Realitätsnahe Erprobung von Sicherheit für ICS
Ziel von RealistICS ist es Studierenden begleitend zur theoretischen Ausbildung im Bereich industrielle Netzwerksicherheit die Möglichkeit zur praktischen und realitätsnahen Erprobung der erlernten Kenntnisse zu geben. Dadurch soll nicht nur die Motivation gesteigert werden, sondern auch wichtige Fähigkeiten für den Praxiseinsatz vermittelt werden.Dazu soll Studierenden ein Verständnis dafür vermittelt werden, dass industrielle Netzwerke ein komplexes Gesamtsystem sind, dessen Absicherung neben dem theoretischen Wissen aus einer Vorlesung auch signifikante praktische Fähigkeiten benötigt. Zur Erreichung dieses Ziels soll eine Lernumgebung entwickelt werden, in der die Studierenden semesterbegleitend die jeweils theoretisch erlernten Konzepte direkt praktisch anwenden können. Dabei werden die Studierenden zu Beginn des Semesters zunächst das industrielle Netzwerk konfigurieren und programmieren, bevor sie im Laufe des Semesters verschiedene Möglichkeiten zur Absicherung des Netzwerkes in dieser Umgebung praktisch umsetzen.Um einen hohen Realitätsgrad und somit hohe Studierendenmotivation zu erreichen, wird auf umfangreiche Vorarbeiten zur Schaffung von Simulationsumgebungen für industrielle Netzwerke zurückgegriffen. Diese sollen im Rahmen von RealistICS für den Einsatz in der Lehre angepasst sowie entsprechende praktische Aufgaben zum kontinuierlichen Aufbau und Absicherung des industriellen Netzwerkes entworfen werden.
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CoFacS – Simulating a Complete Factory to Study the Security of Interconnected Production
While the digitization of industrial factories provides tremendous improvements for the production of goods, it also renders such systems vulnerable to serious cyber-attacks. To research, test, and validate security measures protecting industrial networks against such cyber-attacks, the security community relies on testbeds to simulate industrial systems, as utilizing live systems endangers costly components or even human life. However, existing testbeds focus on individual parts of typically complex production lines in industrial factories. Consequently, the impact of cyber-attacks on industrial networks as well as the effectiveness of countermeasures cannot be evaluated in an end-to-end manner. To address this issue and facilitate research on novel security mechanisms, we present CoFacS, the first COmplete FACtory Simulation that replicates an entire production line and affords the integration of real-life industrial applications. To showcase that CoFacS accurately captures real-world behavior, we validate it against a physical model factory widely used in security research. We show that CoFacS has a maximum deviation of 0.11% to the physical reference, which enables us to study the impact of physical attacks or network-based cyber-attacks. Moreover, we highlight how CoFacS enables security research through two cases studies surrounding attack detection and the resilience of 5G-based industrial communication against jamming.
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CoFacS – Simulating a Complete Factory to Study the Security of Interconnected Production
While the digitization of industrial factories provides tremendous improvements for the production of goods, it also renders such systems vulnerable to serious cyber-attacks. To research, test, and validate security measures protecting industrial networks against such cyber-attacks, the security community relies on testbeds to simulate industrial systems, as utilizing live systems endangers costly components or even human life. However, existing testbeds focus on individual parts of typically complex production lines in industrial factories. Consequently, the impact of cyber-attacks on industrial networks as well as the effectiveness of countermeasures cannot be evaluated in an end-to-end manner. To address this issue and facilitate research on novel security mechanisms, we present CoFacS, the first COmplete FACtory Simulation that replicates an entire production line and affords the integration of real-life industrial applications. To showcase that CoFacS accurately captures real-world behavior, we validate it against a physical model factory widely used in security research. We show that CoFacS has a maximum deviation of 0.11% to the physical reference, which enables us to study the impact of physical attacks or network-based cyber-attacks. Moreover, we highlight how CoFacS enables security research through two cases studies surrounding attack detection and the resilience of 5G-based industrial communication against jamming.
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ARGeo: Immersives Lernen durch AR in Geographie
Das Projekt ARGeo an der Bergischen Universität Wuppertal zielt auf die nachhaltige Verankerung von Augmented Reality (AR) in der geographischen Lehrer:innenbildung. Lehramtsstudierende erwerben technische Kompetenzen im Umgang mit webbasierten AR-Tools (z.?B. Blippar), gestalten fachdidaktisch fundierte AR-Lernumgebungen und erproben diese in universitären und schulischen Kontexten. Didaktische Leitlinien wie das TPACK-Modell, die Cognitive Theory of Multimedia Learning (CTML) und der Affordance-Ansatz für AR strukturieren die Gestaltung und Reflexion der Inhalte. Die AR-Materialien werden schrittweise in die drei Modulkomponenten des Lehramtsstudiums (Einführung in die Didaktik, Medien und Methoden, Außerschulische Lernorte) integriert. Im zweiten Projektjahr erfolgt zudem ein Transfer ins institutsinterne GeoIT-Schülerlabor, das für die schulpraktische Erprobung genutzt und konzeptionell weiterentwickelt wird. Die systematische Evaluation durch ein Explanatory Sequential Design (TAM + Interviews) liefert empirische Grundlagen zur Optimierung der Lehr-Lernprozesse. Abschlussarbeiten und das AR/VR-Netzwerk der BUW stärken die wissenschaftliche Weiterentwicklung und schulischen Transfer. Perspektivisch wird auf dieser Basis ein Kriterienkatalog erarbeitet, der aufzeigt, welche technischen, didaktischen und strukturellen Voraussetzungen notwendig sind, damit Lehrkräfte AR langfristig, praxisnah und reflektiert in den Geographieunterricht integrieren können.
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Reallabor „Innovatives Lernraumdesign“
Im Reallabor „Innovatives Lernraumdesign“ wurden vier Modellräume für hybride und studierenden-zentrierte Lehr-/Lernszenarien entwickelt, realisiert und evaluiert. Konzeptionelle Grundlage waren die DORT-Perspektive, mit den Aspekten Didaktik, Organisation, Raum und Technik, sowie ein nutzer:innen-zentrierter Reallaboransatz mit den Phasen Co-Design, Co-Produktion und Co-Evaluation.
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