Spacecrafts are extensively used by public and private sectors to support a variety of services. Considering the cost and the strategic importance of these spacecrafts, there has been an increasing demand to utilize strong cryptographic primitives to assure their security. Moreover, it is of utmost importance to consider fault tolerance in their designs due to the harsh environment found in space, while keeping low area and power consumption. The problem of recovering spacecrafts from failures or attacks, and bringing them back to an operational and safe state is crucial for reliability. Despite the recent interest in incorporating on-board security, there is limited research in this area. This research proposes a trusted hardware module approach for recovering the spacecrafts subsystems and their cryptographic capabilities after an attack or a major failure has happened. The proposed fault tolerant trusted modules are capable of performing platform restoration as well as recovering the cryptographic capabilities of the spacecraft. This research also proposes efficient fault tolerant architectures for the secure hash (SHA-2) and message authentication code (HMAC) algorithms. The proposed architectures are the first in the literature to detect and correct errors by using Hamming codes to protect the main registers. Furthermore, a quantitative analysis of the probability of failure of the proposed fault tolerance mechanisms is introduced. Based upon an extensive set of experimental results along with probability of failure analysis, it was possible to show that the proposed fault tolerant scheme based on information redundancy leads to a better implementation and provides better SEU resistance than the traditional Triple Modular Redundancy (TMR). The fault tolerant cryptographic primitives introduced in this research are of crucial importance for the implementation of on-board security in spacecrafts.

Satellite navigation (such as GPS) has become widely successful and is used by billions of users daily. Accuratepositioning and timing has a wide range of applications and is increasingly being integrated in safety criticalsystems such as autonomous operations, traffic management, navigation for airplanes and other vehicles. Thesecurity and vulnerabilities of satellite navigation is however often not considered in the same way as for exampledata security, even though the high efficacy of spoofing with off-the-self software-defined radio (SDR) has beendemonstrated repeatedly. The lack of concern comes partially from the lack of options as satellite navigationauthentication has not previously existed in the civil domain.This work benchmarks the anti-spoofing and signal level measurements of commercial receivers in both simulatedand real-world scenarios and implements additional anti-spoofing measures. The additional anti-spoofingmeasures are implemented using no additional information than what the receiver should already have accessto in any modern commercial vehicle. Upcoming EU regulation 2021/1228 for vehicles used in internationaltransport will also mandate the use of these three anti-spoofing measures by August 2023. Here receiver time isverified by the means of Network Time Protocol (NTP) and real time clock (RTC); receiver motion is verifiedby the means of dead reckoning and inertial measurement unit (IMU); receiver navigation data is verified by themeans of asymmetric cryptography and Galileo Open Service Navigation Message Authentication (OSNMA).The computational overhead is analyzed as well as cost and worldwide Market feasibility. We estimate thateven basic timing devices would only have to perform one NTP request every 17 days and a microcontrollerpowerful enough to do OSNMA costs less than $2. Finally, the benefits of multi-band receivers and futuredevelopments in both the user and space segments are discussed.

<p>Detta examensarbete reder ut arbetsprinciperna för olika typer av hårddiskskrivskydd; hårdvaruskrivskydd, mjukvaruskrivskydd, hybridskrivskydd och bygelskrivskydd. Slutsatsen av utredningen är att endast hårdvaruskrivskydd Detta examensarbete reder ut arbetsprinciperna för olika typer av hårddiskskrivskydd; hårdvaruskrivskydd, mjukvaruskrivskydd, hybridskrivskydd och bygelskrivskydd. Slutsatsen av utredningen är att endast hårdvaruskrivskydd bedöms ha tillräckligt pålitliga skyddsprinciper, vilket motiveras av dess oberoende från både hårdvara och operativsystem. </p><p>Vidare undersöks hårdvaruskrivskyddet Image MASSter(TM) Drive Lock från Intelligent Computer Solutions (ICS). Några egentliga slutsatser gick inte dra av kretskonstruktionen, bortsett från att den är uppbyggd kring en FPGA (Xilinx Spartan-II, XC2S15) med tillhörande PROM (XC17S15APC). </p><p>En egenutvecklad idé till autenticieringsmetod för hårddiskkloner föreslås som ett tillägg till arbetet. Principen bygger på att komplettera hårddiskklonen med unik information om hårddisk såväl kloningsomständigheter, vilka sammanflätas genom XOR-operation av komponenternas hashsummor.Autenticieringsmetoden kan vid sjösättning möjligen öka rättsäkerheten för både utredarna och den som står misstänkt vid en brottsutredning. </p><p>Arbetet är till stora delar utfört vid och på uppdrag av Statens kriminaltekniska laboratorium (SKL) i Linköping.</p>

