IT-Sicherheit / Informationstechnik

Transkript

1 Bachelor Studiengang IT-Sicherheit / Informationstechnik PO 13 Modulhandbuch Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik

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3 Inhaltsverzeichnis 1 Module Allgemeine Elektrotechnik Bachelorarbeit und Kolloquium Betriebssysteme Computernetze Diskrete Mathematik Einführung in die Kryptographie Einführung in die Kryptographie Einführung in die theoretische Informatik Grundlagenpraktikum ITS Industriepraktikum Informatik Informatik Informatik Kernfächer Kryptographie Mathematik Mathematik Netzsicherheit Netzsicherheit Nichttechnische Wahlfächer Praxistage Programmieren in C Rechnerarchitektur Systemsicherheit Systemtheorie Systemtheorie Tutorium Vertiefungspraktikum ITS Vertiefungsseminar ITS Veranstaltungen : Allgemeine Elektrotechnik 1 - Elektrische Netzwerke : Bachelor-Grundlagenpraktikum ITS : Bachelor-Projekt Embedded Smartcard Microcontrollers : Bachelor-Projekt Netz- und Datensicherheit : Bachelor-Seminar Aktuelle Themen der IT-Sicherheit 45 1

4 INHALTSVERZEICHNIS : Bachelor-Seminar Embedded Security : Bachelor-Seminar Kryptographie und Algorithmen : Bachelor-Seminar Netz- und Datensicherheit : Bachelor-Seminar Sichere Hardware : Bachelor-Vertiefungspraktikum Security Appliances : Bachelor-Vertiefungspraktikum zur Hackertechnik : Bachelorarbeit ITS : Betriebssysteme : Computernetze : Digitale Forensik : Diskrete Mathematik : Einführung in die asymmetrische Kryptanalyse : Einführung in die Kryptographie : Einführung in die Kryptographie : Einführung in die theoretische Informatik : Elliptische Kurven und Kryptographie : Implementierung kryptographischer Verfahren : Industriepraktikum ITS : Informatik 1 - Programmierung : Informatik 2 - Algorithmen und Datenstrukturen : Informatik 3 - Digitaltechnik : Kolloquium ITS : Kryptographie auf hardwarebasierten Plattformen : Kryptographie : Mathematik : Mathematik : Netzsicherheit : Netzsicherheit : Nichttechnische Veranstaltungen : Praxistage : Programmieren in C : Rechnerarchitektur : Systemsicherheit : Systemtheorie 1 - Grundgebiete : Systemtheorie 2 - Signaltransformation : Tutorium : XML- und Webservice-Sicherheit

5 Kapitel 1 Module 3

6 KAPITEL 1. MODULE 1.1 Allgemeine Elektrotechnik 1 Nummer: Kürzel: AllgemeineET1 Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Ilona Rolfes Arbeitsaufwand: 150 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen) Leistungspunkte: 5 Ziele: Die Studierenden beherrschen die Grundlagen und Gesetze zur Berechnung von Strömen und Spannungen in elektrischen Gleich- und Wechselstromkreisen. Sie haben die Fähigkeit, elektrische Netzwerke zu analysieren, mathematisch korrekt zu beschreiben und umzuwandeln. Sie haben die Grundlagen der komplexen Wechselstromrechnung verstanden und können diese auf praktische Beispiele anwenden. Inhalt: Lineare Gleichstromschaltungen: Zählpfeile; Strom- und Spannungsquellen; Die Kirchhoffschen Gleichungen; einfache Widerstandsnetzwerke (Spannungsteiler, Stromteiler); reale Strom- und Spannungsquellen; Wechselwirkungen zwischen Quelle und Verbraucher (Zusammenschaltung von Spannungsquellen, Leistungsanpassung, Wirkungsgrad); Superpositionsprinzip; Analyse umfangreicher Netzwerke. Übergang zu zeitabhängigen Strom und Spannungsformen: Übersicht sowie Einführung verschiedener Kenngrößen (Mittelwert, Gleichrichtwert, Effektivwert, Maximalwert, Spitzenwert, Spitze-Spitze-Wert, Schwingungsbreite). Wechselstrom und Wechselspannung: Das Zeigerdiagramm; Komplexe Wechselstromrechnung; Beschreibung konzentrierter RLC Bauelemente und idealer Quellen; Einführung der Ortskurven; Berechnung einfacher Wechselstromkreise über die komplexe Ebene; Energie und Leistung bei Wechselspannung; Leistungsanpassung. Analyse von Netzwerken: Maschenstromverfahren; Knotenpotenzialverfahren. Einführung zu Zweitoren: Torbedingung; Zweitorgleichungen in Matrixform (Impedanz-, Admittanz-, Hybrid-, Kettenform); Zweitoreigenschaften (Reziprozität, Symmetrie); Matrizen elementarer Zweitore. Prüfungsform: siehe Lehrveranstaltungen Veranstaltungen: : Allgemeine Elektrotechnik 1 - Elektrische Netzwerke 4 SWS (S.38) 4

7 KAPITEL 1. MODULE 1.2 Bachelorarbeit und Kolloquium Nummer: Kürzel: BA-ITS Verantwortlicher: Studiendekan ITS Arbeitsaufwand: 450 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen) Leistungspunkte: 15 Ziele: Die Studierenden beherrschen die Grundkenntnisse der wissenschaftlichen Arbeit, der Projektorganisation und der Präsentation wissenschaftlicher Ergebnisse. Inhalt: Lösung einer wissenschaftlichen Aufgabe unter Anleitung. Teilnahme an 5 Kolloquiumsvorträgen über die Ergebnisse von Bachelorarbeiten in der Fakultät ET & IT. Präsentation der eigenen Ergebnisse der Bachelorarbeit im Kolloquium. Prüfungsform: siehe Lehrveranstaltungen Veranstaltungen: : Bachelorarbeit ITS (S.58) : Kolloquium ITS (S.87) 5

8 KAPITEL 1. MODULE 1.3 Betriebssysteme Nummer: Kürzel: betriebssysteme Verantwortlicher: Prof. Dr. Jörg Schwenk Arbeitsaufwand: 150 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen) Leistungspunkte: 5 Ziele: Die Studierenden haben ein solides Grundverständnis von modernen Betriebssystemen, ihrer Funktion und ihrer Implementierung. Inhalt: Es werden die wichtigsten Grundlagen zu Betriebssystemen vorgestellt. Dazu gehören zum Beispiel: * Betriebssystemkonzepte * Prozesse und Threads, Interprozesskommunikation * Scheduling-Mechanismen * Speicherverwaltung, Speicherabstraktionen, Paging * Dateisysteme * Eingabe- und Ausgabeverwaltung * Algorithmen zur Vermeidung von Deadlocks * Grundlagen der Sicherheit von Betriebssystemen Gegen Ende der Vorlesung werden (wenn die Zeit es erlaubt) speziellere Themen behandelt, wie zum Beispiel Multimedia-Betriebssysteme, Multiprozessorsysteme, oder Entwurf von Betriebssystemen. Ergänzend zur Vorlesung werden Übungsaufgaben gestellt und in der Übungsstunde besprochen. Um den Bezug zu modernen Betriebssystemen (aktuellen Versionen von Linux, Windows, und Mac OS) herzustellen, werden alle Themen an praktischen Beispielen illustriert. Dies ermöglicht es den Studierenden, die in der Vorlesung besprochenen Themen praktisch nachzuvollziehen. Prüfungsform: siehe Lehrveranstaltungen Veranstaltungen: : Betriebssysteme 4 SWS (S.59) 6

