Wintersemester 23/24

Die Vorlesung „Application Management“ bietet eine umfassende Einführung in die Planung, Entwicklung, Bereitstellung, Sicherheit und Wartung von Anwendungen über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg. Die Studierenden erhalten ein tiefes Verständnis dafür, wie moderne Anwendungen effizient und sicher verwaltet werden können, um den stetig wachsenden Anforderungen der Softwareentwicklung gerecht zu werden. In der Veranstaltung wird die Bedeutung der Sicherheit in modernen Anwendungen hervorgehoben und ermutigt zu bewährten Praktiken. Sie betont, wie wichtig es ist, robuste Sicherheitsmechanismen in den Entwicklungsprozess zu integrieren, um potenzielle Schwachstellen zu minimieren und Benutzerdaten zu schützen. Weiterhin werden nicht nur technische Aspekte behandelt, sondern auch Aspekte des Managements, hierzu zählen Update-Strategien, Wartungsroutinen und Backup/Recovery-Methoden. Dieses Wissen ist entscheidend, um Anwendungen kontinuierlich funktionsfähig und sicher zu halten.

Die begleitende Übung zur Vorlesung „Application Management“ vertieft das in den Vorlesungen erworbene Wissen. Studierende haben die Möglichkeit, praktische Anwendungsfälle zu bearbeiten und ihr Verständnis für die Konzepte des Application Managements zu vertiefen.

In dieser Vorlesung erhalten die Studierenden einen Überblick über aktuelle Forschung, Angriffstechniken und Abwehrmethoden im Bereich der Software- und Systemsicherheit. Es werden Sicherheitsprobleme und Schutztechnologien auf Applikations- und Betriebssystemebene für unterschiedliche Rechnerarchitekturen (Desktop PCs, mobile und eingebettete Systeme) analysiert. Ein besonderer Fokus dieser Vorlesung ist die Verwundbarkeit von Softwaresystemen gegenüber Laufzeitangriffen (Exploits). Ziel der Vorlesung ist sowohl das Verständnis von modernen, praktischen Angriffstechniken gegen Softwaresysteme als auch die Entwicklung und Anwendung von Sicherheitstechnologien für Softwaresysteme. Die Vorlesung umfasst folgende Themenschwerpunkte:

• Konventionelle und fortgeschrittene Software Exploittechniken (Buffer Overflow, Return-Oriented Programming)
• Entwicklung von Sicherheitstechnologien zur Detektion und Prävention von Software Exploits (Programmfluss-Integrität, Speicherrandomisierung)
• Software Fault Isolation und Application Sandboxing
• Betriebssystemsicherheit und Zugriffsmodelle mit praktischen Beispielen anhand von Sicherheitsarchitekturen in Multics, Android und Windows
• Trusted Computing Konzepte
• Hardware-basierte Konzepte zur Unterstützung von Softwaresicherheit

Die Studierenden kennen die wichtigsten Klassen von Angriffstechniken und Abwehrmethoden im Bereich der Softwaresicherheit von der Applikationsebene bis zum Betriebssystem. Sie besitzen fundierte Kenntnisse in der Entwicklung von Angriffstechniken auf Softwaresystemen und sind in der Lage konkrete Verfahren zur Härtung von Softwaresystemen gegen fortgeschrittene Softwareangriffe anzuwenden. Sie kennen hardware-basierte Verfahren zur Durchsetzung von Softwaresicherheit und kennen die aktuelle Forschung und Problemstellungen bezüglich der Entwicklung von sicheren Softwaresystemen. Zusätzlich beherrschen sie die Konzepte von Softwarebasierten Angriffstechniken und Abwehrmethoden für verschiedenen Rechnerplattformen.

• W. Stallings, L. Brown: Computer Security: Principles and Practice, Prentice Hall, 2014
• M. Bishop: Computer Security: Art and Science, Pearson Education, 2015
• T. Jaeger: Operating System Security, Morgan & Claypool, 2008
• C. Anley, J. Heasman, F. Lindner, G. Richarte: The Shellcoder's Handbook: Discovering and Exploiting Security Holes, Wiley, 2007
• L. Davi: Building Secure Defenses Against Code-Reuse Attacks, Springer, 2015
• R. Anderson. Security Engineering: A Guide to Building Dependable Distributed Systems, Wiley, 2008
• Aktuelle wissenschaftliche Publikationen von einschlägigen Sicherheitstagungen (werden in der Vorlesung bekannt gegeben)

mündlich

Theoretische und praktische Übungen zur Vorlesung Secure Software Systems.

