Embedded Systems and Security

Worum geht's

Du lernst, wie eingebettete Systeme (z.B. Mikrocontroller) aufgebaut und betrieben werden und wie du sie gegen Angriffe absicherst. Am Ende kannst du Aufgaben auf echter Hardware implementieren, typische Schwachstellen erkennen, geeignete Schutzmaßnahmen auswählen und Sicherheitsfunktionen (z. B. Kryptographie, Separation) anwenden.

Was du danach kannst

Toolchains für eingebettete Systeme benutzen
Speicherorganisation erläutern
Speichertypen in Chips klassifizieren
Startvorgang eines Mikrocontrollers wiedergeben
memory mapped I/O beschreiben und nutzen
übliche Peripheriebausteine aufzählen und ihren Zweck erklären
Interrupts erklären und nutzen
Debugmöglichkeiten vergleichen und praktisch einsetzen
Schutzziele aufzählen
typische Schwachstellen benennen
übliche Angriffe anwenden
angemessene Gegenmaßnahmen auswählen
Kryptographie nutzen
Mittel und Wege zur Separation darlegen
MMUs/MPUs erklären und nutzen
Seitenkanäle erklären
Konzept von trusted computing darlegen

Aus was das Modul besteht

VorlesungVermittlung der theoretischen Grundlagen zu Hardware, Speicher, Peripherie, Interrupts und Sicherheitskonzepten
ÜbungInteraktive Aufgaben, Gruppenarbeit und Programmiervorführungen zur Vertiefung und Anwendung
ProgrammieraufgabenPraktische Umsetzung und Übung von Sicherungsmaßnahmen auf echter Hardware (z. B. ARM-Plattform)

Lehrmethode

Vorlesungsfolien und TafelarbeitZur strukturierten Vermittlung der Theorie
Interaktive Übungen und GruppenarbeitZur Festigung des Wissens und gemeinsamen Lösen von Aufgaben
Programmiervorführungen durch ÜbungsleiterZeigen praktischer Sicherheitsszenarien und Implementationsdetails
Praktische Programmieraufgaben auf HardwareUm die Implementationsfähigkeiten zu trainieren und zu prüfen
Online-Tools (Fragenkataloge, Etherpads) und Moodle-ForumZur Unterstützung des Lernprozesses und Klärung von Fragen

Solltest du schon können

C-Programmierung Grundkenntnisseempfohlen
Grundkenntnisse im Bereich Computerarchitekturenempfohlen

Prüfung

KlausurProgrammieraufgabenschriftlichpraktisch

Die Modulnote setzt sich aus einer schriftlichen Klausur (90 Minuten, 80% der Gesamtnote) und einer Übungsleistung mit Programmieraufgaben (3–5 Aufgaben, 20% der Gesamtnote) zusammen. Die Klausur prüft die theoretischen Lernziele in Form offener und geschlossener Fragen (ohne Hilfsmittel). Die Programmieraufgaben überprüfen die praktischen Fertigkeiten in Toolchains, memory mapped I/O, Interrupts, Debugging, Kryptographie und die Anwendung einiger Angriffe.

Literatur

Joseph Yiu - The definitive guide to ARM Cortex-M3 and Cortex-M4 processors
Christoph Paar, Jan Pelzl - Understanding Cryptography (Accompanied lecture slides: http://www.crypto-textbook.com)
Alfred J. Menezes, Paul C. van Oorschot, Scott A. Vanstone - Handbook of Applied Cryptography (http://www.cacr.math.uwaterloo.ca/hac/)
Ross Anderson - Security Engineering (https://www.cl.cam.ac.uk/~rja14/book.html)

Termine

VorlesungEmbedded Systems and Security2 Gruppen zur Wahl

ADi.16:45–18:15
N 1189, Hans-Piloty-Hörsaal (0101.02.189)
15× · 13.10.–02.02.
- 13.10.
- 20.10.
- 27.10.
- 03.11.
- 10.11.
- 17.11.
- 24.11.
- 01.12.
- 08.12.
- 15.12.
- 22.12.
- 12.01.
- 19.01.
- 26.01.
- 02.02.
BDo.16:45–18:15
N 1179, Wilhelm-Nusselt-Hörsaal (0101.02.179)
14× · 15.10.–04.02.
- 15.10.
- 22.10.
- 29.10.
- 05.11.
- 12.11.
- 19.11.
- 26.11.
- 10.12.
- 17.12.
- 07.01.
- 14.01.
- 21.01.
- 28.01.
- 04.02.

Aus dem laufenden Semester, unverbindlich. Von mehreren Gruppen besucht man eine; der Stundenplan schlägt automatisch die mit den wenigsten Überschneidungen vor.

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