The project AYUDO (Spanish: „I assist”) aims to support elderly or chronically ill people by digitizing their health data in order to be able to take early and regular measures to preserve or improve their health. The focus is on recording and supporting one’s own management of those factors that have a positive effect on physical and mental well-being and influence one’s own performance and resilience.

An integrated personal digital health record with health data from the medical and domestic environment currently does not exist in Austria.  AYUDO would like to realize exactly this and integrate already distributed stored digital health data, such as vital data, lifestyle data, wellbeing data or also medication, intake or findings data of an elderly or chronically ill person in the longer term in his/her ‘Personal Digital Health File’. This ‘collection’ should also be continuously supplemented as barrier-free as possible through new, intelligent services for personal health management.

Interoperability and data security play an important role in the architecture of the planned technical solution. Interfaces to user’s individual digital data sources should be flexibly adaptable. It should also be possible to supplement health data that is not digitally available as barrier-free as possible via suitable user interfaces.

In addition to conventional interaction models, natural language interaction models are also to be developed. The aim is to investigate the acceptance and security of these blended solutions for the AAL sector. End users will be strongly involved in development and evaluation activities.

AYUDO aims to increase the quality of life of elderly, chronically ill or multimorbid people by improving their self-assessment of their own state of health and self-prevention. If desired, access rights to AYUDO services can also be transferred to the social environment (care and nursing). We expect new findings and results in particular in the following areas:

• use cases of a personal digital health record through new intelligent services;
• application, acceptance and security of (blended) digital language assistance for AAL solutions;
• helpful communication/visualization of health data for patients and caregivers;
• flexible integration of individually already available, distributed, inhomogeneous, non-integrated and incomplete digitalized health data;

contact: Dr. Claudia Steinberger

project start: October 2019 – September 2022

project partners: AINF/AAU (coordination), ISYS/AAU, Groiss Informatics, FH Kärnten, Klinikum Klagenfurt

Verifiable Secret Sharing in JCrypTool

JCrypTool (https://www.cryptool.org/de/jcryptool) ist ein modernes, mächtiges und leicht erlernbares eLearning Werkzeug für das (Selbst-)Studium von Kryptographie. Das System ist plugin-basiert, und bietet per Menü Zugriff auf eine Vielzahl kryptographischer Algorithmen, deren Funktionsweise und Verhalten schnell und leicht anhand eigener Beispiele untersucht und verstanden werden kann.

Ziel der Master-Arbeit ist die Einbindung einer bestehenden Implementierung des verifiable Secret Sharing (VSS) Verfahrens von Gennaro, Rabin und Rabin, sowie den dafür benötigten Verfahren wie Committments in JCrypTool. Aufbauend auf der Implementierung^[1] soll Nutzer/innen ermöglicht werden, einfache Multi-Party Computations (MPC) selbst zu implementieren, um deren Korrektheit und Sicherheit zu verfizieren. Aktuelle Angriffsmethoden auf Multi-Party Protokolle, insbesondere die sog. Chosen-Instruction Attack^[2] (eine Form des Seitenkanal-Angriffs), sollen zu Demonstrations-zwecken in JCrypTool konzeptioniert und implementiert werden.

Funktionalitäten der Erweiterung im Einzelnen:

• Einbindung von VSS in JCrypTool
• Unterstützung von Multy-Party Computation
• Konzept und ggf. Umsetzung von Chosen-Instruction Attacks auf MPC
• Optional: Visualisierung für MPC.

Eine Java-Implementierung des VSS Verfahrens von Gennaro, Rabin und Rabin, einschließlich eines Skript-Interpreters für Multi-Party Computation existiert bereits^[1], und soll in JCrypTool integriert werden. Die Aufgabenstellung umfasst daher sowohl einen integrativen Teil (bzgl. der Einbindung bestehender Systeme), als auch einen Teil selbstständiger Entwicklung (bzgl. der Simulation von Chosen-Instruction Side-Channel Angriffen).

