Unser Projekt basiert auf der Prämisse, dass einem 5G-Mobilfunkmodem grundsätzlich nicht vertraut werden kann. Dies folgt aus der Beobachtung, dass 5G-Modems

• für Endgeräte derzeit ausschließlich von außereuropäischen Herstellern angeboten werden. Zugleich setzt die Digitalisierung der europäischen Industrie maßgeblich auf 5G, welches ab Ende 2022 auch für betriebskritische Anwendungen bis Verfügbarkeitsklasse 6 einsetzbar sein wird.
• komplexe System-on-Chips (SoCs) mit veränderbarem Microcode sind. Da Modem-Komplexität durch Abwärtskompatibilität und neue Features grundsätzlich mit jedem Mobilfunkstandard steigt, wird die Wahrscheinlichkeit von Sicherheitslücken weiter erhöht. Trends wie Open RAN und Cloud RAN vergrößern diese Angriffsfläche massiv, u.a. durch Diversifizierung der Modem-Hardware und teilweise Auslagerung von Modem-Funktionen auf entfernte Hardware.
• in einer idealen Position für sniffing und man-in-the-middle Angriffe sind. Diese Modems liegen mitten im Strom der Nutz- und Metadaten, übernehmen die kryptografische Absicherung der 2. Protokollschicht und unterstützen eine Vielzahl von Frequenzbändern und Funkstandards. Damit ist das Ableiten von Daten über verdeckte Kanäle sehr einfach.

Aus diesen Beobachtungen ergibt sich das Gesamtziel unseres Projekts: Wir entwickeln ADWISOR5G (A Distributed Wireless Shield for protecting private 5G networks), einen verteilten Schutzschirm, der Angriffe auf das 5G-Netz erkennt, ortet und abwehrt. Unser Projekt implementiert zero trust für die 5G-Luftschnittstelle, indem das Mobilfunkmodem durch ein Software Defined Radio (SDR) permanent funktechnisch überwacht wird. Dadurch werden Angriffsversuche und abfließende Datenströme bereits auf physikalischer Ebene erkannt und, mittels integriertem Controller, unterbunden. Damit können neuartige Angriffe bereits als Funksignal entdeckt werden, bevor diese auf logischer Ebene bekannt und verstanden sind, was die Angriffserkennung auf Bitebene wirkungsvoll ergänzt. Durch die örtlich verteilte Überwachung und die Sychronisation dieser Beobachtungen können Sender von Angriffssignalen in Echtzeit lokalisiert und damit zielgenau bekämpft werden.

In diesem Projekt wird das Gesamtsystem ADWISOR5G entwickelt, validiert und im Feld demonstriert. Dies basiert auf Vorarbeiten der Partner. albis-elcon liefert die SDN-Plattform, in die das Spectral Intrusion Detection (SID) Verfahren und der passende SDN-Controller der Hochschule Darmstadt integriert werden. Fraunhofer IIS wird eine Niedriglatenz-Funkschnittstelle zur Synchronisation der verteilten SDRs und zur Lokalisierung von Angreifern zum Gesamtsystem beitragen. Das resultierende Gesamtsystem wird im Labor in randomisierten Blindstudien validiert, bevor es in relevanten Einsatzumgebungen messtechnisch evaluiert und demonstriert wird.

Der Schwerpunkt dieses Projekts liegt auf dem funktechnischen Schutz von 5G-Campusnetze im industriellen Umfeld mit höchsten Anforderungen an Verfügbarkeit und Datensicherheit. Unsere Industriepartner sind regelmäßig mit entsprechenden Sicherheitsbedenken ihrer Kunden konfrontiert und sehen einen hohen Bedarf für das beschriebene Produkt am europäischen Markt. Mit der Integration physikalischer Sicherheit und echter Angreiferortung in 5G-Campusnetze ist ADWISOR5G weltweit einzigartig.

Veröffentlichungen und Fachvorträge

• “Traue keinem Gerät, das komplexer ist als ein Toaster” (de | en)
• M. Varotto, S. Valentin, and S. Tomasin, “Detecting 5G signal jammers with autoencoders based on loose observations,” in Proc. IEEE GLOBECOM WS, Dec. 2023.
• S. Rieger, L.-N. Lux, J. Schmitt, and M. Stiemerling,  “DigSiNet: Using Multiple Digital Twins to Provide Rhythmic Network Consistency,” in Proc. IEEE/IFIP NOMS WS, May 2024
• S. Valentin, “5 and 6G – new threats and their mitigation through physical layer security,” Invited talk at SAP, Apr. 2024.
• M. Varotto, S. Valentin, and S. Tomasin, “Detecting 5G signal jammers using spectrograms with supervised and unsupervised learning,” in Proc. IEEE Int. Conf. on Commun. Workshops (ICC WS), Jun. 2024. accepted for publication