KRITIS³M - KRITIS Scalable Safe and Secure Modules; Entwicklung sicherer und resilienter Technologien für kritische Infrastrukturen

Abstract

KRITIS³M - Kurzfassung KRITIS Scalable Safe and Secure Modules – Entwicklung sicherer und resilienter Technologien für kritische Infrastrukturen Kernaussage Das Verbundprojekt KRITIS³M hat gezeigt, dass langlebige und resiliente Sicherheitsarchitekturen für Kritische Infrastrukturen nur durch das enge Zusammenspiel wissenschaftlicher Forschung, industrieller Entwicklung und betrieblicher Anwendung entstehen können. Die im Projekt entwickelten kryptographischen Verfahren, Security-Module, Angriffserkennungsmechanismen und Testumgebungen wurden in einer gemeinsamen Referenzarchitektur integriert und erfolgreich validiert. Durch die enge Zusammenarbeit der acht Projektpartner entstanden Lösungen, die über den Stand der Technik hinausgehen und eine belastbare Grundlage für den zukünftigen Einsatz in der Energie- und Wasserwirtschaft sowie weiteren industriellen OT-Umgebungen bilden. Alle wesentlichen Projektziele und Meilensteine wurden erreicht; zugleich wurden tragfähige Grundlagen für den weiteren Technologietransfer, die Standardisierung und die Weiterentwicklung resilienter Sicherheitslösungen geschaffen. Ausgangslage und Motivation Die fortschreitende Digitalisierung kritischer Infrastrukturen steigert Effizienz, Automatisierung und Fernwartung, erweitert jedoch zugleich die Angriffsflächen von Operational-Technology-(OT)-Systemen. Betreiber von Energie-, Gas- und Wasserversorgungsanlagen müssen bestehende Systeme langfristig gegen Cyberangriffe absichern und regulatorische Vorgaben wie NIS2 und den Cyber Resilience Act erfüllen. Da klassische IT-Sicherheitskonzepte den Echtzeit- und Ressourcenanforderungen industrieller Anlagen nur bedingt gerecht werden, verfolgte KRITIS³M das Ziel, langlebige, wirtschaftlich integrierbare Sicherheitslösungen zu entwickeln und wissenschaftliche Erkenntnisse in praxistaugliche Demonstratoren zu überführen. Projektziele Entwickelt wurde eine ganzheitliche Sicherheitsarchitektur für Leitstellen, Gateways und Feldgeräte. Im Mittelpunkt standen kryptoagile Architekturen, die Vorbereitung auf Post-Quantum-Kryptographie, Secure Elements als Hardware-Trust-Anker, skalierbare Security-Module, OT-spezifische Angriffserkennung sowie Verfahren zur automatisierten Sicherheitsbewertung. Ergänzend entstanden Test- und Demonstrationsumgebungen zur praxisnahen Validierung und zum Technologietransfer. Lösungsansatz Das Konsortium aus Forschung, Industrie und Betreiberorganisationen bündelte Kompetenzen aus Kryptographie, Embedded Systems, industrieller Kommunikation und OT-Sicherheit. Die Forschungsarbeiten wurden im Projektverlauf agil weiterentwickelt, um regulatorische Anforderungen und neue PQC-Standards flexibel zu berücksichtigen. Der Schwerpunkt lag auf langlebigen Kommunikationsarchitekturen, vertrauenswürdiger Hardware, intelligenter Angriffserkennung, automatisierten Penetrationstests und integrierten Demonstratoren. Wesentliche Ergebnisse KRITIS³M entwickelte eine integrierte Sicherheitsarchitektur für OT-Systeme, die wissenschaftliche Innovationen mit unmittelbar nutzbaren industriellen Lösungen verbindet. Gemeinsam entstanden kryptoagile Kommunikationskonzepte, vertrauenswürdige Hardwareplattformen und skalierbare Security-Module für ressourcenbeschränkte Embedded-Systeme. Secure Elements und Hardware-Trust-Anker schaffen die Grundlage einer langfristig sicheren Schlüssel- und Identitätsverwaltung einschließlich der Vorbereitung auf Post-Quantum-Kryptographie. Darauf aufbauend wurden Verfahren zur OT-spezifischen Angriffserkennung, automatisierte Penetrationstests und reproduzierbare Methoden der Sicherheitsbewertung entwickelt und in einem realitätsnahen OT-Testbed validiert. Die Sicherheitsmechanismen wurden erfolgreich in industrielle Leit- und Prozessleitsysteme integriert und anhand realer Energie- und Wasserversorgungsinfrastrukturen bewertet. Die Beiträge aller Verbundpartner ergänzten sich zu einer konsistenten Gesamtlösung: OTH Regensburg verantwortete Forschung zu Kryptoagilität, Angriffserkennung und Testbed, CANWAY ressourceneffiziente Embedded-Security-Module, Eviden Secure Elements und Hardware-Trust-Anker, FlowChief die Integration in Prozessleitsysteme, GAI NetConsult Sicherheitsbewertung und Penetrationstests, MicroSys skalierbare Hardwareplattformen, Rohde & Schwarz Cybersecurity hochsichere Kryptographielösungen sowie der Zweckverband Laber-Naab die praxisnahe Erprobung. Die Demonstratoren wurden erfolgreich in Labor- und Feldtests validiert. Darüber hinaus entstanden wissenschaftliche Publikationen, Abschlussarbeiten und Demonstratoren, die den nachhaltigen Wissenstransfer zwischen Wissenschaft, Industrie und Betreibern kritischer Infrastrukturen fördern. Verwertung und Ausblick Die Projektergebnisse bilden eine belastbare Grundlage für zukünftige Sicherheitslösungen in Energie-, Gas- und Wasserversorgung sowie weiteren Bereichen kritischer Infrastrukturen. Die entwickelten Technologien eignen sich sowohl für Neuanlagen als auch für Retrofit-Szenarien und unterstützen die Umsetzung zukünftiger regulatorischer Anforderungen. Insbesondere Arbeiten zu Post-Quantum-Kryptographie, kryptoagilen Architekturen, Secure Elements, automatisierter Sicherheitsbewertung und OT-spezifischer Angriffserkennung besitzen hohes Potenzial für industrielle Produktentwicklungen, Standardisierungsvorhaben und Folgeforschungsprojekte. KRITIS³M stärkt damit nachhaltig die Cyber-Resilienz kritischer Infrastrukturen sowie die technologische Souveränität Deutschlands und Europas.