Wireless Physical-Layer Security Praktikum (142025 & 142026-SoSe2025)

Inhalt und Ziele:
Drahtlose Kommunikation spielt eine zentrale Rolle in IoT, Smart Homes, Industrie und sicherheitskritischen Bereichen wie Automotive, Kritischer Infrastruktur und Medizintechnik. In diesem Praktikum liegt der Fokus auf der physikalischen Schicht der Kommunikation, die sich damit beschäftigt, wie Daten mithilfe von elektromagnetischen Wellen übertragen werden.

Die Studierenden lernen verschiedene Angriffe auf drahtlose Systeme kennen und analysieren diese praktisch. Zu den behandelten Angriffstechniken gehören:

  • Jamming (Störsignale zur Beeinträchtigung der Kommunikation)

  • Replay-Angriffe (Wiederholung von aufgezeichneten Signalen zur Manipulation)

  • Relay-Angriffe (Verlängerung von Kommunikationswegen zur Umgehung von Sicherheitsmechanismen)

Zusätzlich werden Sicherheitsmechanismen auf physikalischer Ebene behandelt, darunter:

  • Informationstheoretisch sichere kanalbasierte Schlüsselableitung 

  • Geräte Fingerprinting

  • Virtual Proof of Reality (Physikalischer Integritätsschutz)

Die Studierenden arbeiten in Gruppen von bis zu drei Personen und wenden das theoretische Wissen praktisch an. Sie erhalten ein umfassendes Hardwareset mit Software-defined Radios (SDRs) wie dem HackRF, um Signale zu senden, zu empfangen und zu analysieren. Dabei kommen moderne Sensorik und branchentypische Software zum Einsatz, um eine präzise Analyse drahtloser Kommunikationssignale zu ermöglichen: Mit GNU Radio können die Studierenden eigene SDR-Anwendungen entwickeln und testen. Inspectrum, GQRX und Universal Radio Hacker werden eingesetzt, um Funksignale detailliert zu analysieren und deren Muster zu verstehen. In der abschließenden Veranstaltung wird zudem eine grundlegende Einführung in maschinelles Lernen gegeben, mit besonderem Fokus auf dessen Anwendung im Bereich der drahtlosen Sicherheit.

Das Praktikum richtet sich an Bachelor- und Masterstudierende, die sich für die Sicherheit drahtloser Kommunikation interessieren. Programmierkenntnisse, insbesondere in Python, sind von Vorteil. Das notwendige theoretische Wissen wird im Rahmen der Veranstaltung oder durch begleitendes Material vermittelt. Die Endnote ergibt sich aus mehreren praktischen Hausaufgaben, die über das Semester hinweg bearbeitet werden.

Semester: ST 2025