9 KAPITEL 1. MODULE 1.4 Computernetze Nummer: Kürzel: CN Verantwortlicher: Prof. Dr. Jörg Schwenk Arbeitsaufwand: 150 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen) Leistungspunkte: 5 Ziele: Die Studierenden haben ein solides Grundverständnis darüber, wie moderne Computernetze funktionieren. Inhalt: Es wird eine Einführung in grundlegende Protokolle und Anwendungen von Computernetzen gegeben. Der Schwerpunkt liegt auf Standard- Protokollen und -Algorithmen, wie sie in modernen Computernetzen (zum Beispiel im Internet) eingesetzt werden. Anhand eines Schichtenmodells werden die wichtigsten Grundlagen vorgestellt und analysiert. Dazu gehören zum Beispiel DNS und HTTPS im Application Layer, TCP und UDP im Transport Layer, IPv4/IPv6 und Routing Algorithmen im Network Layer, ARP und CSMA/CD im Link Layer. Durchgängig werden dabei auch Sicherheitsfragen betrachtet, denn Sicherheit ist ein wichtiges Problem von Computernetzen. Gegen Ende werden (wenn die Zeit es erlaubt) speziellere Themen behandelt. Dies kann zum Beispiel ein Überblick über drathtlose und mobile Netzwerke sein, oder die genauere Betrachtung von Multimedia-Netzen. Prüfungsform: siehe Lehrveranstaltungen Veranstaltungen: : Computernetze 4 SWS (S.61) 7

10 KAPITEL 1. MODULE 1.5 Diskrete Mathematik Nummer: Kürzel: DiMa Verantwortlicher: Dekan Arbeitsaufwand: 240 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen) Leistungspunkte: 8 Ziele: Ein allgemeines Lernziel ist der professionelle Umgang mit abstrakten, diskreten Strukturen. Dazu gehört die Fähigkeit, konkrete Problemstellungen mit solchen Strukturen zu modellieren und scharfsinnige Schlussfolgerungen aus gegebenen Informationen zu ziehen (Anwendung kombinatorischer Schlussweisen). Dazu gehört weiterhin ein Verständnis für grundlegende algorithmische Techniken, und die Analyse von Algorithmen. In den einzelnen Abschnitten der Vorlesung werden die jeweils grundlegenden Konzepte (in Kombinatorik, Graphtheorie, elementarer Zahlentheorie und elementarer Wahrscheinlichkleitstheorie) erworben. Es wird die intellektuelle Fähigkeit geschult, die logischen Zusammenhänge zwischen den Konzepten zu überblicken,und versteckte Anwendungsmöglichkeiten zu erkennen. Inhalt: Die Diskrete Mathematik beschäftigt sich mit endlichen Strukturen. Die Vorlesung gliedert sich in 5 Abschnitte. Abschnitt 1 ist der Kombinatorik gewidmet. Insbesondere werden grundlegende Techniken vermittelt, um sogenannte Zählprobleme zu lösen. In Abschnitt 2 beschäftigen wir uns mit der Graphentheorie. Graphen werden zur Modellierung von Anwendungsproblemen benutzt. Wir behandeln Techniken zur Graphenexploration und weitere ausgesuchte Graphenprobleme. Abschnitt 3 vermittelt Grundkenntnisse in elementarer Zahlentheorie und endet mit einem Ausblick auf kryptographische Anwendungen. Grundlegende Designtechniken für effiziente Algorithmen bilden das zentrale Thema von Abschnitt 4. Daneben geht es auch um das Aufstellen und Lösen von Rekursionsgleichungen. Abschnitt 5 liefert eine Einführung in die Wahrscheinlichkeitstheorie mit Schwergewicht auf diskreten Wahrscheinlichkeitsräumen. Prüfungsform: siehe Lehrveranstaltungen Veranstaltungen: : Diskrete Mathematik 6 SWS (S.65) 8

11 KAPITEL 1. MODULE 1.6 Einführung in die Kryptographie 1 Nummer: Kürzel: EinfKrypto1 Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Christof Paar Arbeitsaufwand: 150 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen) Leistungspunkte: 5 Ziele: Die Studierenden haben ein Verständnis über die wichtigsten symmetrischen Verschlüsselungsverfahren in der Praxis und Grundlagen der asymmetrischen Kryptographie. Darüberhinaus kennen sie die Denkweisen der modernen Kryptographie. Inhalt: In der Vorlesung werden zunächst einige grundlegende Begriffe der Kryptographie und Datensicherheit erläutert. Nach der Vorstellung einiger historischer Verschlüsselungsverfahren werden Stromchiffren behandelt. Den Hauptteil der Vorlesung bilden Blockchiffren und deren Anwendung. Als bedeutender Vertreter der symmetrischen Verfahren werden der Data Encryption Standard (DES) und der Advanced Encryption Standard (AES) behandelt. Gegen Ende der Vorlesung wird das Prinzip der asymmetrische Kryptographie sowie das in der Praxis wichtiste asymmetrischer Verfahren, der RSA-Algorithmus, vorgestellt. Neben den kryptographischen Algorithmen werden die notwendigen mathematischen Grundlagen (u.a. Ringe ganzer Zahlen, Euklidscher Algorithmus, endliche Körper) eingeführt. Prüfungsform: Übungen, Klausur Veranstaltungen: : Einführung in die Kryptographie 1 4 SWS (S.69) 9

12 KAPITEL 1. MODULE 1.7 Einführung in die Kryptographie 2 Nummer: Kürzel: EinfKrypto2 Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Christof Paar Arbeitsaufwand: 150 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen) Leistungspunkte: 5 Ziele: Die Studierenden haben ein Verständnis der für die Praxis wichtigsten asymmetrischen Verschlüsselungsverfahren sowie den Einsatz von Krypto-Primitiven für die Realisierung von Sicherheitsdiensten. Inhalt: Einen wichtigen Teil der Vorlesung bilden asymmetrische kryptographische Verfahren basierend auf dem diskreten Logarithmusproblem. Es werden hier der Schlüsselaustausch nach Diffie-Hellman, die Elgamal- Verschlüsselung und Verfahren mit elliptischen Kurven behandelt. Nachfolgend werden Schemata und Protokolle basierend auf symmetrischen und asymmetrischen Primitiven entwickelt. Behandelt werden: Digitale Signaturen, Message Authentication Codes (MACs), Hash-Funktionen, Zertifikate, Protokolle zum Schlüsselaustausch sowie Sicherheitsdienste. Prüfungsform: Übungsaufgaben, Klausur Veranstaltungen: : Einführung in die Kryptographie 2 4 SWS (S.71) 10

13 KAPITEL 1. MODULE 1.8 Einführung in die theoretische Informatik Nummer: Kürzel: EinfTheoInf Verantwortlicher: Prof. Dr. Alexander May Arbeitsaufwand: 180 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen) Leistungspunkte: 6 Ziele: Der professionelle Umgang mit abstrakten, diskreten Strukturen wird beherrscht. Dazu gehört die Fähigkeit, konkrete Problemstellungen mit solchen Strukturen zu modellieren, und scharfsinnige Schlussfolgerungen aus gegebenen Informationen zu ziehen. Dazu gehört weiterhin ein Verständnis für grundlegende algorithmische Techniken und die Analyse von Algorithmen. Die jeweils grundlegenden Konzepte (in Kombinatorik,Graphtheorie, elementarer Zahlentheorie und elementarer Wahrscheinlichkeitstheorie) wurden erworben. Die intellektuelle Fähigkeit, die logischen Zusammenhänge zwischen den Konzepten zu überblicken, und versteckte Anwendungsmöglichkeiten zu erkennen, wurde geschult. Inhalt: Es wird eine Einführung in die Kodierungstheorie und in die Theorie der Berechenbarkeit gegeben. Themenübersicht: Turingmaschine Komplexitätsklassen P und NP Polynomielle Reduktion Quadratische Reste Eindeutig entschlüsselbare Codes Kompakte und optimale Codes Lineare und duale Codes Prüfungsform: siehe Lehrveranstaltungen Veranstaltungen: : Einführung in die theoretische Informatik 5 SWS (S.73) 11