Das Bachelorprojekt Sichere Software Systeme konzentriert sich auf aktuelle Forschungsthemen im Bereich der anwendungsorientierten IT-Sicherheit. Die Themengebiete für dieses Semester sind nachfolgend angegeben:

• Schwachstellenanalyse: Fuzzing und Symbolic Execution
• Blockchain und Smart Contract Security
• WebAssembly Security
• Memory Corruption
• Embedded System Security
• Rust Security

Bitte beachten Sie, dass die oben genannten Themengebiete sich mit Systemnahen Software und Hardware Aspekten beschäftigen (Betriebssystem-Code, Low-Level Code wie C-Code, Ethereum Bytecode und x86 oder ARM Assembler Instruktionen). Wir empfehlen Ihnen das Bachelorprojekt Sichere Software Systeme nur zu wählen, wenn Sie bereit sind sich mit Systemnahen Programmiertechniken auseinanderzusetzen, d.h. im Umfang des Bachelorprojektes diese zu erlernen und anzuwenden.

Zur Abstimmung des genauen Themas bitten wir Sie eine E-Mail unter Nennung des Themengebiets an Prof. Davi zu schreiben. Bitte beachten Sie, dass nur eine begrenzte Anzahl an Projektarbeiten jedes Semester angeboten werden kann.

Unsere Themen richten sich an aktuellen Forschungsthemen der IT-Sicherheit (insbesondere Systemsicherheit). Die besten IT-Sicherheitstagungen (A*-Konferenzen) sind nachfolgend aufgeführt. Über das Uni-Netzwerk können Sie für alle der genannten Konferenzen die wissenschaftliche Artikel (die sogenannten Papers) kostenlos herunterladen und sich die Vortragsvideos anschauen.

• IEEE Security and Privacy Symposium (IEEE S&P)
• ACM Conference on Computer and Communications Security (CCS)
• USENIX Security Symposium
• ISOC Network and Distributed System Security Symposium (NDSS)

Die Seminararbeit im Bereich Sichere Softwaresysteme konzentriert sich auf aktuelle Forschungsthemen im Bereich der anwendungsorientierten IT-Sicherheit. Für dieses Semester sind folgende Themengebiete möglich:

1. Dynamische Schwachstellenanalyse mittels Fuzzing
2. Sichere Smart Contract Programmierung in Ethereum
3. WebAssembly Security
4. Control-Flow Integrity für Funktionsaufrufe
5. Embedded Security
6. Programmanalyse mit Mixed Boolean-Arithmetic

Bei Interesse an einem der Themengebiete, bitten wir Sie eine erste selbstständige Recherche durchzuführen, damit Sie einen groben Einblick in das Themengebiet bekommen. Dies ist insofern wichtig, da die oben genannten Themen sich mit systemnahen Software und Hardware Aspekten beschäftigen (Betriebssystem-Code, Low-Level Code wie C-Code, Ethereum Bytecode und x86 oder ARM Assembler Instruktionen). Wir empfehlen Ihnen das Seminar Sichere Softwaresysteme nur zu belegen, wenn Sie bereit sind sich mit systemnahen Programmiertechniken auseinanderzusetzen. 

Zur Abstimmung des genauen Themas bitten wir Sie bis zum 09.10.2023 eine E-Mail mit dem Betreff „Seminar Secure Software System WS23/24“ mit dem gewünschten Seminarthema an systemsicherheit@paluno.de zu schreiben. Bitte beachten Sie, dass nur eine begrenzte Anzahl an Themen jedes Semester angeboten werden kann.

Die Studierenden lernen Methoden des wissenschaftlichen Arbeitens und sind in der Lage eigenständig ein Themengebiet auf Basis von wissenschaftlichen Veröffentlichungen zu erarbeiten. Durch die Seminararbeit lernen die Studierenden ein wissenschaftliches Thema zusammenzufassen sowie wissenschaftliche Publikationen zu systematisieren und bewerten. Die Studierenden üben die Präsentation über ein wissenschaftliches Themengebiet in Form der Abschlusspräsentation.

Unsere Themen richten sich an aktuellen Forschungsthemen der IT-Sicherheit (insbesondere Systemsicherheit). Die besten IT-Sicherheitstagungen (A*-Konferenzen) sind nachfolgend aufgeführt. Über das Uni-Netzwerk können Sie für alle der genannten Konferenzen die wissenschaftliche Artikel (die sogenannten Papers) kostenlos herunterladen und sich die Vortragsvideos anschauen.

• IEEE Security and Privacy Symposium (IEEE S&P)
• ACM Conference on Computer and Communications Security (CCS)
• USENIX Security Symposium
• ISOC Network and Distributed System Security Symposium (NDSS)