Stellen Sie sich vor, Sie fahren mit 130 km/h auf der Autobahn. Plötzlich verselbständigt sich Ihr Autoradio. Die Lautstärke geht willkürlich rauf und runter, statt Musik ist plötzlich nur noch ein Rauschen zu hören. Hackern ist es gelungen, sich Zugang zu Ihrem Auto zu verschaffen und das Radio zu kontrollieren.
Solche und ähnliche Szenarien erforscht Yaman Qendah am Lehrstuhl für Technische Informatik an der Universität Passau. Dazu sitzt sie nicht in einem Auto, sondern in ihrem Büro vor zwei großen Monitoren. Auf dem linken Bildschirm fährt ein Jeep durch eine virtuelle Umgebung, die sie beliebig einstellen kann. Autobahn, Großstadt, Landstraße – alles ist möglich. Auch die Wetterbedingungen, denn diese können die Risikoeinschätzungen beeinflussen. Um das Bild läuft ein Code, der einen Angriff simuliert.
Rollende Computer, fahrende Ziele
Vernetzte Autos sind längst rollende Computer, Touchscreens dominieren die Cockpits. Doch mit den zunehmenden technischen Möglichkeiten rückt auch ein anderes Thema in den Vordergrund: die Cybersicherheit. „Moderne Fahrzeuge sind vielfach vernetzt – über Sprachsteuerung, WLAN oder Mobilfunk. Jede dieser Schnittstellen ist ein potenzielles Einfallstor für Angreifer. Im schlimmsten Fall könnte jemand von extern die Kontrolle über das Steuer übernehmen“, sagt Qendah.
Forschende weisen seit Jahren auf solche Risiken hin. 2013 sorgte der Jeep Hack für Schlagzeilen: Wissenschaftler nutzten eine Schwachstelle aus, um sich aus der Ferne Zugriff auf das Fahrzeug zu verschaffen. Doch während viele Studien Sicherheitslücken aufdecken, beschäftigen sich nur wenige mit der Frage: Wie soll das System reagieren, wenn es angegriffen wird?
Resiliente Systeme als Rettungsanker
Genau hier setzt Qendah an: „Wir analysieren, wie kritisch eine Attacke ist und welche Gegenmaßnahmen das System ergreifen sollte, um mögliche Schäden zu begrenzen.“ Prof. Dr. Stefan Katzenbeisser, Inhaber des Lehrstuhls für Technische Informatik, hat die Bedeutung dieser Forschung schon vor Jahren erkannt: „Die Frage, wie man ein eigenständig agierendes Fahrzeug auf einen Angriff reagieren lässt, ist entscheidend, um das autonome Fahren überhaupt auf die Straße zu bringen“, sagt er.
Qendah promoviert in dem DFG-Projekt RESURREC (Resilient Safety-Critical Systems through Run-time Risk Assessment, Isolation, and Recovery), das erforscht, wie sich die Systeme autonomer Fahrzeuge resilienter gestalten lassen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert das Projekt im Rahmen des Schwerpunktprogramms zu „Resilienz in Vernetzten Welten“. Die Universität Passau kooperiert darin mit der Hochschule Darmstadt.
Mathematik statt künstlicher Intelligenz
Bisher konzentriert sich die Forschung zur Fahrzeugcybersicherheit oft darauf, Angriffe vor ihrem Eintritt zu verhindern. Das DFG-Projekt wählt einen anderen Ansatz: Es akzeptiert, dass keine Software perfekt ist. Ziel ist es stattdessen, die Folgen eines erfolgreichen Hacks beherrschbar zu halten. Yaman Qendah hat dazu ein mathematisches Modell entwickelt, das entscheidet, welche Gegenmaßnahmen das Fahrzeug im Falle eines Angriffs ergreifen soll. „Wir haben uns zunächst angeschaut, welche Schäden in bestimmten Szenarien auftreten können und auf dieser Basis eine Risikobewertung vorgenommen. So können wir gezielt mögliche Gegenmaßnahmen vordefinieren, etwa drei bis fünf Optionen pro Szenario“, erklärt sie die Funktionsweise.
