Cambridge – Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben einen Mikrochip zum Schutz drahtloser biomedizinischer Geräte wie Herzschrittmachern und Insulinpumpen vor künftigen Cyber-Attacken mit Quantencomputern entwickelt. So soll das Durchbrechen der Verschlüsselung der in diesem Fall lebenserhaltenden Systeme verhindert werden. Die Systeme sind bisher nur vor den Attacken heutiger Computer geschützt. Aber Quantencomputer der Zukunft bergen neue Risiken, heisst es.
Begrenzter Energievorrat
Aufgrund ihres geringen Stromverbrauchs lässt sich die sogenannte Post-Quanten-Kryptografie-Technik in drahtlose biomedizinische Geräte wie Herzschrittmacher und Insulinpumpen integrieren – auch in andere Systeme, die vor Angriffen geschützt werden müssen. Implantate haben nur einen eng begrenzten Vorrat an Energie, müssen damit also besonders sparsam umgehen. Deshalb ist die MIT-Innovation besonders wichtig für diese Gerätegruppe, betonen die Forscher.
Der neue Chip ist etwa so gross ist wie die Spitze einer sehr feinen Nadel, enthält zudem integrierte Schutzmechanismen gegen physische Hacking-Versuche, die die Verschlüsselung umgehen könnten, um Benutzerdaten wie die Sozialversicherungsnummer eines Patienten oder Gerätezugangsdaten zu stehlen, um diese lahmzulegen.
«Biomedizinische Geräte gehören zu den anfälligsten Angriffszielen, da sie wegen der eingeschränkten Energieversorgung nicht mit höchstem technischem Aufwand gegen Angriffe geschützt werden können», sagt Seoyoon Jang, Doktorandin im Fachbereich Elektrotechnik des MIT. «Wir haben dennoch eine Hardware-Lösung gefunden, um Leben und Gesundheit von Patienten zu schützen.»
Vier Schutzmechanismen
Die Forscher integrierten in den Chip gleich vier teilweise redundante Sicherheitsvorkehrungen, darunter einen Generator, der Zufallszahlen erzeugt, die von einem Angreifer ermittelt werden müssten, was nicht einmal Quantencomputer schaffen. Trotzdem wurde der Energieverbrauch im Vergleich zu etablierten Verschlüsselungstechniken auf ein Sechzigstel reduziert. So wird die Lebensdauer von Implantaten, für deren Austausch aufwendige OPs nötig sind, nicht entscheidend verkürzt.
«Beim Übergang zur Quantentechnik ist es unerlässlich, selbst für Geräte mit äusserst begrenzten Ressourcen starke Sicherheit zu gewährleisten. Wir haben gezeigt, dass ein robuster kryptografischer Schutz zusammen mit Energieeffizienz erreicht werden kann», unterstreicht Jangs Kollege Anantha Chandrakasan abschliessend. (pte/mc/ps)
Massachusetts Institute of Technology (MIT)
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