Tobias Dörr, M. Sc.

Tobias Dörr, M. Sc.

  • Engesserstr. 5

    76131 Karlsruhe

Forschung

Modellbasierter Entwurf sicherheitskritischer eingebetteter Systeme

Moderne eingebettete Systeme, die in Domänen wie dem Automobilbereich oder der Luftfahrt zum Einsatz kommen, unterliegen immer strengeren Sicherheits- und Echtzeitanforderungen. Um die Komplexität zu bewältigen, die mit der Entwicklung solcher Systeme einhergeht, gewinnen neuartige Entwurfsparadigmen auf Basis formaler Modelle zunehmend an Bedeutung. In diesem Zusammenhang entwickeln wir Modellnotationen und darauf aufbauende Softwarewerkzeuge, die gegebene Modellinstanzen automatisch in zuverlässige Implementierungsartefakte überführen.

Synthese von Isolationsmechanismen für moderne Mixed-Criticality-Systeme

Um ihre Performanzanforderungen zu erfüllen, wird bei der Entwicklung moderner eingebetteter Systeme zunehmend auf Mehrkernprozessoren zurückgegriffen. Damit geht häufig eine enge Integration von Subsystemen verschiedener Kritikalitätsstufen einher. Um trotz dieser Integration einen hinreichenden Grad an Safety und Security gewährleisten zu können, ist die Umsetzung zuverlässiger Isolationsmechanismen notwendig. Wir erforschen Ansätze, die solche Mechanismen unter Verwendung bestehender Hardwarefunktionen automatisiert generieren.

Fehlertoleranzmechanismen auf Basis dynamischer Hardwareredundanz

Mit der zunehmenden Automatisierung des Fahrens steigt das Risiko, dass elektronische Fehlfunktionen im Fahrzeug zu physischen Schäden führen. Daher müssen in diesem Zusammenhang relevante Komponenten immer häufiger so ausgelegt werden, dass sie trotz solcher Fehlfunktionen ein definiertes Mindestmaß an Funktionalität zuverlässig erbringen. Hierfür ist der Einsatz geeigneter Fehlertoleranzmechanismen notwendig. Wir forschen daran, solche Mechanismen unter Verwendung dynamischer Hardwareredundanz besonders kosteneffizient zu realisieren.

Studentische Arbeiten

Bachelor- und Masterarbeiten im Umfeld der aktuellen Forschungsaktivitäten sind gerne möglich. Je nach eigenem Interesse können diese auf die Modellierung von HW/SW-Systemen, die Implementierung von Isolations- und Fehlertoleranzmechanismen oder eine Kombination beider Gebiete ausgerichtet sein. Die folgenden Ausschreibungen sind als Themenvorschläge zu verstehen, die gerne an die gewünschte Ausrichtung angepasst werden können.

Betreute studentische Arbeiten

  • MA: „Entwicklung eines konfigurierbaren Zugriffsschutzmoduls für FPGA-Komponenten“
  • SA: „Bewertung kosteneffizienter Fehlerdetektionsansätze für MPSoC-basierte Fail-Operational-Systeme“
  • MA: „Entwicklung einer FPGA-gesteuerten Architektur für dynamische On-Chip-Redundanz sicherheitskritischer Funktionen“
  • MA: „Optimierung eines Codegenerators für Isolationskonfigurationen moderner MPSoCs“