Der Kreativität sind keine Grenzen gesetzt. Der/m Studierenden steht es nach Absprache mit dem Betreuer frei, das Funktionen-Repertoire der Software ggf. zu erweitern. Das Projekt ist in enger Kooperation mit der JCrypTool Community abzuwickeln, d.h. der ständige Kontakt und Austausch mit der Community (insbes. Prof. Dr. Bernhard Esslinger, Universität Siegen) ist ausdrücklich erwünscht; die Betreuung der Master-Arbeit an der Universität Klagenfurt übernimmt Prof. Dr. Stefan Rass.

Projektverlauf und Aufgaben:

• Einarbeitung in JCrypTool und den VSS Prototyp^[1]
• Konzeption der Software und Erweiterungen
• Implementierung, Beschreibung und Tests

Rahmenbedingungen:

• Projektstart: Ab sofort!
• Projektende: 6-8 Monate nach Beginn (excl. Einarbeitungszeit)

Voraussetzungen:

• Ausgezeichnete Kenntnisse der Programmiersprache Java
• Kenntnisse der Kryptographie (secret sharing und MPC)
• (programmiertechnische) Kreativität

Ansprechpartner und Betreuer:

• Stefan Rass, Raum S.1.52, DW 3715, e-Mail: rass [at] aau.at

Literatur

• Pachatz: Implementation and Security Analysis of Secret Sharing Protocols, Master-Arbeit, Universität Klagenfurt, 2018.
• Rass, P. Schartner: On the Security of a Universal Cryptocomputer The Chosen Instruction Attack, IEEE Access, 2016, 1, DOI: 10.1109/ACCESS.2016.2622724

Simulation of Critical Infrastructures

Kritische Infrastrukturen sind Systeme, von denen das Bestehen der Gesellschaft wesentlich abhängt, etwa Stromversorgung, Wasserversorgung, Transport, Gesundheitssysteme, Kommunikation, u.v.m.

Diese Systeme stehen in starker wechselseitiger Abhängigkeit, und Vorfälle in oder Ausfälle eines Teilsystems können weitreichende Folgen für nachgelagerte (abhängige) Infrastrukturen besitzen (sog. cascarding effects).

Im (EU-geförderten) SAURON Projekt werden kritische Infrastrukturen, genauer deren Wechselwirkung, modelliert und simuliert, um mögliche Schad-Szenarien wie etwa einen europaweiten Blackout oder ähnliche Möglichkeiten abzuschätzen, sodass rechtzeitig Maßnahmen getroffen werden können.

Das Projekt kann wahlweise als Softwarepraktikum, Praxissemester oder als Vorbereitung auf eine (aufbauende) Masterarbeit durchgeführt werden. Ziel ist die Modellierung eines Netzwerkes von kritischen Infrastrukturen auf Grundlage öffentlich verfügbarer Daten über die Versorgungsnetzwerke europäischer Staaten (also etwa die Abhängigkeit zwischen Wassernetz und Stromnetz eines Landes).

Der zu entwickelnde Prototyp soll hierbei folgende Aufgaben bzw. Funktionen erfüllen:

• bestehende Datenbestände über Versorgungsnetzwerke als Eingabe nutzen können (große Graphen, die in standardisierten Dateiformaten vorliegen),
• einfache Spezifikation von Abhängigkeiten zwischen mehreren Versorgungsnetzen
• Aufbereitung der Daten für die Übergabe an eine bestehende Simulationssoftware (des Austrian Institute of Technology).

Hinweis: Die Umsetzung dieser Aufgaben erfolgt in enger Zusammenarbeit mit dem Austrian Institute of Technology (Niederlassung im Lakeside Park).

Der Kreativität bei der Umsetzung sind keine Grenzen gesetzt. Das Projekt kann als Software-Praktikum in einem Team von 2-3 Personen abgewickelt werden.

Projektverlauf und Aufgaben:

• Einarbeitung in die vorhandenen Simulationsmodelle und Utility-Netzwerke
• Spezifikation der Software
• Implementierung eines Interfaces für die vorhandene Simulationskomponente

Rahmenbedingungen:

• Projektstart: Ab sofort!
• Projektende: 6-8 Monate nach Beginn (excl. Einarbeitungszeit)

Voraussetzungen:

• Freude am Programmieren
• Grundkenntnisse der Graphentheorie und endlicher Automaten
• Kreativität

Ansprechpartner und Betreuer:

• Stefan Rass (S.1.52, DW 3715, e-Mail: rass [at] aau.at)