Cyber-resiliente Netzwerkkarte durch ein KI-gestütztes Sicherheitsmodul in einer FPGA-basierten Trusted Security Enclave (CYREN)

Cyberangriffe auf Unternehmen, Behörden und Kritische Infrastrukturen (KRITIS) nehmen in Deutschland stark zu. Die Zahl der gemeldeten Cybervorfälle gegen KRITIS stieg im Jahr 2024 um rund 43 Prozent gegenüber dem Vorjahr; den durch Cyberkriminalität verursachten Gesamtschaden beziffert das Bundeskriminalamt für dasselbe Jahr auf 178,6 Milliarden Euro. Angriffe auf Energieversorger, Krankenhausnetzwerke oder die Gepäckabfertigung an Flughäfen zeigen, wie schnell operative Abläufe lahmgelegt werden können.

Klassische IT-Sicherheitslösungen stoßen dabei an ihre Grenzen. Host-basierte Firewalls, Intrusion-Detection-Systeme und Endpoint-Schutzmechanismen arbeiten überwiegend softwarebasiert und analysieren den Datenstrom erst, nachdem er das Host-System erreicht hat. Moderne Angriffe erfolgen jedoch mit hoher Geschwindigkeit, umfassen große Datenmengen und nutzen zunehmend polymorphe oder verschleierte Muster, die sich signaturbasierten Verfahren entziehen.

Ein besonders kritischer Punkt ist die Netzwerkkarte selbst. Als physischer Eingangspunkt in IT-Systeme werden über sie sämtliche Datenpakete eingespeist – ob per Kabel, Glasfaser oder mobil. Da herkömmliche Netzwerkkarten keine eigenständigen Sicherheitsmechanismen besitzen und die Daten ungefiltert an die CPU weiterreichen, entsteht eine systemische Verwundbarkeit: Angreifer können über Paket-Injection oder Side-Channel-Angriffe Schadcode bereits auf dieser Ebene einschleusen. Auch spezialisierte FPGA-basierte Netzwerkkarten lösen dieses Grundproblem bislang nicht vollständig.

Hier setzt CYREN an. Im Verbundvorhaben entwickeln die bitaggregat GmbH und das InfAI eine cyber-resiliente Netzwerkkarte, die sicherheitskritische Datenpakete bereits auf Hardwareebene in Echtzeit prüft und verwirft, bevor sie das Host-System erreichen.

Arbeiten am InfAI

Das InfAI verantwortet das KI-basierte Sicherheitsmodul zur Angriffserkennung und Resilienzsteigerung. Dazu gehören die Erforschung und Weiterentwicklung signaturbasierter Verfahren im Hinblick auf neue Angriffsszenarien, die Entwicklung, das Training und die Optimierung der Anomalieerkennungsmodelle sowie deren Anpassung an die Ausführung auf FPGA-Plattformen. Hinzu kommen die Definition der Anforderungen an KI-Module und Datenflüsse, die Ausarbeitung der Use Cases für die Angriffs- und Anomalieerkennung sowie die sicherheitsrelevante Evaluierung des Gesamtsystems, einschließlich Penetrationstests und Angriffssimulationen.

Der innovative Beitrag des InfAI liegt in leichtgewichtigen, für FPGA-Plattformen optimierten ML-Modellen, die Netzwerkverkehr in Echtzeit analysieren, und in ihrer engen Verknüpfung mit den Hardware-Trust-Mechanismen der TSE. So entsteht ein System, das Angriffe nicht nur erkennt, sondern situativ darauf reagiert und seine Schutzstrategien dynamisch anpasst.

Laufzeit
07/2026-06/2028
Förderkennzeichen:
KK6118102VW5

Projektbeteiligte

  • bitaggregat GmbH
  • Institut für Angewandte Informatik (InfAI) e.V.