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TLS over NB-IoT (oder LoRaWAN)
zur sicheren Anbindung kritischer Infrastrukturen

Das NB-IoT ist ein LPWAN-Funk­tech­no­lo­gie­stan­dard, der von 3GPP ent­wi­ckelt wur­de, um eine brei­te Palet­te von Mobil­funk­ge­rä­ten und ‑diens­ten zu ermög­li­chen. NB-IoT kon­zen­triert sich spe­zi­ell auf die Abde­ckung von Innen­räu­men, bei nied­ri­ge Kos­ten, lan­ger Akku­lauf­zeit und hoher Ver­bin­dungs­dich­te. TLS over NB-IoT ist eine ein­fa­che Soft­ware-Erwei­te­rung die zum einem bekann­te Schwach­stel­len behebt und zum ande­ren WAN-fähi­ge Ende-zu-Ende Sicher­heit nach TR-03116–3 leistet.


Stand der Technik:
BSI-kon­for­me WAN-Secu­ri­ty nach TR-03116.

Aus der Anwen­der­per­spek­ti­ve für Smart Grid und KRITIS entwickelt.

Ganz­heit­li­che Lösung von der Infra­struk­tur über die Platt­form bis zur Anwendung.



Was bieten wir?

  • LoRa­WAN und NB-IoT Konnektivität
  • mit TLS Sicher­heit nach TR-03116–3
  • zur Erfül­lung des IT-Sicher­heits­ka­ta­logs der BNetzA nach [§11 Abs. 1a EnWG].
  • Kon­nek­ti­vi­tät von der Feld­kom­po­nen­te bis in ERP oder IoT-Plattfrom
  • Hard­ware- und Software-Referenzdesigns
  • Indi­vi­du­el­le KRITIS-Konzepte

Wie funktioniert die Lösung?

  • Anbin­dung von Mess­ge­rä­tes über gän­gi­ge Schnitt­stel­len, bspw. ModBus
  • Modu­la­re Anbin­dung der Ser­ver­sei­ti­gen Soft­ware über REST
  • Ein­fa­ches Gerä­tema­nage­ment: Schlüs­sel­eta­blie­rung per Smartphone-App
  • Vol­le Kon­trol­le für Anwen­der: weder End­ge­rät- noch Soft­ware­her­stel­ler ver­wal­ten Schlüsselmaterial
  • Opti­nal: Phy­si­ka­li­sche Integritätsüberwachung.

Anwendungsfall: Niederspannungsnetzüberwachung

  • Auto­ma­ti­sier­te Über­wa­chung, ver­bes­ser­te Ver­sor­gungs­pla­nung und Problemdetektion
  • Pla­nungs­grund­la­ge für den Netzausbau
  • Ein­hal­tung der Regu­la­to­ri­en zur Netzstabilität
  • Kon­trol­le dezen­tra­ler Strom­ein­spei­sung und Rückeinspeisung
  • Pro­blem­ana­ly­se zur Ver­hin­de­rung von Netzüberlastungen
  • Echt­zeit-Infor­ma­tio­nen über Stromausfälle


Für Gerä­te­her­stel­ler: Wenn Ihre Pro­duk­te im KRI­TIS-Umfeld ein­ge­setz­te wer­den, sind wir Ihr Part­ner zur Digi­ta­li­sie­rung! Sie­he auch phy­si­ka­li­sche Integritätsüberwachung.
Für Platt­form­an­bie­ter: Wir ste­hen Ihnen ger­ne zur Ver­fü­gung, wenn Sie Ihre IoT-Platt­form oder ERP-Sys­tem mit siche­rer (nach WAN-Secu­ri­ty Vor­ga­ben des BSI) Kon­nek­ti­vi­tät zu Feld­kom­po­nen­ten aus­stat­ten wollen.

! Nice to know !

