Design und Simulation von PRNGs in Logischen Schaltungen

Projektarbeit aus dem Jahr 2020 im Fachbereich Informatik - Angewandte Informatik, Note: 1,3, Hochschule Aschaffenburg, Sprache: Deutsch, Abstract: In der technisierten und modernen Welt ist es zur Gewohnheit geworden das alles hochgradig deterministisch ist. Für viele Bereiche ist es essenziell das Vorgänge vorbestimmt und deterministisch ablaufen. So sei an dieser Stelle das Beispiel des Automotors erwähnt, der z.B. mit 3000 Umdrehungen/min arbeitet. Dreitausendmal in der Minute läuft exakt die gleiche mechanische Bewegung ab, dreitausendmal in der Minute kommt es zur selben Verkettung von Ursache und Wirkung, die dem mobilen Leben im Automobil Vortrieb verleiht. Ein Abweichen von diesem deterministischen Prozessgefüge könnte fatale Folgen haben. Und dennoch hat auch der 'Nichtdeterminismus', also der Zufall seine Bedeutung und Notwendigkeit. Ebenso wie technisierte Gesellschaften auf eine Vielzahl deterministischer Prozesse beruht und angewiesen ist, so hängt diese nicht minder von nicht deterministischen Prozessen ab. Im Allgemeinen ist hier von Zufall die Rede, also von einem Ereignis oder Ereignisketten die nicht vorhersagbar also nicht deterministisch sind, für die es keine kausale Erklärung gibt. Insbesondere in der Informationstechnik kommen Zufallszahlen und die entsprechenden Methoden und Module zu deren Erzeugung häufiger vor als vielleicht auf den ersten Blick vermutet. Ein guter Grund dafür einige Aspekte der Erzeugung von Zufallszahlen genauer zu betrachten. Insbesondere die hardwarenahe Umsetzung der zu Grunde liegenden Prinzipien in Logikschaltungen wird in dieser Arbeit untersucht. Nach einer kurzen Einführung in die theoretischen Grundlagen verschiedener Schaltungen folgt ein Entwurf mit konsekutivem simuliertem Verhalten, so dass ein Verständnis für die Umsetzung von der Theorie in die Praxis entsteht. Am Ende steht für den Leser der Zufall nicht mehr für etwas Unklares, unfassbares oder unbegreifliches, sondern als etwas das man messen, quantifizieren und anwenden kann. Zielsetzung ist hier nicht ein umfassendes Verständnis des Themas, sondern eine pragmatische Einführung für die Anwendung in Informationstechnik und hier insbesondere in den Bereich der hardwarenahen Umsetzung.

Andreas Hümmer beschäftigt sich seit 1986 EDV. Beginnend mit einem 8-Bit Mikrocomputer, einem Atari 600XL, auf dem er seine ersten Programmiererfahrungen mit Basic sammelte, folgten bald danach erste Erfahrungen in der Assembler-Programmierung von Embedded Systems auf Basis von 8031/8051 Microkontrollern gefolgt von einem Einstieg in die Welt der IBM-PCs zu Beginn der 1990er und dem Einstieg in die Pascal und C Programmierung. Im weiteren Verlauf ergab sich eine Spezialisierung auf Netzwerktechnik und Netzwerkadministration, die sich seit den 2000ern zunehmen in eine weitere Spezialisierung auf die Integration heterogener Netze und Systemsicherheit wandelte. Die letzten 10 Jahre kamen weitere Spezialisierung im Bereich der Kryptographie, der Datensicherheit und von Sicherheitsinfrastrukturen hinzu. Aktuell sind die primären Tätigkeitsfelder im Bereich der DevOps, angewandte Kryptographie, Sicherheitsmanagemententsysteme, Datenschutz im Unternehmen und im Architekturdesign von Fault-Resilent-Systems im industriellen Umfeld angesiedelt. Neben dem fachlichen Werdegang, der in 1990 mit einen Studium der Elektrotechnik begann, hat Andreas Hümmer ebenfalls 1990 seine ersten Firma gegründet, die sich Design und Vertrieb mit individueller EDV Lösungen befasste. 1995 Erfolgte die Gründung der GISMA EDV System und Service GMBH, welche als Dienstleister der damaligen GISMA-Gruppe konzipiert war und u.a. auch HA Systeme für das Bankenumfeld für das aufkommende Onlinebrokerage konzipierte, assemblierte und auch betrieb. Im Rahmen eines Firmenverkaufs wurden die bisherigen Firmen mit weiteren Unternehmen aus dem Geschäftsumfeld zur ELAXY Gruppe zusammengefügt, in welcher Andreas Hümmer aktuell als Leiter der IT tätig ist. Weiterhin Betreibt Andreas Hümmer seit 2004 ein Dienstleistungsunternehmen, welches sich auf die speziellen Erfordernisse von KMU konzentriert und diese bei der Digitalisierung von Verwaltung, Produktion und Systemdesign unterstützt. Seit 2018 ist Andreas Hümmer als Fellow und Founder Mitglied der SysOpSec Group. Schwerpunktbereiche: Angewandte und praktische Kryptographie, Embedded Systems, Industrial Security.