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Analyse von HPEM-Störungseffekten in Computer-Netzwerken

Von:

Matthias Kreitlow

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Vernetzte Computersysteme können durch vorsätzliche elektromagnetische Beeinflussungen in ihrer Funktion erheblich beeinträchtigt werden. Unterhalb der physikalisch bedingten Ausfallschwellen der Hardwarekomponenten treten dabei schon Störungen der Datenübertragung zwischen den Systemen auf. Zur Untersuchung dieser Effekte versagen jedoch etablierte Methoden zur Analyse von Systemempfindlichkeiten, da ein komplexes Zusammenspiel von Störeinwirkungen auf physikalischer Ebene und Reaktionen der Software auf höheren Schichten stattfindet. Um dieses Phänomen systematisch zu untersuchen, werden ein generisches Testnetzwerk und eine neue Testmethode entwickelt. Diese ermöglichen es, physikalische und Software-bedingte Störungseffekte zu trennen und Datenübertragungen quantitativ zu betrachten. In verschiedenen Experimenten werden die Auswirkungen von typischen High-Power-Electromagnetics-Störungen auf Netzwerkleitungen und gesamte Computer-Netzwerke systematisch untersucht. Die Messergebnisse werden herangezogen, um die zugrunde liegenden Störungsmechanismen zu ergründen und quantitativ zu beschreiben. Hierbei zeigt sich, dass vor allem hoch repetierende Störungen und bestimmte Software-Effekte einen besonders starken Einfluss haben. Aus den Erkenntnissen ergibt sich ein neuer methodischer Ansatz zur Bewertung der Systemempfindlichkeit von komplexen, vernetzten Systemen. Je nach Einsatzgebiet lassen sich physikalische oder logische Härtungsmaßnahmen ableiten. Die eingesetzte neue Testmethode erlaubt außerdem eine Erkennung von repetitiven Störungen mittels Zeitreihenanalyse. Somit kann das zugrunde liegende Prinzip zur Software-basierten Detektion von vorsätzlichen, kritischen Störungsbeeinflussungen eingesetzt werden.