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Press release of 21.05.2010

Intelligente Stromzähler: Digitale Signatur von ubisys für neue EDL- und SyM²-Zähler

Düsseldorf, 21.05.2010. Speziell für elektronische Stromzähler der neuesten Generation hat ubisys sein Portfolio im Bereich Kryptographie für Embedded Systems um eine optimierte ECDSA-p192r1 Signatur erweitert. Diese Signatur wird für “smart metering” und “smart grid”-Anwendungen in Deutschland eingesetzt.
Die bereits seit 2005 erhältliche C++ Bibliothek von ubisys umfasst viele der Grundbausteine, die in modernen Anwendungen für höchste Sicherheit sorgen. Hierzu zählen etwa Implementierungen des Secure Hash Algorithmus (SHA), des symmetrischen Blockchiffre Advanced Encryption Standard (AES), und der asymmetrischen Elliptic Curve Cryptography (ECC).

Ausschlaggebend für die neuesten Verbesserungen waren zwei aktuelle Spezifikationen des VDE für das Zähl- und Messwesen: Zum einen die Spezifikationsreihe EDL (EDL21 und EDL40), die das Segment der etwa 43 Millionen Haushaltszähler in Deutschland abdeckt und zum anderen die im gewerblichen und industriellen Bereich anzusiedelnde Spezifikation SyM² - “Synchronous Modular Meter” für taktsynchrone Lastgangzähler. Seit Oktober 2009 wird diese neue Version für die Zähler einer der größten deutschen Zählerhersteller verwendet.

Beide Spezifikationen setzen für die Digitale Signatur der Verbrauchswerte auf elliptische Kurven als Grundlage ihres kryptographischen Teilsystems. Das anerkannte “Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA)”-Verfahren bürgt für die Authentizität der übermittelten Verbrauchswerte. Vorteil von ECC gegenüber älteren Verfahren wie RSA ist die verkürzte Schlüssellänge bei vergleichbarer Sicherheit. Beispielsweise bietet eine ECDSA-Signatur mit 192 Bit Schlüssellänge mehr Sicherheit als eine RSA-Signatur mit 1024 Bit. Nicht zuletzt deshalb dient die ANSI-standardisierte Kurve p192r1 als Basiskurve für die Signatur von Verbrauchswerten bei SyM²- und EDL-Zählern. Allerdings sind die Anforderungen an die Verarbeitungsgeschwindigkeit bei SyM² deutlich höher als bei EDL, da bei SyM²-Zählern zwei Verbrauchswerte pro Sekunde erfasst, signiert und übermittelt werden müssen, während für die Signatur bei EDL fast drei Minuten zur Verfügung stehen.

Daher wurde die C++ inline template Klassenbibliothek CompactECC™ um eine flexibel optimierbare Implementierung der ECDSA-p192r1 Signatur erweitert. Dabei können Optimierungskriterien wie Codegröße, Speicherbedarf, und Ausführungsgeschwindigkeit berücksichtigt und gegeneinander abgewogen werden. Die Bibliothek ist prinzipiell auf allen 8-, 16-, und 32-bit Controllern, für die ein C++ oder Embedded C++ Compiler zur Verfügung steht, lauffähig.

Derzeit werden Atmel’s AT91SAM7S/X Controller mit ARM7TDMI Core und ATmega128 mit 8-bit AVR Core aktiv unterstützt, eine Anpassung an Cortex-M3 und weitere Prozessoren ist in Vorbereitung. Konkret ist die Signatur auf einem SAM7X bei 48 MHz Taktfrequenz in etwa 130ms abgeschlossen und benötigt etwa 8 KB ROM sowie 2.5KB RAM und ist damit für SyM²-Zähler bestens geeignet. Für preissensitive EDL Zähler bietet sich beispielsweise ein AVR an, der bei 8 MHz Taktfrequenz etwa 8s für eine Signatur benötigt und dabei ca. 10KB ROM und 1.2KB RAM in Anspruch nimmt.

Zur Erzeugung von Schlüsselpaaren (privat und öffentlich) während der Produktion, sowie zur Verifikation der vom Zähler erzeugten Signaturen beim Energieversorger kann dieselbe Bibliothek verwendet werden, denn sie ist auch leicht auf allen Windows-, Linux-, Unix- und MacOS-Systemen (Workstation und Server) in entsprechende Applikationen und Dienste integrierbar.

About ubisys
Promoting the ubiquitous deployment of smart wireless systems, ubisys technologies GmbH is a leading Smart Home and Internet-of-Things company based in Düsseldorf, Germany. Its broad portfolio includes core technologies like certified ZigBee Golden Unit stacks, cloud services, advanced products including roller shade controllers, dimmers, smart power outlets and heating controllers as well as complete, consumer-facing solutions with gateways and apps for iOS and Android.

Contact

Marcel Apfel
ubisys technologies GmbH

ubisys technologies GmbH
Am Wehrhahn 45
40211 Düsseldorf
T:  +49. 211. 54 21 55 – 00
F:  +49. 211. 54 21 55 – 99

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