Sie entschied sich bewusst gegen den Einsatz künstlicher Intelligenz für die Folgenabschätzung eines bevorstehenden Angriffs, da sicherheitskritische Systeme ein vorhersehbares, transparentes und lückenlos nachvollziehbares Verhalten erfordern. Ihr auf Logik basierendes Modell ist konsistent. Das Fahrzeug hält sich strikt an die vordefinierte Liste, die bei Bedarf aktualisiert werden kann.
KI könnte dennoch in andere Aspekte des Modells integriert werden, wie beispielsweise Datenanalyse, Mustererkennung oder Schwachstellenanalyse. In diesen Bereichen habe KI das Potenzial, die Analyse zu bereichern und die Modellfähigkeiten zu verbessern, während gleichzeitig eine zuverlässige und überprüfbare Kontrolle gewährleistet bleibe.
Forschungsprofilfeld Cybersicherheit in Passau
Am Passauer Lehrstuhl ist Qendah Teil eines internationalen Teams, das zu Cybersicherheit aus verschiedenen Perspektiven forscht. Dazu zählt etwa die Sicherheit im digitalen Alltag oder im Schienenverkehr. Dass die Universität Passau ein Forschungsprofilfeld im Bereich Cybersicherheit und Datenschutz hat, spiegelt sich auch im Studium wider. Im englischsprachigen Master Computer Science gibt es ein Modul zu IT-Sicherheit und Systemzuverlässigkeit.
Genau das zog Qendah nach Passau. Sie hatte an der Birzeit-Universität in Palästina einen Bachelor in Informatik absolviert, doch sie vermisste das Bewusstsein für Sicherheitsfragen. “Zu diesem Zeitpunkt ging es vor allem darum, Software-Anwendungen zu entwickeln, die uns das Leben erleichtern. Aber mir wurde schnell klar, dass das ohne Sicherheitskonzepte nicht funktioniert.“
Sie recherchierte also gezielt nach englischsprachigen Masterprogrammen, die auch das Thema Cybersicherheit behandeln. Einer der wenigen Treffer war die Universität Passau. Da sie sowohl Verwandte in Deutschland und Österreich hat, war die Grenzstadt ein guter Kompromiss.
Dreisprachig mit bayerischem Einschlag
Der Start war herausfordernd. Die Pandemie erschwerte das Ankommen und das Knüpfen neuer sozialer Kontakte. Doch gemeinsam mit ihrem Mann, der ebenfalls einen Master Computer Science in Passau startete, meisterte sie die Herausforderung. Heute hat die Familie viele Bekannte in der Stadt – auch dank des inzwischen dreijährigen Sohns. Dieser wächst dreisprachig auf, mit Deutsch, Arabisch und Englisch. Bekannte aus Norddeutschland wollen sogar schon einen bayerischen Einschlag bei ihm ausgemacht haben, erzählt Qendah und lacht.
Im Labor des Lehrstuhls steht ein Test-Cockpit für autonome Fahrzeuge, das Qendah für ihre Experimente nutzt. In einem früheren Projekt hat ein Team um Prof. Dr. Katzenbeisser bereits eine Sicherheitsarchitektur für vernetzte Systeme entwickelt. Nun verwendet Qendah den Prototypen, um zu testen, wie gut ihr Modell in der Praxis funktioniert. Mit ihrer Arbeit konstruiert sie einen weiteren Baustein für das Fahren der Zukunft – damit das Fahrzeug weiß, was zu tun ist, wenn etwa ein Angreifer die Kontrolle über das Autoradio übernimmt.
Dieser Beitrag erschien zunächst in englischer Sprache auf dem Portal Research in Bavaria.