14 KAPITEL 1. MODULE 1.9 Grundlagenpraktikum ITS Nummer: Kürzel: PrakITS Verantwortlicher: Prof. Dr. Jörg Schwenk Arbeitsaufwand: 90 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen) Leistungspunkte: 3 Ziele: Die Studierenden kennen praktische Aspekte der IT-Sicherheit sowie der (Un-)Sicherheit konkreter Verfahren und Produkte. Inhalt: In 10 Versuchen und 2 Ersatzversuchen wird eine praktische Einführung in die IT-Security gegeben. Jeder Versuch muss anhand eines Handouts vorbereitet werden, und eine kurze Versuchsauswertung muss abgegeben werden. Die Themen umfassen zur Zeit (Anpassungen aufgrund aktueller Entwicklungen sind möglich): GnuPG (PGP) zum Verschlüsseln und Signieren verwenden Protokollanalyse mit Ethereal Benutzung der Tools Nessus und nmap zur Sicherheitsuntersuchung Group Key Agreement Cryptography with Bouncy Castle Firewalls Voice over IP (VoIP) OpenSSL und Zertifikate Kerberos Server aufsetzen Buffer Overflow Attacken Web Services Security Spoofing Angriffe Angriffe in geswitchten Netzwerken (ettercap) Sicheres CGI-Scripting mit Perl XML Verschlüsselung und Signatur Sicherheit / SMIME Prüfungsform: siehe Lehrveranstaltungen Veranstaltungen: : Bachelor-Grundlagenpraktikum ITS 3 SWS (S.40) 12

15 KAPITEL 1. MODULE 1.10 Industriepraktikum Nummer: Kürzel: IndPrak-ITS Verantwortlicher: Studiendekan ITS Arbeitsaufwand: 450 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen) Leistungspunkte: 15 Ziele: Nach der Praktikantentätigkeit haben die Studierenden u.a. Einblicke in die betrieblichen Arbeitsweisen und Sozialstrukturen gewonnen. Sie haben Konstruktions-, Entwurfs- und Entwicklungsmethoden, mit Verfahrensund Betriebsaufgaben, sowie mit industriellen Produktionseinrichtungen kennengelernt. Kommunikative und soziale Schlüsselqualifikationen sind aus dem Umgang mit Vorgesetzten und Teammitgliedern bekannt. Inhalt: Die berufsbezogene Tätigkeit in einem Industrieunternehmen, wobei unter Anleitung fachbezogene Probleme gehört werden, soll frühzeitig auf die Berufstätigkeit vorbereiten. Prüfungsform: siehe Lehrveranstaltungen Veranstaltungen: : Industriepraktikum ITS (S.79) 13

16 KAPITEL 1. MODULE 1.11 Informatik 1 Nummer: Kürzel: informatik1 Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Helmut Balzert Arbeitsaufwand: 150 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen) Leistungspunkte: 5 Ziele: Die Studierenden haben einen systematischen Überblick über Prinzipien, Methoden, Konzepte und Notationen des Programmierens im Kleinen, und seine Einordnung in die verschiedenen Kontexte. Dieses Wissen - verbunden mit den praktischen Übungen am Computersystem - befähigt die Studierenden, professionell effiziente Programme problemgerecht zu entwickeln, zu analysieren, zu überprüfen, adäquat in der UML (Unified Modeling Language) zu beschreiben und in die Programmiersprache Java zu transformieren, zu übersetzen und bzw. darin auszuführen. Inhalt: 14 Basiskonzepte Variablen, Konstanten, einfache Typen Zuweisung, Ausdrücke Anweisungen, Konsolen-E/A Einfaches Testen Kontrollstrukturen Sequenz Auswahl Wiederholung Schachtelung Ausnahmebehandlung Mehrfachverwendung Prozeduren Funktionen Rekursion Basiskonzepte der Objektorientierung Objekte Klassen Konstruktoren Generalisierung Vererbung

17 KAPITEL 1. MODULE Prüfungsform: siehe Lehrveranstaltungen Veranstaltungen: : Informatik 1 - Programmierung 4 SWS (S.80) 15

18 KAPITEL 1. MODULE 1.12 Informatik 2 Nummer: Kürzel: informatik2 Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Helmut Balzert Arbeitsaufwand: 150 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen) Leistungspunkte: 5 Ziele: Die Studierenden haben einen systematischen Überblick über Prinzipien, Methoden, Konzepte und Notationen des Programmierens im Kleinen, und seine Einordnung in die verschiedenen Kontexte. Dieses Wissen - verbunden mit den praktischen Übungen am Computersystem - befähigt die Studierenden, professionell effiziente Programme problemgerecht zu entwickeln, zu analysieren, zu überprüfen, adäquat in der UML (Unified Modeling Language) zu beschreiben und in die Programmiersprache Java zu transformieren, zu übersetzen und bzw. darin auszuführen. Inhalt: 16 Basiskonzepte der Objektorientierung Polymorphismus Schnittstellen Assoziationen Assoziationen und Referenzen Mehrere Klassen Containerklassen GUI-Klassen Speicherklassen GUI-Programmierung GUI (AWT) Ereignisverarbeitung Grafikprogrammierung GUI (Swing) Dialog- und E/A-Gestaltung DB-Anbindung Tabellen und SQL JDBC Drei-Schichten-Modell Applet-Programmierung HTML und CSS Applet vs. Anwendung

19 KAPITEL 1. MODULE Algorithmen und Datenstrukturen Listen Bäume Prüfungsform: siehe Lehrveranstaltungen Veranstaltungen: : Informatik 2 - Algorithmen und Datenstrukturen 4 SWS (S.82) 17