Publikationen


2023
Proceedingsbeiträge
Pattern-Based Information Flow Control for Safety-Critical On-Chip Systems
Dörr, T.; Schade, F.; Becker, J.
2023. Computer Safety, Reliability, and Security. Ed.: J. Guiochet, 181–195, Springer Nature Switzerland. doi:10.1007/978-3-031-40923-3_14
Vorträge
Tutorial: Simulation-based development of networked avionics systems using the XANDAR toolchain
Dörr, T.; Schade, F.; Ahlbrecht, A.
2023, Juni 7. 4th Summer School on Cyber-Physical Systems and Internet-of-Things (CPS&IoT 2023), Budva, Montenegro, 6.–10. Juni 2023
2022
Proceedingsbeiträge
Safety by Construction: Pattern-Based Application of Safety Mechanisms in XANDAR
Dörr, T.; Schade, F.; Masing, L.; Becker, J.; Keramidas, G.; Antonopoulos, C. P.; Mavropoulos, M.; Kelefouras, V.; Voros, N.
2022. 2022 IEEE Computer Society Annual Symposium on VLSI (ISVLSI), Nicosia, Cyprus, 04-06 July 2022, 369–370, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/ISVLSI54635.2022.00081
A Behavior Specification and Simulation Methodology for Embedded Real-Time Software
Dörr, T.; Schade, F.; Ahlbrecht, A.; Zaeske, W.; Masing, L.; Durak, U.; Becker, J.
2022. 2022 IEEE/ACM 26th International Symposium on Distributed Simulation and Real Time Applications (DS-RT), 151–159, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/DS-RT55542.2022.9932069
Hypervisor-Based Target Deployment Strategies for Time Predictability in Model-Based Development
Schade, F.; Dörr, T.; Becker, J.
2022. Conference Proceedings: 2022 IEEE 35th International System-on-Chip Conference (SOCC) Ed.: S. Sezer, 1–2, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/SOCC56010.2022.9908090
XANDAR: A holistic Cybersecurity Engineering Process for Safety-critical and Cyber-physical Systems
Siddiqui, F.; Khan, R.; Sezer, S.; McLaughlin, K.; Masing, L.; Dörr, T.; Schade, F.; Becker, J.; Ahlbrecht, A.; Zaeske, W.; Durak, U.; Adler, N.; Sailer, A.; Weber, R.; Wilhelm, T.; Nemeth, G.; Nemeth, G.; Morales, V.; Gomez, P.; Keramidas, G.; u. a.
2022. 2022 IEEE 95th Vehicular Technology Conference: (VTC2022-Spring): Proceedings ; 19–22 June 2022, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/VTC2022-Spring54318.2022.9860859
XANDAR: Exploiting the X-by-Construction Paradigm in Model-based Development of Safety-critical Systems
Masing, L.; Dörr, T.; Schade, F.; Becker, J.; Keramidas, G.; Antonopoulos, C. P.; Mavropoulos, M.; Tiganourias, E.; Kelefouras, V.; Antonopoulos, K.; Voros, N.; Durak, U.; Ahlbrecht, A.; Zaeske, W.; Panagiotou, C.; Karadimas, D.; Adler, N.; Sailer, A.; Weber, R.; Wilhelm, T.; u. a.
2022. 2022 Design, Automation & Test in Europe Conference & Exhibition (DATE), Antwerp, Belgium, 14-23 March 2022, 814–818, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.23919/DATE54114.2022.9774534
2021
Zeitschriftenaufsätze
Model-based configuration of access protection units for multicore processors in embedded systems
Dörr, T.; Sandmann, T.; Becker, J.
2021. Microprocessors and microsystems, 87, Article no: 104377. doi:10.1016/j.micpro.2021.104377
Achieving cost-efficient fail-operational behavior based on inherent redundancy at the system level
Dörr, T.; Sandmann, T.; Friederich, P.; Leitner, A.; Becker, J.
2021. Microprocessors and microsystems, 87, Aricle no: 104380. doi:10.1016/j.micpro.2021.104380
Proceedingsbeiträge
XANDAR: X-by-Construction Design framework for Engineering Autonomous & Distributed Real-time Embedded Software Systems
Becker, J.; Masing, L.; Dörr, T.; Schade, F.; Keramidas, G.; Antonopoulos, C. P.; Mavropoulos, M.; Tiganourias, E.; Kelefouras, V.; Antonopoulos, K.; Voros, N.; Durak, U.; Ahlbrecht, A.; Zaeske, W.; Panagiotou, C.; Karadimas, D.; Adler, N.; Sailer, A.; Weber, R.; Wilhelm, T.; u. a.
2021. Proceedings 2021 31st International Conference on Field-Programmable Logic and Applications: FPL 2021 ; Dresden, Germany, 30 August – 3 September 2021, 382–383, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/FPL53798.2021.00075
Employing the Concept of Multilevel Security to Generate Access Protection Configurations for Automotive On-Board Networks
Dörr, T.; Sandmann, T.; Mohr, H.; Becker, J.
2021. 2021 24th Euromicro Conference on Digital System Design (DSD), 107–114, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/DSD53832.2021.00026
2020
Proceedingsbeiträge
An Approach to Cost-Efficient Fault Tolerance in Inherently Redundant Fail-Operational Systems
Dörr, T.; Sandmann, T.; Friederich, P.; Leitner, A.; Becker, J.
2020. 2020 23rd Euromicro Conference on Digital System Design (DSD), 630–637, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/DSD51259.2020.00103
A Formal Model for the Automatic Configuration of Access Protection Units in MPSoC-Based Embedded Systems
Dörr, T.; Sandmann, T.; Becker, J.
2020. 2020 23rd Euromicro Conference on Digital System Design (DSD), 596–603, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/DSD51259.2020.00098
2019
Proceedingsbeiträge
Leveraging the Partial Reconfiguration Capability of FPGAs for Processor-Based Fail-Operational Systems
Dörr, T.; Sandmann, T.; Schade, F.; Bapp, F. K.; Becker, J.
2019. Applied Reconfigurable Computing – 15th International Symposium, ARC 2019, Darmstadt, 9.-11. April 2019, 96–111, Springer. doi:10.1007/978-3-030-17227-5_8
2018
Forschungsberichte/Preprints