Jens Schindler ist Geschäftsführer der Silistra Systems GmbH in Dresden
1. Fehler im Datenfluss von Programmen erkennen 2. Coded-Processing reduziert die Gesamtkosten 3. Funktionale Sicherheit gewinnt an Bedeutung
Während etablierte Lösungen oftmals mit zusätzlicher oder spezieller Hardware umgesetzt werden – beispielsweise komplett zweikanaliger Hardware oder LockStep-CPUs – kann Diversified Encoding auf Commercial Off-The-Shelf-Hardware angewendet werden. Damit ist diese Methode für alle sicherheitskritischen Projekte interessant, bei denen die Hardware-Fehler-Diagnose nicht in Hardware umgesetzt werden soll oder kann. Im ersten Halbjahr 2019 wurde die SIListra-Methode Diversified Encoding von TÜV SÜD Rail erfolgreich in sicherheitsrelevanten Projekten überprüft.
Fehler im Datenfluss von Programmen erkennen
Im Kern setzt Diversified Encoding auf das Coded-Processing-Verfahren. Coded Processing erkennt Fehler im Datenfluss von Programmen durch Informationsredundanz. Diversified Encoding setzt auf zwei logische Software-Kanäle. Die Zweikanaligkeit ist komplett in Software umgesetzt und stellt keine besonderen Anforderungen an die zugrundeliegende Hardware. Der native Kanal ist die originale Sicherheitsfunktion, wie sie vom Entwickler programmiert wurde. Der kodierte Kanal ist die originale Sicherheitsfunktion mit Coded Processing. Durch Coded Processing ist der kodierte Kanal bereits alleine fehlererkennend.
In Kombination mit dem nativen Kanal erhöht sich die Fehlererkennungswahrscheinlichkeit weiter über die Erkennungswahrscheinlichkeit des kodierten Kanals hinaus. Das Diversified Encoding Framework bringt beide Kanäle zusammen: Es verteilt die sicheren Eingaben an beide Kanäle und kombiniert die Ausgaben beider Kanäle zu sicheren Ausgaben. Typischer Weise sind Netzwerkstacks für sicherheitskritische Nachrichtenprotokolle Teil der beiden Kanäle, um die Eingaben zu überprüfen und sichere Ausgaben zu erzeugen. Darüber hinaus enthält der kodierten Kanal noch eine feingranulare, patentierte Kontrollflussüberwachung. Die Kontrollflussüberwachung prüft jede Kontrollflussanweisung zur Laufzeit und ist mit Coded Processing integriert.
Die TÜV SÜD Rail GmbH hat in Rahmen einer Konzeptprüfung die Diversified-Encoding-Methode von Silistra Systems GmbH erfolgreich geprüft. Ziel der Prüfung war eine Anwendung von Diversified Encoding im Kontext der IEC 61508 (bis SIL3). Neben der eigentlichen Methode hat der TÜV SÜD auch die von der SIListra Systems verwendete Variante von Coded Processing, die Kontrollflussüberwachung und die vom Verfahren erreichten Aufdeckungswahrscheinlichenkeiten bewertet. Die erfolgreiche Prüfung ermöglicht den Einsatz von Diversified Encoding in Projekten nach der Norm IEC 61508 (bis SIL3) und verwandten Anwendungsbereichen, beispielsweise im Automatisierungsumfeld.
