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\begin{otherlanguage}{ngerman}
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\chapter*{Kurzzusammenfassung}
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\addcontentsline{toc}{chapter}{Kurzzusammenfassung}
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\todo{Re-translate, manually check translation}
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\marginpar{This section is a machine-translated copy of the English abstract below.}
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Mit kryptografischen Fortschritten und Techniken wie der formalen Verifizierung, die zu immer sichererer Software
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führen, rückt die Hardwareebene in den Fokus der aktuellen Computersicherheitsforschung. Der Stand der Technik in
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der Hardwaresicherheit stützt sich jedoch oft noch auf den Einsatz mikroelektronischer Integration, um Sicherheit durch
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Verschleierung zu erreichen, anstatt aufgrundlegendere Sicherheitsgarantien. Manchmal wird auch Manipulationsschutz auf
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Systemebene eingesetzt, der jedoch aufgrund der hohen Kosten und der geringen Leistung von Geräten wie
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Hardware-Sicherheitsmodulen (HSMs) nach wie vor auf Nischenanwendungen beschränkt ist.
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In dieser Arbeit stellt Jan Götte das Inertial Hardware Security Module (IHSM) vor, eine neue Architektur für
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kostengünstige Hardware-Sicherheitsmodule, die einen hohen aktiven Manipulationsschutz bieten und gleichzeitig
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Rechenleistungen unterstützen, dieim Vergleich zu herkömmlichen HSMs viel größer, schwerer und leistungsstärker sind. In
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einem IHSM wird das kostspielige und schwer zu beschaffende Manipulationserkennungsgitter eines herkömmlichen HSM durch
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ein Mesh aus einfachen Leiterplatten ersetzt, das sich mit hoher Geschwindigkeitum die Nutzlast dreht. Da sich das Mesh
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dreht, kann es nicht manipuliert werden, und die Sicherheit herkömmlicher Mesh, die in maßgeschneiderten
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Fertigungsprozessen hergestellt werden, kann mit viel einfacheren und kostengünstigeren Konstruktionstechnikenerreicht
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werden. Die Dissertation präsentiert Lösungen für wichtige technische Herausforderungen bei der Konstruktion von IHSMs,
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darunter ein hochsymmetrischesplanares Induktionsspulendesign für die rotierende drahtlose Energieübertragung und ein
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hochpräzises Überwachungssystem für kostengünstige Sicherheitsgitter.
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Unter Anwendung der IHSM-Technologie schließt die Dissertation mit zwei Analysen von Anwendungsfällen, die durch die
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erhöhte Größe und Verlustleistungsfähigkeit von IHSMs ermöglicht werden. In der ersten Analyse wird ein IHSM-gesicherter
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Relaisknoten für Quantenschlüsselverteilungssysteme (QKD) vorgeschlagen, der deren praktische Implementierung über
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beliebige Entfernungen ermöglicht, wasaufgrund grundlegender physikalischer Einschränkungen vertrauenswürdige
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Relaisstationen erfordert. In der Studie werden IHSMs für solchehochsicheren QKD-Relais angepasst, indem der
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IHSM-Netzdurchgang mit einem sekundären manipulationssensitiven Netz gesichert wird. In diesem Aufbau wird
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ein Klammerdesign vorgeschlagen, das den Durchgang durch Glasfasern mit geringen Verlusten unterstützt.
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Der zweite vorgeschlagene Anwendungsfall passt ein IHSM-Gehäuse an die Anforderungen hinsichtlich Größe, Leistung und
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Wärmeableitung eines Hochleistungsservers an, um gemeinsam genutzte sichere Multiparty-Computing-Workloads (MPC) zu
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unterstützen. MPC ist in der Praxis durch Netzwerkbandbreite und Latenzbedingungen eingeschränkt, die ohne physisch
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sichere Knoten nicht vermieden werden können. Herkömmliche HSMskönnen MPC-Workloads nicht bedienen, da ihre
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kryptografische Leistung um viele Größenordnungen zu gering ist. Ein durch IHSM gesicherter MPC-Knoten umgeht diese
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Einschränkungen und eröffnet ein neues Leistungsspektrum.
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