20 KAPITEL 1. MODULE 1.13 Informatik 3 Nummer: Kürzel: informatik3 Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Jürgen Oehm Arbeitsaufwand: 150 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen) Leistungspunkte: 5 Ziele: Die Studierenden haben elementare Grundlagenkenntnisse aus den Bereichen Boolesche Algebra, Kostenoptimierung digitaler Schaltungen, Aufbau und die Wirkungsweisen von digitalen Grundschaltungen, Aufbau und Funktion von Basisfunktionalitäten aus denen sich z.b. ein Mikroprozessorsystem zusammensetzt (wie z.b. Zähler, Schieberegister, ALU, Bustreiber, Speicher). Weiterhin haben sie zentrale Kenntnisse über den inneren schaltungstechnischen Aufbau aktueller Logikfamilien, die besonderen Eigenschaften einer CMOS-Logik, die Skalierungseigenschaften von CMOS- Technologien und ihre Auswirkungen auf die elektrischen Eigenschaften logischer Schaltungen und Systeme. Mit diesem Wissen sind die Studierenden in der Lage, zukünftige Entwicklungen in den Integrationstechnologien, und damit in der Digitaltechnik bezüglich ihrer Möglichkeiten und Grenzen einzuschätzen. Inhalt: Historischer Rückblick, Motivation Digitaltechnik Boolesche Algebra Zahlendarstellungen, Rechenwerke, ALU Flankendetektoren, Flip-Flops (FFs) Teiler, Zähler, Schieberegister, Halbleiterspeicher Tools zur Logikanalyse Dioden-Logik, Dioden Transistor Logik, Transistor Transistor Logik, CMOS-Logik CMOS Technologie, Moore s Law CMOS Standard-Zellen Konzept Die Vorlesung beginnt mit den theoretischen Grundlagen der Schaltalgebra. Danach werden verschiedene Verfahren zur Vereinfachung von logischen Netzwerken vorgestellt. Die vereinfachten logischen Netzwerke gilt es dann auf der Basis der schaltungstechnischen logischen Grundfunktionen NAND, NOR und NOT in kostenoptimale logische Netzwerke zu überführen. Dabei wird der Begriff der Kosten sowohl unter dem Gesichtspunkt des Hardwareaufwands, als auch unter dem Gesichtspunkt der Summe der Gatterlaufzeiten in den Signalpfaden eingeführt. Der zweite Teil der Vorlesung 18

21 KAPITEL 1. MODULE beschäftigt sich mit den zentralen Eigenschaften der wichtigsten Logikfamilien. Voran gestellt werden zunächst die klassischen Logikfamilien (Dioden- Logik, Dioden-Transistor-Logik, Transistor-Transistor-Logik) in Verbindung mit ihren typischen Merkmalen. Vor dem Hintergrund des aktuellen Technologiefortschritts werden daran anschließend die zentralen Merkmale einer CMOS-Technologie, das Moore sche Gesetz, die Auswirkungen von Technologieskalierungen auf die Schaltzeiten der CMOS-Gatter, die CMOS- Logik und das CMOS-Standard-zellenkonzept vorgestellt. Der dritte Teil der Vorlesung beschäftigt sich mit den höherwertigen digitalen Funktionsgruppen. Dazu gehören z.b. Flipflops, Zähler, Schieberegister, Multiplexer/Demultiplexer, Rechenwerke/ALU und Speicher. Die Konzepte synchroner/asynchroner Taktsteuerungen und paralleler/sequentieller Datenverarbeitung werden in Verbindung mit den möglichen unterschiedlichen Architekturen der höherwertigen Funktionsgruppen diskutiert. Prüfungsform: siehe Lehrveranstaltungen Veranstaltungen: : Informatik 3 - Digitaltechnik 4 SWS (S.84) 19

22 KAPITEL 1. MODULE 1.14 Kernfächer Nummer: Kürzel: Kern-ITSBa13 Verantwortlicher: Studiendekan ITS Arbeitsaufwand: 450 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen) Leistungspunkte: 15 Ziele: Die Studierenden haben vertiefte Kenntnisse in einer Auswahl von Kerngebieten der IT-Sicherheit. Inhalt: Es sind Lehrveranstaltungen aus dem Katalog der Kernfächer auszuwählen. Prüfungsform: siehe Lehrveranstaltungen Veranstaltungen: : Digitale Forensik 4 SWS (S.63) : Einführung in die asymmetrische Kryptanalyse 4 SWS (S.67) : Elliptische Kurven und Kryptographie 4 SWS (S.75) : Implementierung kryptographischer Verfahren 4 SWS (S.77) : Kryptographie auf hardwarebasierten Plattformen 4 SWS (S.88) : XML- und Webservice-Sicherheit 4 SWS (S.120) 20

23 KAPITEL 1. MODULE 1.15 Kryptographie Nummer: Kürzel: kryptographie Verantwortlicher: Prof. Dr. Alexander May Arbeitsaufwand: 240 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen) Leistungspunkte: 8 Ziele: Die Studierdenden haben ein Verständnis der wesentlichen mathematischen Methoden und Verfahren, auf denen moderne kryptographische Verfahren beruhen. Die Tiefe der Behandlung der Verfahren geht deutlich über das in den vorhergehenden Veranstaltungen vermittelte Maß hinaus. Die Teilnehmer sind zur Analyse und dem Design aktueller und zukünftiger kryptographischer Methoden befähigt. Zudem weisen sie ein Bewusstsein für Methodik und Mächtigkeit verschiedenster Angriffsszenarien auf. Inhalt: Es wird eine Einführung in moderne Methoden der symmetrischen und asymmetrischen Kryptographie geboten. Dazu wird ein Angreifermodell definiert und die Sicherheit der vorgestellten Verschlüsselungs-, Hash- und Signaturverfahren unter wohldefinierten KomplexitŠtsannahmen in diesem Angreifermodell nachgewiesen. Themenübersicht: Sichere Verschlüsselung gegenüber KPA-, CPA- und CCA- Angreifern Pseudozufallsfunktionen und -permutationen Message Authentication Codes Kollisionsresistente Hashfunktionen Blockchiffren Konstruktion von Zufallszahlengeneratoren Diffie-Hellman Schlüsselaustausch Trapdoor Einwegpermutationen Public Key Verschlüsselung: RSA, ElGamal, Goldwasser- Micali, Rabin, Paillier Einwegsignaturen Signaturen aus kollisionsresistenten Hashfunktionen Random-Oracle Modell Prüfungsform: siehe Lehrveranstaltungen Veranstaltungen: : Kryptographie 6 SWS (S.90) 21

24 KAPITEL 1. MODULE 1.16 Mathematik 1 Nummer: Kürzel: Mathe1 Verantwortlicher: Dr. rer. nat. Mario Lipinski Arbeitsaufwand: 300 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen) Leistungspunkte: 10 Ziele: Die Studierenden beherrschen folgende mathematische Methoden zur Lösung ingenieurwissenschaftlicher Probleme und können diese anwenden: Eigenschaften reeller und komplexer Zahlen Elementare Eigenschaften der linearen Algebra Differential- und Integralrechnung für Funktionen von einer Veränderlichen Einfache gewöhnliche Differentialgleichungen Inhalt: Zunächst werden wichtige Eigenschaften reeller und komplexer Zahlen behandelt. Danach geht es um elementare Eigenschaften der linearen Algebra: Vektoren, Matrizen, Determinanten, Eigenwerte und Eigenvektoren. Der größte Teil der Vorlesung beschäftigt sich mit der Differential- und Integralrechnung für Funktionen von einer Veränderlichen: Konvergenz von Folgen und Reihen, elementare Funktionen, Potenzreihen, Grenzwerte, Stetigkeit, Differenzierbarkeit, Integralrechnung. Zum Schluss werden einfache gewöhnliche Differentialgleichungen, die in den Grundlagen der Elektrotechnik vorkommen, behandelt. Prüfungsform: siehe Lehrveranstaltungen Veranstaltungen: : Mathematik 1 8 SWS (S.92) 22

