… ist der Titel des 1. Platzes des Roland-Mittermeir-Preises 2018 und wurde vom Förderverein Technische Fakultät mit EUR 1.000,–ausgezeichnet. Der Autorin und Preisträgerin, Frau Dipl.-Ing.in Veronika Pachatz B.Sc.B.Sc., wurde der Preis im Rahmen Generalversammlung 2019 übergeben und die Arbeit wird hier kurz vorgestellt:

In einer zunehmend datengetriebenen Welt gewinnt die Geheimhaltung von vertraulichen Informationen stetig an Bedeutung. Die Verarbeitung von vertraulichen Informationen setzt technische Maßnahmen voraus, um den unbefugten Zugriff auf vertrauliche Daten effektiv zu unter- binden. Eine technische Maßnahme ist der Einsatz von Verschlüsselungen, deren Sicherheit auf der Geheimhaltung der verwendeten Schlüssel beruht. Jedoch können auf verschlüsselten Daten bisweilen nur einfache und spezifische Operationen durchgeführt werden, die unter bestimmten Voraussetzungen sogar Chosen-Instruction-Angriffe (CI-Angriffe) ermöglichen.

Durch den Einsatz von Multiparty-Computations anstelle einer Verschlüsselung können die vertraulichen Informationen einer Berechnung auf unterschiedliche Instanzen verteilt werden, sodass keine Instanz Zugriff auf die vollständigen Informationen hat. Die Verteilung der Da- ten erfolgt mit Hilfe von sogenannten Secret-Sharing-Protokollen. Secret-Sharing-Protokolle ermöglichen die Verteilung von Geheimnissen auf eine beliebige Anzahl an Teilnehmern, wobei nur eine qualifizierte Teilmenge der Teilnehmer das Geheimnis kooperativ rekonstruieren kann.

Der Fokus dieser Arbeit liegt in der Implementierung und Sicherheitsanalyse von Protokollen zur Durchführung von verteilten Berechnungen mittels Secret-Sharing. Im Rahmen der Sicherheitsbetrachtungen wird die Anwendbarkeit von CI-Angriffen auf Secret-Sharing-Protokolle, ähnlich zur Vorgehensweise bei Verschlüsselungen, evaluiert. Dabei werden zwei konkrete, neue Möglichkeiten eines solchen Angriffs auf Secret-Sharing-Protokolle und dafür notwendige Voraussetzungen erläutert. In beiden Szenarien wird Angreifern der unbefugte Zugriff auf das Ergebnis verteilter Berechnungen ermöglicht, indem vorhandene Sicherheitsmechanismen zweckentfremdet werden.

Neben der theoretischen Diskussion von Angriffsszenarien auf Secret-Sharing-Protokolle werden zwei Werkzeuge zur Ausführung von verteilten Berechnungen vorgestellt. Die Werkzeuge erlauben die Ausführung verteilter Berechnungen zwischen beliebig vielen Instanzen innerhalb eines Netzwerks.

Die im Rahmen der Masterarbeit entwickelten Prototypen wurden nach Fertigstellung der Masterarbeit unter folgenden Links veröffentlicht: https://github.com/pacver/secret-sharing-client, https://github.com/pacver/secret-sharing-library

… ist der Titel des 1. Platzes des Roland-Mittermeir-Preises 2018 und wurde vom Förderverein Technische Fakultät mit EUR 1.000,–ausgezeichnet. Der Autorin und Preisträgerin, Frau Dipl.-Ing.in Anna Jellen B.Sc., wurde der Preis im Rahmen Generalversammlung 2019 übergeben und die Arbeit wird hier kurz vorgestellt:

In meiner Masterarbeit beschäftige ich mich mit einer Erweiterung des Problems des Handlungsreisenden. Diese Erweiterung wird als Problem des Handlungsreisenden mit verbotenen Nachbarschaften bezeichnet und mit TSPFN (Traveling Salesperson Problem with Forbidden Neighborhoods) abgekürzt.

Es werden gleichmäßig angeordnete Punkte betrachtet, z.B. die Mittelpunkte der Felder eines Schachbretts. Diese Anordnung von Punkten wird reguläres Gitter genannt. Die Aufgabe ist nun, ausgehend von einem beliebigen Punkt, alle anderen Punkte genau einmal zu besuchen und zum Startpunkt zurückzukehren, wobei der kürzest mögliche Weg gesucht wird. Zusätzlich gibt es noch die Bedingung, dass die Distanz zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Punkten größer als ein vorgegebener Radius sein muss.

Dieses Problem entstammt einem Verfahren namens Laser-Beam-Melting, welches ähnlich dem 3-D-Druck ist. Ein Werkstück wird schichtweise erzeugt, wobei in jeder Schicht gitterförmig angeordnete Punkte erhitzt werden. Hier gilt es, dass aufeinanderfolgend erhitzte Punkte zumindest eine vorgegebene Distanz voneinander entfernt liegen, um interne Spannungen des Werkstücks zu vermeiden. Weiters muss der kürzest mögliche Weg gefunden werden, um die Herstellungskosten zu minimieren.

In meiner Masterarbeit wurde das TSPFN, welches ursprünglich auf zweidimensionalen, regulären Gittern eingeführt wurde, auf drei Dimensionen erweitert. Für dreidimensionale Quader wurden die Radien der Länge null, eins, Wurzel aus zwei und Wurzel aus drei gewählt und untersucht. Es wurden für bestimmte Größen von Gittern und Radien optimale Lösungen des TSPFN bestimmt. Zur Bestimmung wurden zuerst Beweise für Längen unterer Schranken erforscht und schließlich zugehörige Konstruktionsschemen entwickelt und visualisiert. Mit Hilfe dieser Konstruktionsschemen ist es nun für eine Vielzahl an Gittern möglich, das TSPFN in linearer Zeit zu lösen.

Alle Details zu meinem Forschungsthema, zugehörige Publikationen und Code finden sich unter https://www.philipphungerlaender.com/tspfn/.