen aus Literatur, Best Practices und Experteninterviews. 3) Formalisierung in einem konsistenten Musterkatalog durch die Entwicklung und Anwendung einer geeigneten Musternotation. 4) Ermöglichung des Einsatzes der Muster durch die Entwicklung einer Methode, welche die Auswahl, Kombination und Anwendung der Muster in der Architekturentwicklung unterstützt. 5) Integration & Evaluation der entstandenen Artefakte in realistischen Fallstudien. Das Projekt leistet einen Beitrag zur gestaltungsorientierten Grundlagenforschung, indem es neuartige, formal beschriebene Lösungsmuster für DiD bereitstellt und deren methodengeleitete Anwendung in der Architekturentwicklung aufzeigt. Die resultierenden Artefakte – Referenzmodell, Musterkatalog, Notation und Methode – erweitern das methodische Repertoire des modellbasierten Systementwurfs. Sie befähigen Ingenieur:innen, Sicherheitsaspekte von Beginn an systematisch zu berücksichtigen, reduzieren den Entwicklungsaufwand durch wiederverwendbares Gestaltungswissen und Erhöhen die Resilienz der resultierenden Systeme.
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