25 KAPITEL 1. MODULE 1.17 Mathematik 2 Nummer: Kürzel: Mathe2 Verantwortlicher: Dr. rer. nat. Mario Lipinski Arbeitsaufwand: 300 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen) Leistungspunkte: 10 Ziele: Die Studierenden beherrschen folgende mathematische Methoden zur Lösung ingenieurwissenschaftlicher Probleme und können diese anwenden: Differenzialrechnung für Funktionen von mehreren Variablen Orthonormalsysteme, insbesondere Fourierreihen Integralrechnung für Funktionen von mehreren Variablen Eigenschaften der Laplace- und Fouriertransformation Inhalt: Das erste Kapitel behandelt die Differenzialrechnung für Funktionen von mehreren Variablen. Im zweiten Kapitel geht es um Orthonormalsysteme, insbesondere Fourierreihen. Das nächste Kapitel behandelt die Integralrechnung für Funktionen von mehreren Variablen, insbesondere Volumenintegrale, Kurvenintegrale, Flächenintegrale, und die für die Anwendung wichtigen Integralsätze. Im letzten Kapitel geht es um Eigenschaften der Laplace- und Fouriertransformation, die wichtige Hilfsmittel der Elektrotechnik sind. Prüfungsform: siehe Lehrveranstaltungen Veranstaltungen: : Mathematik 2 8 SWS (S.96) 23

26 KAPITEL 1. MODULE 1.18 Netzsicherheit 1 Nummer: Kürzel: netzsicherheit1 Verantwortlicher: Prof. Dr. Jörg Schwenk Arbeitsaufwand: 150 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen) Leistungspunkte: 5 Ziele: Die Studierenden haben ein Verständnis für alle technischen Aspekte der Netzsicherheit. Es ist klar, dass Kryptographie allein nicht ausreicht. Die Studierenden können eigenständige Überlegungen zur Verbesserung der Sicherheit anstellen. Inhalt: Kryptographie wird eingesetzt, um die Vertraulichkeit und Integrität von Daten zu schützen, die über Datennetze übertragen werden. Hierbei werden sowohl symmetrische Verfahren (Pay-TV, Mobil-funk, WLAN), als auch asymmetrische bzw. hybride Verfahren ( , WWW, VPN) eingesetzt. In der Vorlesung werden konkrete kryptographische Systeme zur Absicherung von Netzen betrachtet, und von allen Seiten auf ihre Sicherheit hin beleuchtet. Dies umfasst folgende Themen: Broadcast Encryption (Pay-TV-Systeme, DVD-Verschlüsselung), Mobilfunk (GSM, UMTS), WLAN (IEEE ), Firewalls, IDS, Malware, Web Services (XML Security, Microsoft Passport, WS- Security). Neben den Systemen selbst werden dabei auch publizierte Angriffe auf diese Systeme besprochen; die Studenten werden aufgefordert, selbst wissenschaftliche Überlegungen zur Verbesserung der Sicherheit anzustellen. Prüfungsform: siehe Lehrveranstaltungen Veranstaltungen: : Netzsicherheit 1 4 SWS (S.99) 24

27 KAPITEL 1. MODULE 1.19 Netzsicherheit 2 Nummer: Kürzel: netzsicherheit2 Verantwortlicher: Prof. Dr. Jörg Schwenk Arbeitsaufwand: 150 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen) Leistungspunkte: 5 Ziele: Die Studierenden haben ein Verständnis für alle technischen Aspekte der Netzsicherheit. Es ist klar, dass Kryptographie allein nicht ausreicht. Die Studierenden können eigenständige Überlegungen zur Verbesserung der Sicherheit anstellen. Inhalt: Kryptographie wird eingesetzt, um die Vertraulichkeit und Integrität von Daten zu schützen, die über Datennetze übertragen werden. Hierbei werden sowohl symmetrische Verfahren (Pay-TV, Mobil-funk, WLAN), als auch asymmetrische bzw. hybride Verfahren ( , WWW, VPN) eingesetzt. In der Vorlesung werden konkrete kryptographische Systeme zur Absicherung von Netzen betrachtet, und von allen Seiten auf ihre Sicherheit hin beleuchtet. Dies umfasst folgende Themen: OpenPGP, S/MIME, SSL, DNSSEC, VPN (IPSec, PPTP, IP Multicast), Web Services (XML Security, Microsoft Passport, WS-Security). Neben den Systemen selbst werden dabei auch publizierte Angriffe auf diese Systeme besprochen; die Studenten werden aufgefordert, selbst wissenschaftliche Überlegungen zur Verbesserung der Sicherheit anzustellen. Prüfungsform: siehe Lehrveranstaltungen Veranstaltungen: : Netzsicherheit 2 4 SWS (S.101) 25

28 KAPITEL 1. MODULE 1.20 Nichttechnische Wahlfächer Nummer: Kürzel: ntwafa-its Verantwortlicher: Studiendekan ITS Arbeitsaufwand: Mindestens 270 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen) Leistungspunkte: 9 Ziele: Innerhalb des Moduls setzen die Studierenden entsprechend ihrer Interessen verschiedene Schwerpunkte. Dafür steht Ihnen das breite Angebot der ganzen Universität zur Verfügung. Sie beherrschen entsprechend ihrer Auswahl verschiedene Schlüsselqualifikationen. Inhalt: Die nichttechnischen Wahlfächer erweitern die Soft Skills. Z.B. wird die englische Fachsprache verbessert, in die Grundlagen der Rechtswissenschaften eingeführt oder Grundkenntnisse der Betriebswirtschaft vermittelt. Bei der Auswahl haben die Studierenden die Möglichkeit eine Auswahl entsprechend der eigenen Interessen zu treffen. Prüfungsform: siehe Lehrveranstaltungen Veranstaltungen: : Nichttechnische Veranstaltungen (S.103) 26

29 KAPITEL 1. MODULE 1.21 Praxistage Nummer: Kürzel: praxistage Verantwortlicher: Dekan Arbeitsaufwand: 30 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen) Leistungspunkte: 1 Ziele: Während der Praxistage haben alle Studienanfänger in ihrem ersten Studiensemester gelernt, gemeinsam an einer Aufgabe zu arbeiten: Die Programmierung humanoider Roboter. In der Veranstaltung haben die Teilnehmer die Vielfalt des technisch Möglichen entdeckt und können erste eigene Ideen verwirklichen. Neben den Programmierkenntnissen wurden auch ihr konzeptionelle Arbeitsvermögen, die eigene Kreativität und Teamfähigkeit geschult. Inhalt: An der Veranstaltung Praxistage nehmen alle Erstsemester der Bachelor-Studiengänge Elektrotechnik und Informationstechnik und IT- Sicherheit / Informationstechnik teil. Im Rahmen der dreitägigen Lehrveranstaltung treten die Studierenden in 2er-Gruppen gegeneinander an. Jede Gruppe arbeitet mit einem Roboter Robonova I, dessen 16 Servomotoren vielseitige Bewegungen ermöglichen. Die Aufgabe der Teilnehmer ist es, gemeinschaftlich Ideen zu entwickeln und diese anschließend über eine geeignete Programmierung umzusetzen. Das Wettbewerbsverfahren besteht aus einem Pflichtteil und einer Kür. Zunächst soll es darum gehen, eine vorgegebene Aufgabe zu erfüllen, in einem zweiten Schritt folgt eine freie Kombination von Bewegungsfolgen. Hier sind der Phantasie der Gruppe keine Grenzen gesetzt. Prüfungsform: siehe Lehrveranstaltungen Veranstaltungen: : Praxistage 1 SWS (S.105) 27

