5G & IoT Lab

5G & IOT Lab

Beschreibung

Das "5G & IoT-Labor" ist eine gemeinsame Initiative des FI CODE, der Technischen Universität München (TUM) und der Zentralen Stelle für Informationstechnik im Sicherheitsbereich (ZITiS) zur Erforschung der Sicherheit und Leistungsfähigkeit des neuen Mobilfunkstandards „5G“. Der Schwerpunkt des FI CODE liegt hierbei auf dem 5G-Anwendungsszenario „Massive Machine Type Communication“ (mMTC). Die Infrastruktur des 5G-Anteils basiert auf der Open Source Software OpenAirInterface (OAI) und ist disloziert bei den drei Partnern (FI CODE, TUM und ZITiS) aufgebaut. Als Erweiterung und zur Erforschung des mMTC-Szenarios wurde der "Internet of Things (IoT)“-Bereich des Zentrallabors entworfen. Dieser bildet anhand von marktverfügbaren „Low-Cost“-IoT-Systemen verschiedene Hardwareschnittstellen und Protokolle ab, zu denen folgende gehören:

3G, 4G, 5G
Bluetooth, Bluetooth Low Energy (BLE)
DigiMesh
IEEE 802.15.4
LoRa, LoRaWAN
NFC
SigFox
WiFi
ZigBee

In Verbindung mit der 5G-Schnittstelle des OAI-Interface kann somit in Kombination der beiden Laboranteile ein mMTC-Szenario generiert werden.

Funktionsweise des Labors

Das "5G & IoT-Labor" funktioniert im aktuellen Aufbau auf Basis von marktverfügbaren „Low-Cost“-Systemen und Open Source Software. Kern des 5G-Anteils ist die Software OpenAirInterface, welche sowohl das Kernnetz als auch die Basisstationen abbilden. Aktuell befindet sich das Kernnetz innerhalb des Labors der TUM und die "evolved Node Basestations" (eNodeBs, eNBs) des FI CODE und der ZITiS kommunizieren über die S1-C/U- bzw. NG-C/U-Interfaces „getunnelt" mit dem Kernnetz. Der Tunnel wird dabei durch Open-VPN-Server bereitgestellt. Das Kernnetz ermöglicht die Kommunikation zwischen den verschiedenen User Equipments (UEs) welche mit den verschiedenen "next Generation Node Basestations" (gNBs) bzw. eNBs verbunden sind.

Durch die 3G- bzw. 4G-Schnittstellen des IoT-Labors sowie eine ethernet-basierte Verbindung ist eine Kommunikation mit dem IoT-Anteil des Labors sichergestellt. Dies ermöglicht uns die Abbildung von mMTC-Szenarien. Durch die Bereitstellung über die 5G-Infrastruktur sind allerdings auch Szenarien im Bereich "Ultra-reliable and Low Latenz Communication" (uRLLC) für uns und unsere Partner abbildbar.

Ziele

Ziel ist es, im Bereich 5G die IT-Sicherheit in mMTC-Szenarien zu untersuchen flexibel anpassbare Infrastruktur flexibel bereitzustellen. Diese Laborumgebung kann unter anderem für die Untersuchung der Detektierbarkeit von anormal agierender 5G-Kerninfrastruktur oder zur Untersuchung und Optimierung von "Software Defined Networking" (SDN) Ansätzen in 5G-Kernnetzen herangezogen werden .

In einem nächsten Schritt soll die Infrastruktur eine noch zu definierende Anbindung an die Cyberrange erhalten. Somit wäre die Abbildung von Angriffs- und Verteidigungs-Szenarien zum Schutz von 5G-Netzen und IoT-Devices in der Cyberrange auf real existierender Hardware möglich.