Erster Challenge Prototyp: „Security by Design“

Wie lässt sich Sicherheit schon beim Design moderner Chips verankern? Mit der ersten Open Source Chip Design Challenge stellen wir „Security by Design“ in den Mittelpunkt und zeigen, wie Studierende praxisnah Lösungen für sicherheitskritische Anwendungen entwickeln können.

Die Einsatzzwecke moderner integrierter Schaltungen sind äußerst vielfältig: von kleinen Chips in Kreditkarten oder dem deutschen Personalausweis bis zu leistungsstarken Hochleistungsbeschleunigern für KI-Anwendungen. Jeder Einsatzzweck bringt eigene Anforderungen mit sich, die den Entwurfsprozess signifikant beeinflussen: Mal steht ein extrem niedriger Energieverbrauch im Vordergrund, etwa bei IoT-Sensoren, mal Rechenleistung oder Datendurchsatz, etwa in Netzwerktechnik oder Cloud-Infrastrukturen. Um diese Vielfältigkeit in unserem Chipdesign Wettbewerb abzubilden, wechselt jährlich das Fokusthema samt der damit verbundenen Aufgabenstellung.

Vom Konzept zur sicheren Hardware

In der ersten prototypischen Runde des Wettbewerbs soll es mit dem hochaktuellen Thema „Security by Design“ insbesondere um die Chipentwicklung für sicherheitskritische Anwendungen gehen. Sich bereits während des Entwicklungsprozesses möglicher Sicherheitsrisiken bewusst zu sein, ist im Bereich der Hardwareentwicklung besonders entscheidend – denn eine nachträgliche Anpassung ist meist mit hohen Kosten verbunden. Während in Softwareprojekten Schwachstellen häufig mittels eines wenig aufwendigen Updates geschlossen werden können, erfordert eine Schwachstelle in einem Hardwaredesign meist eine erneute Fertigung und den Austausch der betroffenen Geräte. „Security by Design“ bedeutet, bereits in der Entwurfsphase mögliche Angriffsszenarien zu berücksichtigen, insbesondere bei sicherheitskritischen Anwendungen.

Vom Entwurf zur industriellen Fertigung

Die Teilnehmenden des Wettbewerbs begegnen während der Bearbeitung der Aufgabenstellung verschiedenen Fragestellungen der Sicherheit moderner Chips. Ein besonderer Fokus liegt auf der Abwehr von Angriffen. Diese Kategorie von Angreifern verfügt über besonders ausgeprägte Fähigkeiten, um die Sicherheitsanforderungen des Produktes beispielsweise über statistische Analysen des datenabhängigen Stromverbrauches oder mittels gezielter Fehlerinjektionen während sensibler Berechnungen zu verletzen. Um solche Angriffsvektoren zu vermeiden, sind spezifische Gegenmaßnahmen erforderlich, welche als Teil des Wettbewerbes erarbeitet werden sollen.

Die besten Chip-Design-Entwürfe werden prämiert und erhalten die Möglichkeit, industriell gefertigt und praxisnah getestet zu werden. So verbindet die Open Source Chip Design Challenge theoretisches Wissen mit realer Anwendung und zeigt, wie „Security by Design“ von Anfang an in die Entwicklung moderner Chips integriert werden kann.

Die erste Challenge startet im Wintersemester 2025/2026 an der Hochschule Rhein-Main, der Hochschule München und der Ruhr-Universität Bochum.

Text: Niklas Höher & Johanna Wallenborn