17.03.2021 13:09
Gegen Stromdiebstahl: Anomalien erkennen und Manipulation nachweisen
Doktorand der Frankfurt UAS befasste sich mit der Sicherheit von digitalen Stromzählern
Der Erfolg der erneuerbaren Energien treibt den Wandel des Stromnetzes von einer zentral gesteuerten, zu einer intelligenten, dezentralen Stromversorgung an. Aber mit zunehmender Vernetzung werden Stromnetzkomponenten anfälliger für Cyber-Angriffe, Betrug und
Softwarefehler. An diesem Punkt setzte Denis Hock in seiner Doktorarbeit an, die sich mit der Sicherheit von digitalen Stromzählern befasst. Sein Promotionsvorhaben wurde gemeinsam von der Plymouth University (England) und der Frankfurt University of Applied Sciences (Frankfurt UAS) betreut.
„Viele aktuelle Forschungsarbeiten konzentrieren sich auf traditionelle Informationssicherheitslösungen, zum Bespiel Verschlüsselung. Aber Informationssicherheit kann nicht die gesamte Palette der IT-Bedrohungen abdecken, da digitale Stromzähler anfällig für Hard- und Softwarefehler sein können“, erklärt Prof. Dr. Martin Kappes, Leiter der Forschungsgruppe für Netzwerksicherheit, Informationssicherheit und Datenschutz an der Frankfurt UAS, den innovativen Ansatz seines Doktoranden. „Mit der Digitalisierung von Stromzählern wurden viele bereits gelöste Sicherheitsprobleme, wie Stromdiebstahl, als IT-Herausforderungen wiederbelebt. Diese Bedrohungen erfordern moderne Erkennungsschemata, die auf Datenanalyse, maschinellem Lernen und statistischen Prognosen basieren“, ergänzt Dr. Denis Hock. Die aktuellen Fortschritte auf den Gebieten der Künstlichen Intelligenz und dem maschinellen Lernen führen zu verstärktem Interesse an neuen Konzepten zum Analysieren und Überwachen von Smart-Meter-Daten.
Anomalie-Erkennungssysteme sind eines dieser Konzepte. Sie entdecken Manipulation durch die Analyse statistischer Abweichungen von einem definierten normalen Verhalten und werden als geeignete
Technik zur Aufdeckung noch unbekannter Missbrauchsmuster akzeptiert.
In Hocks Arbeit werden Anomalie-Erkennungsansätze unter Verwendung der Stromzählerdaten zur Früherkennung von manipulierten Stromzählern vorgeschlagen. Insbesondere werden Algorithmen, die auf
Zeitreihenvorhersagen basieren, implementiert und unter Verwendung verschiedener Parameter bewertet, verfügbare Daten diskutiert und potenzielle Metriken eingeführt. Die Arbeit trägt zum Verständnis
wesentlicher Merkmale des Normalverhaltens von Haushalten im Niederspannungsnetz bei und zeigt wie sich Manipulationen, insbesondere zum Zweck von Energiediebstahl, nachweisen lassen.
Seinen ersten Kontakt zur Forschungsgruppe für Netzwerksicherheit, Informationssicherheit und Datenschutz hatte Hock im Bachelor-Studiengang Informatik, als wissenschaftliche Mitarbeiter im Rahmen
einer Vorlesung einen Vortrag gehalten haben. Davon animiert, hat er 2011 sein Betriebspraktikum im Rahmen des Studiengangs bei Martin Kappes absolviert und schließlich auch dort seine
Bachelor-Arbeit geschrieben. Während er sein Studium mit dem Master-Studiengang High Integrity
Systems fortführte, arbeitete er in der Forschungsgruppe, zuerst zum Thema Netzwerk-Anomalie-Erkennung, dann zum Thema Smart Grid. Weitere Infos zu den Projekten unter: https://www.fg-itsec.de/; mehr zu den Studiengängen unter: https://www.frankfurt-university.de/de/hochschule/fachbereich-2-informatik-und-i….
Den Kontakt zum englischen Doktorvater Prof. Dr. Bogdan Ghita baute Hock auf einer Konferenz in Plymouth auf. Hock ist der erste Doktorand der „Frankfurt Doctoral Node“, die sich nach der Konferenz bildete. Prof. Matthias Wagner, Studiengangsleiter High Integrity Systems, übernahm die Stelle
des zweiten Supervisors, während Kappes als „Director of Study“ fungierte. Mehr zum Frankfurt Doctoral Node unter: https://www.frankfurt-university.de/de/hochschule/fachbereich-2-informatik-und-i….
Die Frankfurt UAS ist eine von 13 Hochschulen, die am im Sommer 2020 gegründeten Hessischen Zentrum für Künstliche Intelligenz angeschlossen ist. Das Zentrum bündelt bundesweit einzigartig exzellente Forschung, Anwendungsorientierung und Transfer in Wirtschaft und Gesellschaft.
Forschungsgruppe für Netzwerksicherheit, Informationssicherheit und Datenschutz
Die Forschungsgruppe für Netzwerksicherheit, Informationssicherheit und Datenschutz am Fachbereich Informatik und Ingenieurwissenschaften der Frankfurt UAS zeichnet sich durch Forschungs- und Entwicklungsarbeit im Bereich Netzwerk- und Sicherheitstechnologien aus. Neben der traditionellen Forschung an Netzwerk- und Systemsicherheit sowie der Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit komplexer Systeme, werden Sicherheitsmechanismen neuer Paradigmen in der Informationsverarbeitung und aktuelle Trends, wie z.B. IoT, Cloud-Computing und Big-Data fokussiert, um möglichen neuen Sicherheitsbedrohungen zu begegnen. Dabei sind neben institutionellen Netzwerken auch intelligente Energieversorgungsnetze (Smart Grid) und die Sicherheit beim Cloud-Computing wichtige Themenfelder der Gruppe. Als Teil des Kompetenzzentrums für Netzwerke und verteilte Systeme wird das Potenzial einzelner Forschungsfelder durch Kooperationen mit anderen Forschungsgruppen am Standort und bei externen Partnern strategisch optimiert und Synergien, die sich durch die Bündelung von Ressourcen und Fähigkeiten ergeben, werden konsequent genutzt, um Praxisorientierung und Anwendungsbezug zu gewährleisten. Im Fokus steht neben der Entwicklung innovativer Zukunftstechnologien auch deren erfolgreicher Transfer in die Praxis. Kooperationspartner sind neben Unternehmen jeder Größe auch öffentliche Einrichtungen wie das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI).
Weitere Informationen zur Forschungsgruppe für Netzwerksicherheit, Informationssicherheit und Datenschutz unter: https://www.frankfurt-university.de/netzwerksicherheit.
Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Frankfurt University of Applied Sciences, Fachbereich 2: Informatik und Ingenieurwissenschaften, Prof. Dr. Martin Kappes, Telefon: +49 69 1533-2791, E-Mail: kappes@fb2.fra-uas.de und Dr. Denis Hock, E-Mail: dehock@fb2.fra-uas.de
Weitere Informationen:
http://www.researchgate.net/profile/Denis-Hock
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Wirtschaftsvertreter, Wissenschaftler
Energie, Informationstechnik
überregional
Forschungsergebnisse, Wissenschaftliche Publikationen
Deutsch
