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Trustworthy Digital Architectures

Als digitale Architekturen bezeichnen wir die Kombination von Hardware und Betriebssystem. Herkömmliche digitale Architekturen sind oft nicht vertrauenswürdig. Daher sollten sie nicht als Basis für zukünftige Systeme im Internet der Dinge genutzt werden.

Die Forschung am BI zielt darauf ab, Module bzw. Komponenten voneinander zu isolieren. Das geschieht durch physikalische Beschränkungen auf der Hardware, wie etwa der Trennung von Schaltkreisen auf einem Chip, sowie durch Software, die z. B. den Zugriff zu den einzelnen Schaltkreisen steuert. Auf diese Weise werden die sogenannte Angriffsfläche verkleinert und im Falle von Fehlern der Schaden begrenzt. Durch gezielte und gesteuerte Kommunikation zwischen den Modulen entsteht ein komplexes Gesamtsystem. Auf diese Weise wird die Trusted Computing Base, d. h. der Teil dieses Gesamtsystems, dem man vertrauen muss, möglichst klein gehalten.

Forschende der Informatik und Elektrotechnik arbeiten eng zusammen, um bisherige Grenzen der Leistungsfähigkeit und Vertrauenswürdigkeit zu erweitern.

Die aktuellen Forschungsthemen umfassen modulare Betriebssysteme auf der Basis von sogenannten Mikrokernen sowie skalierbare Multiprozessor-Chips mit zugrunde liegenden sicheren Hardwarekomponenten, die in den Forschungsgruppen Composable Operating Systems, Scalable Computing Hardware und Secure Digital Systems bearbeitet werden.

Projekte

Nahaufnahme einer roten Leiterplatte mit verschiedenen elektronischen Bauteilen und leuchtenden roten LEDs
04.05.2026

Ein einheitliches Hardware-Design für die USA und den deutschen Post-Quantum-Standard

Quantencomputer könnten künftig viele der heute eingesetzten Verschlüsselungsverfahren angreifbar machen. Forschende des Barkhausen Instituts und der North Carolina State University entwickeln daher Hardwarearchitekturen, die unterschiedliche Post-Quantum-Kryptografie-Algorithmen aus den USA und Deutschland unterstützen kann. Ziel ist es, eine effiziente und flexible Umsetzung quantensicherer Kommunikationssysteme zu ermöglichen.

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Mehrere Server in einem Rechenzentrum, in gerader Linie angeordnet und mit Netzwerkkabeln verbunden.
01.06.2025

MikroRZ: Mikrokerne für sichere Rechenzentren

Das Projekt MikroRZ untersucht, wie Mikrokern-basierte Architekturen die sichere und skalierbare Datenspeicherung in Rechenzentren ermöglichen. Mit dem Ziel, eine vertrauenswürdige Systemsoftware-Schicht zu entwickeln, stärkt das Barkhausen Institut die digitale Souveränität europäischer IT-Infrastrukturen. (Laufzeit: 06/2025 – 12/2027)

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Vernetzte digitale Würfel mit Symbolen für Technologie und Datenfluss in Blau- und Schwarztönen
01.09.2024

SITe: Neue Sicherheitsarchitektur für vertrauenswürdige IoT-Geräte

SITe – Schutz vernetzter Geräte im Internet der Dinge
Das Projekt SITe verfolgt das Ziel, grundlegende Hard- und Softwarebausteine für sichere IoT-Geräte bereitzustellen. Mit seiner M³-Plattform bringt das Barkhausen Institut eine Architektur ein, die einzelne Komponenten gezielt voneinander isoliert - für mehr Sicherheit und Vertrauen in vernetzten Systemen. (Laufzeit: 09/2024 - 08/2027)

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01.01.2023

COREnext - Vertrauenswürdigkeit und Nachhaltigkeit für 6G

Die Entwicklung digitaler Komponenten muss vorangetrieben werden, um die Geschwindigkeit von Computersystemen zu erhöhen und besonders energieeffiziente Computersysteme zu schaffen. Gleichzeitig muss deren Vertrauenswürdigkeit der Systeme sicher gestellt sein. Das europäische Forschungsprojekt COREnext verfolgt das Ziel, eine Rechenarchitektur und Komponenten für eine nachhaltige und vertrauenswürdige B5G- und 6G-Datenverarbeitung zu entwickeln. (Laufzeit: 01/2023 - 12/2025)

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01.01.2023

Hexa-X-II: Sichere 6G-Kommunikation der Zukunft

Im Rahmen des Hexa-X-II Projekts entwickelt das Barkhausen Institut Sicherheitslösungen für die nächste Generation der 6G-Kommunikation. Der Fokus liegt auf Physical Layer Security, Datenschutz für mission-kritische Kommunikation und automatisierten Sicherheitsentscheidungen. Mit diesen Ansätzen stärkt das Institut die Vertrauenswürdigkeit und Effizienz zukünftiger 6G-Netzwerke nachhaltig. (Laufzeit: 01/2023 - 06/2025)

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01.11.2022

M/EDGE -Secure Low-Power Medical Edge Computing

Moderne medizinische Geräte beinhalten immer häufiger Mikrochips. Häufig befinden sich diese neuartigen Produkte über einen längeren Zeitraum in unmittelbarer Nähe des Körpers oder sogar im Körper der Patient:innen. Im Projekt M/EDGE soll energiesparsame und miniaturisierte Rechentechnik für den Einsatz in und an den Patient:innen entwickelt werden. Außerdem werden Lösungen gesucht, medizinische Produkte energiesparsam an eine medizinische Cloud anzubinden. (Laufzeit: 11/2022 - 10/2025)

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01.10.2020

iNGENIOUS Projekt

Ab Oktober 2020 untersucht eine internationale Forschergruppe, wie das Internet der Dinge Lieferketten effizienter und sicherer machen kann. Das Barkhausen Institut übernimmt im Projekt iNGENIOUS die Rolle des technischen Managers und bringt seine auf einer kachelbasierten Hardware-Architektur basierende M3-Betriebssystemplattform in das Projekt ein. (Laufzeit: 2020 – 2023)

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Grafik mit verschiedenen Symbolen zum Thema 'Medical IoT', darunter Computer, Herz, App-Symbole und Datenvisualisierungen.
01.01.1970

CYMEDSEC - Cybersicherheit für vernetzte Medizingeräte

Das Projekt CYMEDSEC entwickelt neue Standards für vertrauenswürdige IT-Systeme im Gesundheitswesen. Das Barkhausen Institut steuert eine Plattform bei, die sichere Kommunikation und Systemisolierung von Anfang an ermöglicht. Ziel ist es, medizinische Netzwerke robuster, regelkonform und vertrauenswürdig zu gestalten. (Laufzeit: 11/2023 – 10/2027)

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Publikationen

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