Internettechnologien und Netzwerksicherheit

Ingenieurwissenschaften und Informatik

Version 13.0 vom 24.02.2023

11M1170

Internet Technology and Network Security

Elektrotechnik (Master) (M.Sc.)

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Internet-Technologien werden im Zuge des Internet of Things (IoT) zunehmend auch in der Industrieautomatisierung eingesetzt. In diesem Umfeld konkurrieren Ethernet-Technologien mit herkömmlichen Feldbussystemen und die Anforderungen an die Verfügbarkeit und die Dienstgüte (Quality of Service, QoS) der eingesetzten Netztechnologien steigen deutlich an. Zudem ist die Netzwerksicherheit von essentieller Bedeutung, wenn es gilt, die industrielle und herkömmliche Kommunikation zu vernetzen. Studierende, die dieses Modul erfolgreich absolvieren, verstehen Einsatzmöglichkeiten von TCP/IP-basierten Technologien im Umfeld der industriellen Kommunikation und können Grenzen dieser Möglichkeiten einschätzen. Sie verfügen über ein vertieftes Wissen über IP-basierte Netze sowie Ethernet- und Industrial Ethernet basierte Systeme und deren Anwendung. Sie kennen Grundbegriffe der IT-Sicherheit, die wichtigsten Verfahren der Kryptographie und ihre Einsatzgebiete sowie grundlegende Konzepte der Netzwerksicherheit.

1. Vergleich der Kommunikationsanforderungen und des -bedarfs in industriellen Netzen und modernen IP-basierten Multimedia-Netzen (Next Generation Networks)
2. Eigenschaften herkömmlicher Ethernet-Technologien vor dem Hintergrund der Möglichkeiten und Grenzen des Einsatzes in der industriellen Kommunikation (Zeitverhalten, Redundanz, Verfügbarkeit, Priorisierungsmöglichkeiten)
3. Industrial Ethernet und Echtzeitfähigkeit - Grundprinzipien und Protokollbeispiele
4. Fortgeschrittene Konzepte TCP/IP-basierter Netze (Dienstgüteunterstützung (QoS), Next Generation Networks, Internet of Things, Netzwerkvirtualisierung)
5. Grundlagen der IT-Sicherheit
6. Kryptographische Verfahren (Verschlüsselung, Authentifizierung)
7. Netzwerksicherheit (VPN-Technologien, Firewall-Systeme)

Wissensverbreiterung
Die Studierenden kennen und verstehen aktuelle Konzepte im Umfeld IP-basierter Netze und können die wesentlichen Eigenschaften verschiedener Ansätze wiedergeben. Sie verstehen die unterschiedlichen Anforderungen an die Kommunikation in herkömmlichen und industriellen Szenarien und kennen Grundbegriffe der IT-Sicherheit sowie grundlegende Konzepte der Netzwerksicherheit.
Wissensvertiefung
Studierende, die dieses Modul absolviert haben, verfügen über ein detailliertes Wissen über Möglichkeiten und Grenzen des Einsatzes von Ethernet- und IP-basierten Netztechnologien in Industrieumgebungen und anderen Einsatzszenarien. Sie verstehen unterschiedliche Ansätze von Industrial Ethernet Technologien zur Realisierung von Echtzeit-Anforderungen und können diese vergleichen. Sie kennen die Funktionsweise der wichtigsten kryptographischen Verfahren und Methoden der Netzwerksicherheit und können deren Sicherheit und Einsatzmöglichkeiten beurteilen.
Können - instrumentale Kompetenz
Die Studierenden können die Anforderungen an die Kommunikation in unterschiedlichen Umgebungen hinsichtlich Performance, Redundanz, Dienstgüte und Sicherheit analysieren und daraus Lösungsansätze und geeignete Netzkonzepte für unterschiedliche Kommunikationsszenarien entwickeln. Sie können Dienstgütemechanismen geeignet dimensionieren und Komponenten der Netzwerksicherheit geeignet auswählen und einsetzen.
Können - kommunikative Kompetenz
Die Studierenden beherrschen das spezifische Fachvokabular der betrachteten Gebiete und sind in der Lage, die Performance-, Dienstgüte- und Sicherheitsanforderungen eines Einsatzszenarios präzise zu beschreiben, technologiespezifische Randbedingungen zu hinterfragen und Lösungsstrategien für ein spezifisches Problem abzuleiten und darzustellen.
Können - systemische Kompetenz
Die Studierenden können anwendungsspezifische Netzkonzepte und Lösungsstrategien für den Einsatz Ethernet- und IP-basierter Netze in unterschiedlichen Szenarien entwickeln. Sie können Möglichkeiten und Risiken des Einsatzes unterschiedlicher Technologien bewerten und neue Entwicklungen einschätzen. Sie sind in der Lage, die Notwendigkeit eines Einsatzes von kryptographischen Verfahren und Systemen der Netzwerksicherheit zu erkennen und können entsprechende Komponenten und Verfahren für Kommunikationsszenarien auswählen.

Vorlesung

Vorlesung Kommunikationsnetze bzw. Grundkenntnisse TCP/IP-basierter Netze und Protokolle

Roer, Peter

• Roer, Peter
• Tönjes, Ralf

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E. Jäger: Industrial Ethernet, Hüthig, 2009Schnell, G., Wiedemann, B. (Hrsg.): Bussysteme in der Automatisierungs- und Prozesstechnik, 8. Aufl., Springer Vieweg, 2012 U. Trick, F. Weber: SIP, TCP/IP und Telekommunikationsnetze – Next Generation Networks und VoIP konkret, 4. Aufl., Oldenbourg, 2009A. Badach, E. Hoffmann: Technik der IP-Netze, 4.Aufl., Hanser, 2019A. Badach: Voice over IP - Die Technik: Grundlagen und Protokolle für die Multimedia-Kommunikation, Hanser Verlag, 4.Aufl., 2009C. Eckert: IT-Sicherheit - Konzepte, Verfahren, Protokolle, 9. Aufl. Oldenbourg, 2014C. Paar, J. Pelzl: Kryptographie verständlich, Springer Vieweg, 2016M. Kappes: Netzwerk und Datensicherheit – Eine praktische Einführung, 2. Auflage, Springer Vieweg, 2013W. Poguntke: Basiswissen IT-Sicherheit – Das Wichtigste für den Schutz von Systemen & Daten, 3. Auflage, W3L-Verlag, 2013

• Mündliche Prüfung
• Klausur 2-stündig

Klausur (K2) oder mündliche Prüfung nach Wahl des Lehrenden

1 Semester

Nur Wintersemester

Deutsch