30 KAPITEL 1. MODULE 1.22 Programmieren in C Nummer: Kürzel: progc Verantwortlicher: Dekan Arbeitsaufwand: 90 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen) Leistungspunkte: 3 Ziele: Die Studierenden beherrschen die grundlegenden Sprachkonstrukte von C mit Betonung der prozeduralen Betrachtungsweise und haben ein Verständnis für die Sicherheitsproblematik von C. Inhalt: Von der Maschinensprache zu C. Als zweite Programmiersprache (nach Java in den Grundlagen der Informatik) soll hier die Sprache ANSI-C (nicht C++) eingeführt werden. C eignet sich insbesondere dazu, hardwarenah zu programmieren. Darüber hinaus findet sich die Syntax von C in vielen anderen Sprachen (z.b. der PHP-Skriptsprache) in ähnlicher Form wieder. Behandelt werden: Die Struktur von C-Programmen Variablen und Datentypen in C Bildschirm Ein-/Ausgabe Kontrollstrukturen Funktionen Programmierstil, Programmierrichtlinien Felder und Zeichenketten Ausdrücke Arbeiten mit Dateien Strukturen, Aufzählungstypen Zeiger Speicherklassen Vertiefung einiger Themen Prüfungsform: siehe Lehrveranstaltungen Veranstaltungen: : Programmieren in C 3 SWS (S.107) 28

31 KAPITEL 1. MODULE 1.23 Rechnerarchitektur Nummer: Kürzel: rechnerarchitektur Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Michael Hübner Arbeitsaufwand: 150 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen) Leistungspunkte: 5 Ziele: Die Studierenden kennen Zusammenhänge und haben Detailkenntnisse zum Aufbau, zu Komponenten und zur Funktionsweise moderner Computersysteme in Hard- und Software. Damit verfügen sie über die Basis, sowohl in der Computertechnik selbst, als auch in deren Anwendungsbereichen wie z.b. den eingebetteten Systemen, Computerkomponenten und -systeme auslegen und entwickeln zu können. Die Teilnehmer dieser Veranstaltung beherrschen die grundsätzliche Arbeitsweise von Prozessoren und deren Mikroarchitektur (z.b. Pipelinestufen, Befehlsabarbeitung, auflösen von Pipelinekonflikten etc.). Inhalt: Ausgehend von grundlegenden Computerstrukturen (Von-Neumann-Archi- tektur, SISD, SIMD, MIMD) werden grundlegende Fähigkeiten zum anforderungsgerechten Entwurf und zur anwendungsbezogenen Realisierung von Computersystemen vermittelt. Konkrete Beispiele heutiger Computer für unterschiedliche Anwendungsfelder (8051, Pentium, Core, Ultra Sparc III) runden die generellen Wissensinhalte ab. Einen besonderen inhaltlichen Schwerpunkt bildet die tiefgehende Erklärung sowie Programmierung der Mikroarchitekturebene als Ergänzung zu anderen Lehrveranstaltungen im Bereich der Informatik / Computertechnik (Programmiersprachen, Eingebettete Prozessoren). Prüfungsform: siehe Lehrveranstaltungen Veranstaltungen: : Rechnerarchitektur 4 SWS (S.109) 29

32 KAPITEL 1. MODULE 1.24 Systemsicherheit Nummer: Kürzel: systemsicherheit Verantwortlicher: Prof. Dr. Thorsten Holz Arbeitsaufwand: 150 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen) Leistungspunkte: 5 Ziele: Die Studierenden beherrschen wichtige theoretische und praktische Aspekte von Sicherheitsprotokollen. Sie sind in die Lage, die Sicherheit gegebener Protokolle zu analysieren, Schwachstellen im Design aufzudecken sowie selbständig neue Protokolle zu entwickeln. Darüber hinaus haben sie grundlegende Kenntnisse aus dem Bereich der Systemsicherheit wie beispielsweise Anonymität, Privatsphäre, Zugriffskontrolle und physische Sicherheit. Inhalt: Im Rahmen dieses Moduls werden grundlegende Sicherheitsdefinitionen, Sicherheitsziele, Vertrauensmodelle, Klassifizierung möglicher Angriffe, wesentliche Sicherheitsaspekte für kryptographische Primitiven, sowie für die Systemsicherheit wichtige Protokollprimitive behandelt. Ferner werden wichtige Protokolle für Authentikation und Schlüsselaustausch bzw. - transport, und deren Sicherheitsaspekte diskutiert und deren Einsatz in verschiedenen, gängigen Internet-Sicherheitsprotokollen betrachtet. Prüfungsform: siehe Lehrveranstaltungen Veranstaltungen: : Systemsicherheit 4 SWS (S.111) 30

33 KAPITEL 1. MODULE 1.25 Systemtheorie 1 Nummer: Kürzel: system1 Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Rainer Martin Arbeitsaufwand: 150 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen) Leistungspunkte: 5 Ziele: Die Studierenden beherrschen die wesentlichen Grundlagen der Systemtheorie. Sie kennen die mathematische Beschreibung von Signalen und Systemen im Zeitbereich und deren wesentliche Merkmale. Sie kennen die Grundlagen der Wahrscheinlichkeitsrechnung und können mit diskreten und kontinuierlichen Zufallsvariablen rechnen. Sie verstehen die Grundbegriffe der Informationstheorie und können diese anwenden. Inhalt: 1. Signale und Systeme Signale, Kenngrößen und Eigenschaften von Signalen, Elementare Operationen, Signalsynthese und Signalanalyse, periodischer Signale, Analog-Digital und Digital-Analog Umsetzung, Systeme 2. Einführung in die Wahrscheinlichkeitsrechnung Einführung und Definitionen, Mehrstufige Zufallsexperimente, Diskrete Zufallsvariablen, Kontinuierliche Zufallsvariablen 3. Grundbegriffe der Informationstheorie Grundlegende Fragestellungen der Informationstheorie, Entropiebegriffe, Anwendungen Prüfungsform: siehe Lehrveranstaltungen Veranstaltungen: : Systemtheorie 1 - Grundgebiete 4 SWS (S.113) 31

34 KAPITEL 1. MODULE 1.26 Systemtheorie 2 Nummer: Kürzel: system2 Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Aydin Sezgin Arbeitsaufwand: 180 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen) Leistungspunkte: 6 Ziele: Die Systemtheorie, d.h. eine weitgehend allgemeine mathematische Beschreibung der Signaldarstellung, der Signalverarbeitung und -übertragung in Systemen und die entsprechende Beschreibung der Systeme selbst, bilden die wesentlichen Lerninhalte. Die Studierenden kennen die grundlegenden Methoden zur Beschreibung und Analyse von analogen und digitalen Systemen, sowie den Aufbau von grundlegenden Schaltungen zur analogen und digitalen Signalverarbeitung. Sie sind in der Lage, alle Aufgaben im Zusammenhang mit der Analyse und der Interpretation von linearen und zeitinvarianten analogen und zeitdiskreten (digitalen) Systemen zu verstehen und zu lösen. Inhalt: Bevor ein Ingenieur ein System entwickeln kann, das beispielsweise dem Austausch von Informationen über größere Entfernungen dienen soll, muss geklärt werden, mit welcher Art von Signalen ein solcher Austausch überhaupt möglich ist. Mathematische Modelle für die Signale und für die die Signale verarbeitenden Systeme werden in dem Modul vermittelt. Konkret werden behandelt: Einführung Grundbegriffe zu Signalen und Systemen: Linearität und Zeitinvarianz: LTI-Systeme, Kausalität und Stabilität. Kontinuierliche und diskrete Signale Reelle/komplexe, symmetrische, periodische, begrenzte und beschränkte Signale Diskontinuierliche und schwingungsförmige Elementarsignale und deren Eigenschaften Klassifikation von Signalen. Diskrete LTI-Systeme Bestimmung des Übertragungsverhaltens mittels z-transformation Übertragungsverhalten im Zeitbereich: Diskrete Faltung Übertragungsfunktion, Impulsantwort, Grundstrukturen Eigenschaften: Stabilität, Eigenfunktionen, IIR- und FIR- Systeme Anfangswertprobleme. Die z-transformation, zeitdiskrete und disrete Fourier-Transformation 32

