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Privacy Preserving Energy Metering (Prof. Gollmann) 20 Je detaillierter Energieverbrauch gemessen und abgelesen wird, umso mehr Informationen geben die Personen in einem Gebäude über sich preis. In Privathaushalten stellt sich damit sofort die Frage nach dem Persönlichkeitsschutz, aber auch bei Büroarbeitsplätzen können arbeitsrechtlich relevante Fragen auftreten. Unter der Annahme, dass nicht alle Einzelmessungen sondern die Aggregation gewisser Daten für die erhebende Partei relevant sind, können kryptographische Methoden verwendet werden, bei denen die Messdaten verschlüsselt sind und die relevanten Operationen aufgrund der verschlüsselten Daten ausgeführt werden. Es stellt sich damit die Frage, wie solche kryptographischen Verfahren an die Randbedingungen, die durch konkrete Sensornetze vorgegeben sind, angepasst werden können. Lidar-Sensor zur Optimierung des Betriebes von Windkraftkraftanlagen (Prof. Brinkmeyer) Bei Windkraftanlagen ist die vorausschauende Kenntnis der Windgeschwindigkeit und ihrer Schwankungen von erheblichem Interesse, um mit adaptiver Einstellung die Effizienz der Energiegewinnung zu steigern und Überlastungszustände zu vermeiden. Ziel des vorliegenden Vorhabens ist es, einen neuartigen Lidar-Sensor mit kleinem Footprint zu realisieren, mit dem solche Informationen mit hoher Ortsauflösung in Abständen bis zu 1000 m vor der Turbine – und damit bis zu einer Minute im voraus - bestimmt werden können. In Windparks mit vielen Einzelanlagen können weitere Vorteile durch Vernetzung erreicht werden. Dieses Projekt weist auch Bezüge zu Emergency Management auf, da bei sehr starken Windböen Notmaßnahmen eingeleitet werden müssen. Neben den bereits begonnenen Aktivitäten in diesem Bereich ist ein diesbezüglicher DFG- Antrag angedacht. Tiefsee-Multiparameter-Messystem (Prof. Müller) Zusammen mit dem Alfred-Wegener-Institut wird im Rahmen eines gemeinsamen DFG-Vorhabens ein Messsystem als Mikrosystem aufgebaut, das auch in großen Tiefen (bis zu 10.000 m) die Parameter Druck, Temperatur, Sedimentation, Besiedelung durch Organismen und Gaskonzentration (CO 2, Methan, Methanhydride) bei minimalem Energieverbrauch aufnehmen, die Daten verarbeiten und sie an die Oberfläche übertragen kann. Die Energieversorgung und Datenübertragung erfolgt über optische Fasern. Ausgehend zunächst von einzelnen Sensoren soll ein Messnetz am Meeresboden aufgebaut werden, das in der Tiefe vernetzt ist. 4.3 CERTIFIED SELF-ORGANIZED SYSTEMS Beteiligte Institute: Kommunikationsnetze Timm-Giel Sicherheit in verteilten Anwendungen Gollmann Softwaresysteme Schupp 4.3.1 MOTIVATION Selbstorganisierende Systeme, wie sie beispielsweise Sensornetze darstellen, bieten auf der einen Seite einen Lösungsansatz für komplexe Problemstellungen, sind auf der anderen Seite als Gesamtsystem selbst komplex. Im Unterschied zu vielen anderen Systemen fehlen Methoden zur Entwicklung, Kontrolle und Bewertung von selbstorganisierenden Systemen. Die folgenden funktionalen und nicht-funktionalen Eigenschaften müssen methodisch auf den Ebenen Datensicherheit und Privacy, Datenkommunikation, Anwendungssoftware und Gesamtsystem überprüft werden: Integrität, Testbarkeit, Fehlertoleranz, Robustheit und Zuverlässigkeit, Verifizierbarkeit, Wiederverwendbarkeit, Adaptivität, für eingeschränkte Hardware-Ressourcen adäquate Komplexität und Fernwartungsmöglichkeit wegen Unzugänglichkeit der Sensorknoten.
Diese Eigenschaften sind schwer zu formulieren und momentan kaum zu überprüfen und unterschiedliche Systeme sind so nicht vergleichbar. Daher ist es notwendig, zunächst formale Beschreibungen, Bewertungskriterien und Kontrollverfahren zu entwickeln. 4.3.2 ZIELSETZUNG Mittelfristig ist die Vision, für selbstorganisierende Systeme eine Zertifizierung zu etablieren wie sie ähnlich in anderen Ingenieursdisziplinen bereits üblich ist. Dieses impliziert eine Kontrolle und Bewertung von komplexen selbstorganisierenden Systemen und ermöglicht eine Vergleichbarkeit. Es ist beabsichtigt, die Zertifizierung auf Basis der Bewertungsverfahren mit industriellen Partnern zu entwickeln und zunächst im Luftfahrtbereich einzuführen, da der Luftfahrtbereich aus zweierlei Gründen für dieses Forschungsfeld besonders interessant ist: Zum einen sind Systeme in Flugzeugen besonders sicherheitsrelevant und benötigen daher ohnehin eine besonders aufwändige Zertifizierung, d. h. der erfolgreiche Einsatz von selbstorganiserenden Systemen aus SOMSED in Flugzeugen hängt von der Kontrollierbarkeit und Bewertbarkeit ab. Zum anderen ist dieses Anwendungsfeld für das Land Hamburg strategisch von großer Bedeutung. Außerdem bestehen sehr gute interdisziplinäre Kooperationsmöglichkeiten innerhalb der TUHH. 4.3.3 EIGENE VORARBEITEN Die Vorarbeiten bestehen aus folgenden durch Prof. Schupp, Prof. Gollmann und Prof. Timm-Giel betreuten Bachelorarbeiten: • Source Code Duplication Detection in WSN Routing Protocols using Clone Detection Techniques and Tools • Invariant Detection in Sensor Network Applications Inter-context Control-Flow Graph in nesC with Improved Split-Phase Handling 4.3.4 GEPLANTE FORSCHUNGSAKTIVITÄTEN Geplant bzw. in Bearbeitung ist die Beantragung der folgenden Forschungsprojekte: • Selbstgenerierende Sensornetzprotokolle DFG-Projekt (Schupp, Timm-Giel) • Entwicklung, Kontrolle und Bewertung von selbstorganisierenden IT-Systemen DFG-Projekt (Gollmann, Schupp, Timm-Giel und weitere Interessierte) • Architektur eines selbstorganisierenden IT-Systems in der Flugzeugkabine Forschungsprojekt (LUFO IV-4) (God, Gollmann, Schupp, Timm-Giel und weitere Interessierte) 4.4 BIOSOCIONIC COMPUTING Beteiligte Institute: Regelungstechnik Werner Softwaresysteme Möller Rechnertechnologie Zimmermann 4.4.1 MOTIVATION Selbstorganisierende Phänomene in der belebten Natur demonstrieren, dass relativ simple Individuen wie Ameisen durch Kooperation im Schwarm komplexe Aufgaben lösen können. Inspiriert durch diese 21
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