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MACsec trifft TSN: Sicherheitsarchitektur für Echtzeitnetze
Im Rahmen des Projekts RealSec5G haben das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme und die aconnic AG einen neuen IP-Core entwickelt, der sicherheitskritische Anforderungen in modernen Kommunikationsnetzen gezielt aufgreift. Die Neuentwicklung kombiniert erstmals die Funktionalitäten von TSN (Time-Sensitive Networking) mit dem MACsec-Verschlüsselungsstandard – zwei bislang getrennt behandelte Aspekte, die für industrielle und hochverfügbare Echtzeitnetze gleichermaßen essenziell sind.
Die kombinierte Architektur RealSec5G soll die zeitgenaue Übertragung von Datenströmen bei gleichzeitiger Absicherung gegen Manipulation und unbefugten Zugriff ermöglichen. Im Kern handelt es sich um ein Hardware/Software-Co-Design, das auf handelsüblichen FPGA-Plattformen basiert und Multigigabit-Datenraten unterstützt. Die Umsetzung zielt auf den Einsatz in 5G- und zukünftigen 6G-Infrastrukturen, in denen sowohl eine Echtzeitübertragung ohne Verzögerungen als auch ein hohes Maß an Datensicherheit gefordert sind.
Technisch verbindet der neue IP-Core die TSN-Fähigkeit zur garantierten Latenz und Redundanz mit der verzögerungslosen Verschlüsselung von MACsec auf Layer-2-Ebene. Diese Integration erlaubt laut Fraunhofer und aconnic die Authentifizierung und Codierung von Ethernet-Frames, ohne dabei die zeitkritischen Eigenschaften der Übertragung zu beeinträchtigen. In Testszenarien unter realistischen Bedingungen, einschließlich simulierten Angriffen, wurden weder Zeitstempel verfälscht noch die Bandbreite eingeschränkt – gleichzeitig ließ sich die Authentizität der Daten nachweisen.
Die Entwicklung eröffnet neue Möglichkeiten für sicherheitskritische Anwendungen, etwa in der Industrieautomatisierung, im Verkehrssektor oder der Energieversorgung. Darüber hinaus sehen die Projektpartner Potenzial für Einsatzszenarien in Bereichen wie Behördenkommunikation, Gesundheitswesen oder Telekommunikation. Auch eine spätere Erweiterung um quantenresistente Verschlüsselungsverfahren gilt als langfristige Perspektive.
