Cyber-Security im Weltraum und auf der Erde

Weltrauminfrastrukturen haben in unserer modernen, Daten-getriebenen Welt einen immer größeren Einfluss auf Wirtschaft und Gesellschaft. Konstante und verlässliche Lokalisierung und Navigation, hochauflösende Bilddaten der Erdoberfläche, genaue Wetterdaten und nicht zuletzt Kommunikation und Satellitenfernsehen – sind nur einige Beispiele, wie Satelliten-Infrastrukturen in den letzten Jahrzehnten Einzug in unser alltägliches Leben erhalten haben.  Die Vernetzung von terrestrischen und orbitalen Kommunikationskanälen dabei nimmt stetig zu. Mit der steigenden Anzahl an Satelliten im Weltraum und deren wachsender Bedeutung für eine funktionierende moderne Gesellschaft, steigt auch der Bedarf angemessener und aktueller Sicherheitsmechanismen. Dabei hat neben der mechanischen Sicherheit der Satellitenkonstellationen auch die digitale Sicherheit höchste Priorität.

Virtuelle Sicherheit aus dem All

Satelliteninfrastrukturen müssen sowohl gegen unbeabsichtigte Störungen durch beispielsweise Weltraumwetter, Ausfälle oder Programmfehler, als auch gegen gezielte Angriffe wie Abhören, Jamming, Spoofing und Hacking geschützt werden. Dies erfordert eine Vielzahl unterschiedlicher Sicherheitsmechanismen und Lösungen, die sich immer neuen Herausforderungen anpassen müssen. Die Cybersicherheit von Satellitensystemen muss daher stetig weiterentwickelt werden.

Von den immer besseren Satellitensignalen und Raumfahrttechnologien kann auch die Sicherheit der Datenübertragung auf der Erde profitieren.

Durch die Abdeckung weiter Flächen auf der Erde mit immer größeren Bandbreiten können aufwändige, aber sehr sichere Verfahren, wie die Blockchain-Technologie, weltweit genutzt werden. Die Satelliten fungieren hierbei als wichtige Schnittstelle zwischen den einzelnen Knoten und decken auch entlegenere Gebiete ab, die ansonsten über keine, oder nur eine schlechte Internetverbindung verfügen. Durch die Nutzung von Satelliten für kryptographische Verfahren werden diese zudem sehr robust, denn die Daten sind vor physischen Angriffen oder technischen Ausfällen im Weltraum besser geschützt.

Darüber hinaus können beispielsweise die hochpräzisen Zeit- und Positionsdaten der europäischen Galileo Satelliten auch für weitere kryptografische Schlüssel oder die Echtheitsprüfung von Daten verwendet werden. Dank der hohen Genauigkeit ist es möglich Sender und Empfänger von satellitengestützten Signalen eindeutig zu identifizieren und so fälschungssicher zu machen. Das Galileo System soll in Zukunft selbst Mechanismen zur Authentifizierung der gesendeten Positionsdaten anbieten, welche ebenfalls viele Möglichkeiten in der Cybersicherheit bieten.

Eine der bekanntesten Arten der Manipulation von GNSS Signalen ist das Spoofing. Hier werden korrekte Satellitensignale mit gefälschten überlagert. Wie sich mit Hilfe von künstlicher Intelligenz und verschiedenen Algorithmen solche Spoofer jedoch identifizieren und die Echtheit von GNSS Signalen validieren lassen, zeigt das Airbus-Projekt „Spoofer“.

Eine Möglichkeit, um die Datenübertragung via Satelliten sicherer zu gestalten, ist die Verwendung von Quantenschlüsseln und Quantenspeichern. Das deutsche Forschungsprojekt „QuMSeC“ entwickelte hierzu einen Ansatz, der sogar für nicht-vertrauenswürdige Satelliten verwendet werden kann und somit einsatzfähig ist, selbst wenn der Nutzer keine eigene Satelliteninfrastruktur besitzt. Für diesen innovativen Lösungsansatz wurde das Team zum Gewinner der INNOspace Masters DLR Challenge sowie zum Gesamtgewinner des Wettbewerbes 2019/20 gekürt. Mit einer Fördersumme von rund EUR 400,000 unterstützt der Wettbewerb die erfolgreiche Weiterentwicklung dieser Innovation.

Cybersicherheit von Satellitensystemen ist vielschichtig

Man unterscheidet zwischen folgenden drei sicherheitsrelevanten Bereichen innerhalb der Weltrauminfrastrukturen: Boden- und Kontrollstationen auf der Erde, die Satelliten im All selbst und die Kommunikation zwischen diesen beiden.

Kontrollzentren und Bodenstationen müssen durch Sicherheitsmechanismen geschützt werden, um unautorisierten Zugriff auf Satellitensteuersysteme oder geschützte Daten und Kommunikationskanäle zu verhindern. Aber auch die Satelliten selbst müssen geschützt werden. Dies betrifft sowohl jegliche Bauteile und die Software, sowie auch die Steuerung und die Kommunikation zur Erde.

INNOspace Masters fördert neue Ansätze für mehr Cybersicherheit

Cybersicherheit ist in der heutigen Gesellschaft wichtiger denn je – und wird es auch in Zukunft sein. Sowohl die Satellitensysteme selbst als auch die darüber übertragenen Daten müssen sich immer neuen Herausforderungen anpassen. Zeitgleich werden Genauigkeit und Robustheit der Signale immer besser, sodass sie auch für die digitale Sicherheit auf der Erde von Bedeutung sind. Hier bieten sich viele Möglichkeiten für neue Technologien und Services, um Daten im Weltraum und auf der Erde zu schützen. Der Innovationswettbewerb des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) sucht nach genau solchen Ideen. In den insgesamt fünf Challenges von DLR, den deutschen ESA Business Incubation Centres, Airbus, OHB und DB Netz AG werden noch bis zum 5. Februar 2021 innovative Lösungsansätze zu sicheren und nachhaltigen Infrastrukturen im All und auf der Erde gesucht. Die Gewinner jeder Challenge erhalten passgenaue Preise und Fördergelder von bis zu EUR 400.000, um ihre Projektideen nachhaltig realisieren zu können. Lassen Sie sich von den Gewinnerideen der letzten Jahre inspirieren und bewerben Sie sich jetzt!

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