35 KAPITEL 1. MODULE Definition und Existenz Eigenschaften und Rechenregeln Die Rücktransformation. Kontinuierliche LTI-Systeme Verallgemeinerte Funktionen: Distributionen, Dirac-Impuls Bestimmung des Übertragungsverhaltens mittels Laplace- Transformation Übertragungsverhalten im Zeitbereich: Kontinuierliche Faltung Übertragungsfunktion, Impulsantwort, Grundstrukturen Eigenschaften: Stabilität, Eigenfunktionen Zustandsraumdarstellung. Die Laplace und Fourier-Transformation, Fourier-Reihe Definition und Existenz Eigenschaften und Rechenregeln Die Rücktransformation Zusammenhang der Transformationen Spektrale Beschreibung von LTI-Systemen Übertragungsfunktion und Frequenzgang Filter und Allpässe Diskretisierte kontinuierliche Signale Signalabtastung und Signalrekonstruktion Prüfungsform: siehe Lehrveranstaltungen Veranstaltungen: : Systemtheorie 2 - Signaltransformation 5 SWS (S.115) 33

36 KAPITEL 1. MODULE 1.27 Tutorium Nummer: Kürzel: tutorium Verantwortlicher: Dipl.-Ing. Sabrina Baldus Arbeitsaufwand: Keine Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen) Leistungspunkte: Ziele: Den Studierenden wird der Einstieg in das Studium erleichtert. Sie sind über inhaltliche und administrative Zusammenhänge informiert, haben Lerngruppen gebildet und haben verschiedene Kompetenzen der Lehrveranstaltungen der ersten Studiensemester vertieft. Inhalt: Das Tutorium erleichtert allen Bachelor-Studienanfängern der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik in den ersten beiden Semestern den Einstieg ins Studium. Beim Tutorium handelt es sich um eine freiwillige Zusatzveranstaltung. In den wöchentlichen Treffen unterstützen so genannte Tutoren, meist Studierende aus höheren Semestern, die Erstsemester in der Anfangsphase ihres Studiums. Zunächst werden die Studenten mit der Uni insbesondere mit der Fakultät und den Einrichtungen bekannt gemacht. Die weiteren Themen erstrecken sich von der studentischen Selbstverwaltung über lerntechnische Fragen bis hin zu Freizeitangeboten in der Bochumer Umgebung. Im späteren Verlauf des Tutoriums rücken dann immer stärker fachliche Fragen in den Vordergrund. Prüfungsform: Es handelt sich um eine freiwillige Zusatzveranstaltung. Veranstaltungen: : Tutorium 2 SWS (S.118) 34

37 KAPITEL 1. MODULE 1.28 Vertiefungspraktikum ITS Nummer: Kürzel: vertprak its Verantwortlicher: Studiendekan ITS Arbeitsaufwand: 90 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen) Leistungspunkte: 3 Ziele: Die Studierenden sind befähigt, verschiedene Methoden der IT- Sicherheit praktisch umzusetzen und hinsichtlich ihrer Funktionalität zu prüfen. Inhalt: Ein Praktikum oder Projekt wird aus einer verbindlichen Liste ausgewählt. Prüfungsform: siehe Lehrveranstaltungen Veranstaltungen: : Bachelor-Projekt Embedded Smartcard Microcontrollers 3 SWS (S.42) : Bachelor-Projekt Netz- und Datensicherheit 3 SWS (S.44) : Bachelor-Vertiefungspraktikum Security Appliances 3 SWS (S.54) : Bachelor-Vertiefungspraktikum zur Hackertechnik 3 SWS (S.56) 35

38 KAPITEL 1. MODULE 1.29 Vertiefungsseminar ITS Nummer: Kürzel: vertsem its Verantwortlicher: Studiendekan ITS Arbeitsaufwand: 90 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen) Leistungspunkte: 3 Ziele: Die Studierenden sind befähigt, selbständig Literatur zu einem gegebenen Thema zu sichten, die wesentlichen Inhalte zu erfassen und diese wiederzugeben. Sie haben die Schlüsselqualifikationen zur Präsentation ihrer Ergebnisse: sowohl die schriftliche Ausarbeitung eines Themas, als auch Präsentationstechniken und rhetorische Techniken. Inhalt: Einzelthemen aus dem gewählten Seminarthema werden in Vorträgen dargestellt. Die Studierenden halten jeweils einen Vortrag, hören die Vorträge der anderen Studierenden und diskutieren die Inhalte miteinander. Dabei geht es nicht um die reine Wissensvermittlung, sondern das Erlernen des wissenschaftlichen Diskurses. Daraus resultiert eine Anwesenheitspflicht an der zu Beginn des Seminars festgelegten Anzahl von Einzelterminen. Prüfungsform: siehe Lehrveranstaltungen Veranstaltungen: : Bachelor-Seminar Aktuelle Themen der IT-Sicherheit 3 SWS (S.45) : Bachelor-Seminar Embedded Security 3 SWS (S.47) : Bachelor-Seminar Kryptographie und Algorithmen 3 SWS (S.49) : Bachelor-Seminar Netz- und Datensicherheit 3 SWS (S.50) : Bachelor-Seminar Sichere Hardware 3 SWS (S.52) 36

39 Kapitel 2 Veranstaltungen 37

40 : Allgemeine Elektrotechnik 1 - Elektrische Netzwerke Nummer: Lehrform: Vorlesungen und Übungen Medienform: rechnerbasierte Präsentation Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Ilona Rolfes Dozent: Prof. Dr.-Ing. Ilona Rolfes Sprache: Deutsch SWS: 4 Leistungspunkte: 5 angeboten im: Wintersemester Termine im Wintersemester: Beginn: Montag den Vorlesung Montags: ab 08:30 bis 10:00 Uhr im HID Übung Montags: ab 10:15 bis 11:45 Uhr im HID Zusatzübung (alternativ) Mittwochs: ab 08:30 bis 10:00 Uhr im ID 04/445 Zusatzübung (alternativ) Mittwochs: ab 08:30 bis 10:00 Uhr im ID 03/445 Zusatzübung (alternativ) Mittwochs: ab 08:30 bis 10:00 Uhr im ID 04/459 Zusatzübung (alternativ) Mittwochs: ab 08:30 bis 10:00 Uhr im ID 04/471 Termine im Sommersemester: Beginn: Donnerstag den Zusatzübung Donnerstags: ab 10:15 bis 11:45 Uhr im ID 03/445 Ziele: Die Studierenden beherrschen die Grundlagen und Gesetze zur Berechnung von Strömen und Spannungen in elektrischen Gleich- und Wechselstromkreisen. Sie haben die Fähigkeit, elektrische Netzwerke zu analysieren, mathematisch korrekt zu beschreiben und umzuwandeln. Sie haben die Grundlagen der komplexen Wechselstromrechnung verstanden und können diese auf praktische Beispiele anwenden. Inhalt: 38 Lineare Gleichstromschaltungen: Zählpfeile; Strom- und Spannungsquellen; Die Kirchhoffschen Gleichungen; einfache Widerstandsnetzwerke (Spannungsteiler, Stromteiler); reale Strom- und Spannungsquellen; Wechselwirkungen zwischen Quelle und Verbraucher (Zusammenschaltung von Spannungsquellen, Leistungsanpassung, Wirkungsgrad); Superpositionsprinzip; Analyse umfangreicher Netzwerke. Übergang zu zeitabhängigen Strom und Spannungsformen: Übersicht sowie Einführung verschiedener Kenngrößen (Mittelwert, Gleichrichtwert, Effektivwert, Maximalwert, Spitzenwert, Spitze-Spitze-Wert, Schwingungsbreite).

