Volume 55, Issue 1 -

The ever-increasing demands for computational power as well as cost reduction and energy efficiency can only be met by a move towards multi-core architectures. Such architectures offer great benefits, particularly within the automotive domain, because the more than 80 microcontrollers in a car can be merged into a few highly-integrated multi-core systems. This will save costs and power. Unfortunately, multi-core systems pose specific security problems. The article will discuss new and extended security risks that evolve from multi-core characteristics like parallelization and resource sharing. These risks aside, multi-core architectures also offer opportunities to improve overall system security. Future research is required to endow next generation multi-core architectures with appropriate security concepts, such as secure virtualization based on Hardware Security Modules, improved attack and misbehavior detection using tailored self-monitoring, and attack-tolerance techniques. Zusammenfassung Der beständig steigende Bedarf an Rechenleistung bei gleichzeitigem Kostendruck und dem Bedarf an Energiesparsamkeit kann nur durch einen Übergang auf Multicore-Architekturen befriedigt werden. Derartige Architekturen bieten ganz erhebliche Vorteile, insbesondere für die Automotive Domäne. So können die über 80 Microcontroller, die bereits heute in einem Mittelklassefahrzeug zum Einsatz kommen, auf wenige, hoch-integrierte Multicores verschmolzen werden. Dies führt zu erheblichen Kosten- und auch Energieeinsparungen. Problematisch ist jedoch, dass mit Multicore-Architekturen auch die Verwundbarkeiten zunehmen. Der Artikel diskutiert neue Sicherheitsrisiken, die durch die charakteristischen Eigenschaften von Multicores entstehen, wie beispielsweise die parallele Ausführung von Anwendungen oder die gemeinsame Ressourcennutzung. Multicores eröffnen aber auch vielversprechende Möglichkeiten, die Sicherheit eines Gesamtsystems zu erhöhen. Der Artikel erläutert hierzu mögliche Ansätze. Um diese Chancen systematisch nutzbar zu machen, sind jedoch noch erhebliche Forschungsanstrengungen notwendig.

Cyber-physical systems (CPS) are changing the way we interact with the physical world. From automotive to manufacturing to logistics to power-grid to virtual command and control, we now see widespread application of integrated, software-intensive systems of sensor/actuator networks connected to backbone cyber-infrastructures. In this document we develop Rich Services as an architectural pattern suitable for systematically designing and implementing CPS, with particular emphasis on dynamic change. Zusammenfassung Cyber-physical systems (CPS) ändern unsere Interaktion mit der Welt auf fundamentale Weise. Integrierte, software-intensive Systeme, die Sensorik und Aktuatorik mit vernetzter, hochvirtualisierter IT Infrastruktur verbinden, sind inzwischen bei automobilen Anwendungen, industrieller Fertigung, Logistik, Energienetzen, bis hin zu virtuellen Steuerungssystemen gang und gäbe. In diesem Artikel entwickeln wir “Rich Services” als ein Architekturmuster, das für den systematischen Entwurf wie die Implementierung sich dynamisch verändernder CPS besonders geeignet ist.

The efficiency and benefit of Cyber Physical Systems (CPS) depend heavily on interconnection of individual devices or nodes. Exchange of data, information relevant to an overall task or functionality is the key to many applications such as smart grids, smart cities, and many others. Trustworthiness of data is needed to make such systems successful. To be able to fulfill policies to guarantee the safety of all entities within a CPS and to provide security measures to enforce these cryptographic solutions have to be embedded. As we show in this paper it is possible to integrate security building blocks in ultra-small devices to provide essential properties for secure embedded systems. With proper policies, high cryptographic standards, rising acceptance by users, and provable security and safety measures, CPS will open countless possibilities to increase efficiency in many aspects of our everyday lives. Zusammenfassung Die Vorteile und Effizienz von Cyber Physical Systems (CPS) hängen definitionsgemäß stark von der Kommunikation der einzelnen Geräte oder Knoten ab, beispielsweise in den Bereichen Smart Grid oder Smart Cities. Hierbei ist die Vertrauenswürdigkeit der Daten von essentieller Bedeutung. Um dies und die Sicherheit der Knoten innerhalb des Netzes zu gewährleisten, müssen kryptographische Mechanismen in die Knoten eingebettet werden. In diesem Beitrag wird gezeigt, wie Grundbausteine für Security in einfache Geräte integriert und so die Grundlagen für sichere eingebettete Systeme gelegt werden können. Zusammen mit hohen Sicherheitsstandards, steigender Akzeptanz der Nutzer und beweisbaren Sicherheitsmechanismen werden CPS unzählige Möglichkeiten eröffnen, die Effizienz und den Komfort in vielen Bereichen unseres Lebens zu steigern.

The article outlines the importance of research infrastructure in science and explains why those infrastructures are not only important in the natural sciences, but are also crucial to the future of the humanities and social sciences. By reporting on the ESFRI initiative it is described how building up those kinds of infrastructures is currently being stimulated on a European level. In the last section the ESFRI project CLARIN and its German counterpart CLARIN-D are described. Some of the aspects like provision of metadata or safe citation that are important to this specific infrastructure are addressed by outlining their motivation and describing the standards and technical components used in order to provide appropriate solutions. Zusammenfassung Im Artikel wird zunächst verdeutlicht, welche Bedeutung Forschungsinfrastrukturen für die Wissenschaft haben und aufgezeigt inwieweit diese auch abseits der Naturwissenschaften für die zukünftige Entwicklung in den Geistes- und Sozialwissenschaften von entscheidender Bedeutung sind. Beispielhaft wird anhand der ESFRI Initiative dargelegt, in welcher Form die Förderung entsprechender Vorhaben momentan auf EU-Ebene vorangetrieben wird. Anschließend werden anhand der ESFRI Initiative CLARIN und dem deutschen Partnerprojekt CLARIN-D exemplarisch einige für diese konkrete Infrastruktur wichtige Aspekte wie die Bereitstellung von Metadaten oder die Möglichkeit zum sicheren Zitieren motiviert und die genutzten technischen Standards und Lösungsansätze umrissen.

To protect our bodies against malicious antigens, our immune system needs to solve several difficult information processing problems. We propose algorithmic models of how the immune system finds intruding antigen as quickly and robustly as possible (a search problem) and how it reliably distinguishes proteins of foreign origin from normal host proteins (a classification problem). The analysis of these models provides novel qualitative and quantitative insights into the workings of the immune system, and yields predictions that can be tested experimentally. Zusammenfassung Um unseren Körper vor bösartigen Eindringlingen zu schützen, muss unser Immunsystem mehrere schwierige Informationsverarbeitungsprobleme lösen. Wir schlagen algorithmische Modelle für zwei dieser Probleme vor: Wie kann eindringendes Antigen so schnell und robust wie möglich gefunden werden (ein Suchproblem), und wie kann es zuverlässig von normalen Bestandteilen des Wirts unterschieden werden (ein Klassifikationsproblem)? Durch Analyse dieser Modelle erhalten wir neue qualitative und quantitative Erkenntnisse über die Funktion des Immunsystems und experimentell testbare Implikationen.