Mit der Ein­bin­dung von Netz­be­triebs­mit­teln in eine Tele­kom­mu­ni­ka­ti­ons­struk­tur („Smart Grid“) sind wei­te­re Sicher­heits­an­for­de­run­gen sei­tens der zustän­di­gen Regu­lie­rungs­be­hör­de zu erfül­len. „Der Betrieb eines siche­ren Ener­gie­ver­sor­gungs­net­zes umfasst ins­be­son­de­re auch einen ange­mes­se­nen Schutz gegen Bedro­hun­gen für Tele­kom­mu­ni­ka­ti­ons- und elek­tro­ni­sche Daten­ver­ar­bei­tungs­sys­te­me „(§11 Abs. 1a EnWG [1]). Der Schutz gilt als ange­mes­sen, wenn der „IT-Sicher­heits­ka­ta­lo­ges gemäß §11 1a EnWG“ erfüllt und doku­men­tiert ist [2]. Unge­ach­tet des Ein­satz­zwe­ckes gel­ten jedoch für alle Mess­sys­te­me die beson­ders hohen Schutz­an­for­de­rung gemäß EnWG und den auf die­ser Basis zu erlas­se­nen Rechts­ver­ord­nun­gen mit­samt den erar­bei­te­ten tech­ni­schen Richt­li­ni­en des BSI. Die Erfül­lung der Kryp­to­gra­phi­schen Vor­ga­ben für intel­li­gen­te Mess­sys­te­me (TR-03116–3) ist für die Anbin­dung von Netz­be­triebs­mit­teln rele­vant [3]. Es müs­sen Anfor­de­run­gen an kryp­to­gra­phi­sche Pri­mi­ti­ve jedoch auch an die Kom­mu­ni­ka­ti­on beach­tet wer­den. So muss die Kom­mu­ni­ka­ti­on mit einem TLS-Kanal erfol­gen, um Ver­schlüs­se­lung, Inte­gri­tät, Authen­ti­zi­tät, und Per­fect For­ward Secu­ri­ty (PFS) zu gewährleisten.

persönliche Beratung

Wir von PHYSEC beant­wor­ten Ihnen ger­ne Ihre Fragen.
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Dr. Chris­ti­an Zen­ger, CEO
Email: christian.zenger@physec.de

Dr. Hei­ko Koep­ke, CFO
Email: heiko.koepke@physec.de

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TLS over NB-IoT (oder LoRaWAN)
for the secure connection of critical infrastructures


Sta­te of the art:
BSI-com­pli­ant WAN secu­ri­ty accord­ing to TR-03116.

Deve­lo­ped from the user per­spec­ti­ve for Smart Grid and KRITIS.

Inte­gra­ted solu­ti­on from the infra­st­ruc­tu­re to the plat­form to the application.



What do we offer?

  • Auto­ma­ted moni­to­ring, impro­ved sup­ply plan­ning and pro­blem detection
  • Con­nec­ti­vi­ty from field com­po­nent to your ERP or cus­to­mi­zed dashboard
  • TLS safe­ty for KRITIS applications
  • Use of the radio infra­st­ruc­tu­re NB-IoT
  • Data pro­tec­tion: DSGVO-compliant

How does the solution work?

  • Con­nec­tion via the Mod­Bus inter­face of your mea­su­ring instrument
  • Simp­le: Authen­ti­ca­ti­on and keylet estab­lish­ment via smart­pho­ne app during on-site installation
  • Secu­re: ter­mi­nal and ser­ver soft­ware veri­fy their mutu­al iden­ti­ty with certificates
  • Full con­trol: neit­her end device nor soft­ware manu­fac­tu­rers mana­ge key material

Application: Transformer station monitoring

  • Plan­ning basis for net­work expansion
  • Com­pli­an­ce with the grid sta­bi­li­ty regu­la­ti­ons (level of grid fre­quen­cy, pre­ven­ti­on of over­vol­ta­ge and undervoltage)
  • Con­trol of decen­tra­li­zed power sup­ply and feed­back (e.g. photovoltaics)
  • Pro­blem ana­ly­sis to pre­vent net­work overloads
  • Real-time infor­ma­ti­on about power outages


For device manu­fac­tu­rers: Do you want to expand your pro­duct with our TLS stack?
For plat­form pro­vi­ders: Do you offer an IoT plat­form and want to achie­ve BSI-com­pli­ant WAN secu­ri­ty with our IoTree® middleware?

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