41 Wechselstrom und Wechselspannung: Das Zeigerdiagramm; Komplexe Wechselstromrechnung; Beschreibung konzentrierter RLC Bauelemente und idealer Quellen; Einführung der Ortskurven; Berechnung einfacher Wechselstromkreise über die komplexe Ebene; Energie und Leistung bei Wechselspannung; Leistungsanpassung. Analyse von Netzwerken: Maschenstromverfahren; Knotenpotenzialverfahren. Einführung zu Zweitoren: Torbedingung; Zweitorgleichungen in Matrixform (Impedanz-, Admittanz-, Hybrid-, Kettenform); Zweitoreigenschaften (Reziprozität, Symmetrie); Matrizen elementarer Zweitore. Voraussetzungen: keine Empfohlene Vorkenntnisse: Mathematische Vorkenntnisse über die Grundlagen der Differential- und Integralrechnung sowie der Linearen Algebra Arbeitsaufwand: 150 Stunden Der Arbeitsaufwand ergibt sich wie folgt: 14 Wochen zu je 4 SWS entsprechen in Summe 56 Stunden Anwesenheit. Für die Nachbereitung der Vorlesung und die Vor- und Nachbereitung der Übungen sind etwa 4 Stunden pro Woche, in Summe 56 Stunden, erforderlich. Etwa 38 Stunden sind für die Klausurvorbereitung vorgesehen. Prüfung: schriftlich, 120 Minuten Literatur: [1] Pregla, Reinhold Grundlagen der Elektrotechnik, Hüthig, 2009 [2] Albach, Manfred Grundlagen der Elektrotechnik 1, Pearson Studium, 2011 [3] Albach, Manfred Grundlagen der Elektrotechnik 2, Pearson Studium, 2011 [4] Martius, Siegfried, Schaller, Gerd, Schmidt, Lorenz-Peter Grundlagen der Elektrotechnik 3, Pearson Studium, 2006 [5] Paul, Steffen, Paul, Reinhold Grundlagen der Elektrotechnik und Elektronik 1, Springer,

42 : Bachelor-Grundlagenpraktikum ITS Nummer: Lehrform: Praktikum Medienform: Internet rechnerbasierte Präsentation Verantwortlicher: Prof. Dr. Jörg Schwenk Dozenten: Prof. Dr. Jörg Schwenk M. Sc. Marcus Niemietz student. Hilfskräfte Sprache: Deutsch SWS: 3 Leistungspunkte: 3 angeboten im: Wintersemester und Sommersemester Termine im Wintersemester: Beginn: Montag den Praktikum Montags: ab 14:00 bis 17:00 Uhr im ID 2/168 Termine im Sommersemester: Beginn: Montag den Praktikum Montags: ab 14:00 bis 17:00 Uhr im ID 2/168 Ziele: Die Studierenden kennen praktische Aspekte der IT-Sicherheit sowie der (Un-)Sicherheit konkreter Verfahren und Produkte. Inhalt: In 10 Versuchen und 2 Ersatzversuchen wird eine praktische Einführung in die IT-Security gegeben. Jeder Versuch muss anhand eines Handouts vorbereitet werden, und eine kurze Versuchsauswertung muss abgegeben werden. Die Themen umfassen zur Zeit (Anpassungen aufgrund aktueller Entwicklungen sind möglich): 40 Netzwerk-Analyse mit nmap & Wireshark Kryptographie in Java Buffer Overflow Attacken Angriffe in geswitchten Netzwerken Konfiguration von Firewalls Verwenden von GnuPG (PGP) zum Verschlüsseln und Signieren Sicherheit Web Angriffe Spoofing Angriffe

43 Sicherheit in der Gruppenkommunikation Sicheres CGI-Scripting MD5 Kollisionen in Postscript Angriffe auf RSA Angriffe auf WEP Voraussetzungen: keine Empfohlene Vorkenntnisse: Grundkenntnisse aus den Bereichen Kryptographie, Programmiersprache, und Computernetze Arbeitsaufwand: 90 Stunden Der Arbeitsaufwand berechnet sich wie folgt: 12 Wochen zu je 3h entsprechen 36 Stunden Anwesenheit. Für die Vorbereitung und Ausarbeitung der Protokolle werden jeweils 4,5 Stunden, insgesamt 54 Stunden veranschlagt. Prüfung: Praktikum, studienbegleitend 41

44 : Bachelor-Projekt Embedded Smartcard Microcontrollers Nummer: Lehrform: Projekt Medienform: Folien rechnerbasierte Präsentation Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Christof Paar Dozenten: Prof. Dr.-Ing. Christof Paar M. Sc. Pawel Swierczynski Sprache: Deutsch SWS: 3 Leistungspunkte: 3 angeboten im: Wintersemester Termine im Wintersemester: Vorbesprechung: Mittwoch den ab 16:00 im ID 2/632 Ziele: Dieses Fortgeschrittenenpraktikum verfolgt im Wesentlichen die folgenden drei Lernziele: Erstens kennen die Teilnehmer des Praktikums eine zeitgemäße 8-Bit Mikrocontrollerarchitektur und deren Programmierung in Assembler. Zweitens wird der Umgang mit Smartcards, sowie Wissen über die entsprechenden Industriestandards beherrscht. Drittens sind die Implementierungsaspekte praktisch relevanter Blockchiffren (AES, 3DES, lightweight Chiffren etc.) bekannt. Dabei ist relevant, dass sowohl C, als auch Assembler die dominanten Programmiersprachen für Smartcards und viele andere eingebettete kryptographische Lösungen sind. Über die technischen Ziele hinaus wird die Arbeitsfähigkeit in Gruppen erlernt, sowie Projektplanung und Zeitmanagement vermittelt. Inhalt: In diesem Praktikum werden zwei Themengebiete erarbeitet. Zunächst erlernen die Teilnehmer des Praktikums Grundlagen über CISC und RISC Mikrocontroller. Bereits nach dem ersten Praktikumstermin sind die Studenten in der Lage kleine Programme in Assembler für die Atmel RISC AVR Architektur zu entwickeln. Während der folgenden Termine werden die Kenntnisse bezüglich der AVR Architektur vertieft. Darüber hinaus müssen die Praktikumsteilnehmer immer komplexere Programme als Hausaufgaben schreiben. Im zweiten Teil des Praktikums erlernen die Studenten den Umgang mit Smartcards und den zugehörigen Industriestandards. Der Standard ISO 7816 und die zugehörigen T=0/T=1 Übertragungsprotokolle werden vorgestellt. Die Studenten werden anschließend in Gruppen à drei Personen aufgeteilt. Jede Gruppe erhält eine Smartcard mit einem Atmel AVR Mikrocontroller, sowie einem Kartenschreib- bzw. -lesegerät. Jede Gruppe implementiert eine vorgegebene Blockchiffre (die jährlich wechselt) in Assembler, und muss diese auf der Smartcard unter realistischen Bedingungen 42