Detta examensarbete reder ut arbetsprinciperna för olika typer av hårddiskskrivskydd; hårdvaruskrivskydd, mjukvaruskrivskydd, hybridskrivskydd och bygelskrivskydd. Slutsatsen av utredningen är att endast hårdvaruskrivskydd Detta examensarbete reder ut arbetsprinciperna för olika typer av hårddiskskrivskydd; hårdvaruskrivskydd, mjukvaruskrivskydd, hybridskrivskydd och bygelskrivskydd. Slutsatsen av utredningen är att endast hårdvaruskrivskydd bedöms ha tillräckligt pålitliga skyddsprinciper, vilket motiveras av dess oberoende från både hårdvara och operativsystem. Vidare undersöks hårdvaruskrivskyddet Image MASSter(TM) Drive Lock från Intelligent Computer Solutions (ICS). Några egentliga slutsatser gick inte dra av kretskonstruktionen, bortsett från att den är uppbyggd kring en FPGA (Xilinx Spartan-II, XC2S15) med tillhörande PROM (XC17S15APC). En egenutvecklad idé till autenticieringsmetod för hårddiskkloner föreslås som ett tillägg till arbetet. Principen bygger på att komplettera hårddiskklonen med unik information om hårddisk såväl kloningsomständigheter, vilka sammanflätas genom XOR-operation av komponenternas hashsummor.Autenticieringsmetoden kan vid sjösättning möjligen öka rättsäkerheten för både utredarna och den som står misstänkt vid en brottsutredning. Arbetet är till stora delar utfört vid och på uppdrag av Statens kriminaltekniska laboratorium (SKL) i Linköping.

Είναι ευρέως αποδεκτό ότι η ασφάλεια δεδομένων έχει ήδη ξεκινήσει να διαδραματίζει κεντρικό ρόλο στον σχεδιασμό μελλοντικών συστημάτων τεχνολογίας πληροφορίας (IT – Information Technology). Μέχρι πριν από λίγα χρόνια, ο υπολογιστής αποτελούσε την κινητήρια δύναμη της ψηφιακής επικοινωνίας. Πρόσφατα, ωστόσο, έχει γίνει μια μετατόπιση προς τις εφαρμογές τεχνολογίας πληροφορίας που υλοποιούνται σαν ενσωματωμένα συστήματα. Πολλές από αυτές τις εφαρμογές στηρίζονται σε μεγάλο βαθμό σε μηχανισμούς ασφαλείας, περιλαμβάνοντας την ασφάλειας για ασύρματα τηλέφωνα, φαξ, φορητούς υπολογιστές, συνδρομητική τηλεόραση, καθώς και συστήματα προστασίας από αντιγραφή για audio / video καταναλωτικά προϊόντα και ψηφιακούς κινηματογράφους. Το γεγονός ότι ένα μεγάλο μέρος των ενσωματωμένων εφαρμογών είναι ασύρματο, καθιστά το κανάλι επικοινωνίας ιδιαίτερα ευάλωτο και φέρνει στο προσκήνιο την ανάγκη για ακόμη μεγαλύτερη ασφάλεια. Παράλληλα με τα ενσωματωμένα συστήματα, η εκρηκτική ανάπτυξη των ψηφιακών επικοινωνιών έχει επιφέρει πρόσθετες προκλήσεις για την ασφάλεια. Εκατομμύρια ηλεκτρονικές συναλλαγές πραγματοποιούνται κάθε μέρα, και η ταχεία ανάπτυξη του ηλεκτρονικού εμπορίου κατέστησε την ασφάλεια ένα θέμα ζωτικής σημασίας για πολλές καταναλωτές. Πολύτιμες επιχειρηματικές ευκαιρίες , καθώς επίσης και πολλές υπηρεσίες πραγματοποιούνται κάθε μέρα μέσω του Διαδικτύου και πλήθος ευαίσθητων δεδομένων μεταφέρονται από ανασφαλή κανάλια επικοινωνίας σε όλο τον κόσμο. Η επιτακτική ανάγκη για την αντιμετώπιση αυτών των προβλημάτων, κατέστησε πολύ σημαντική την συμβολή της κρυπτογραφίας, και δημιούργησε μια πολύ υποσχόμενη λύση, με την οποία ενσωματωμένα συστήματα σε συνδυασμό με κρυπτογραφικά πρωτόκολλα, θα μπορούσαν να μας οδηγήσουν στην εξασφάλιση των επιθυμητών αποτελεσμάτων. Στην παρούσα εργασία, παρουσιάζουμε την υλοποίηση ενός ενσωματωμένου συστήματος, εμπλουτισμένο με κρυπτογραφικά πρωτόκολλα, που ουσιαστικά μεταμορφώνει έναν κοινό ηλεκτρονικό υπολογιστή σε ένα ισχυρό Crypto System PC, και έχει σαν κύρια αρμοδιότητα να μπορεί να επικοινωνεί με ένα υπολογιστικό σύστημα και να στέλνει πληροφορίες για την κατάσταση του μέσω ασφαλούς σύνδεσης διαδικτύου σε κάποιον απομακρυσμένο υπολογιστή ελέγχου/καταγραφής συμβάντων σε ώρες που δεν είναι εφικτή η παρουσία εξειδικευμένου προσωπικού για τον έλεγχο του. Αξιολογούμε την απόδοση του και την λειτουργία του με την εκτέλεση διάφορων πειραμάτων, ενώ επίσης προτείνουμε λύσεις για πιο ιδανικές και αποδοτικές συνθήκες λειτουργίας για μελλοντικές εφαρμογές. / It is widely recognized that data security already plays a central role in the design of future IT systems.Until a few years ago, the PC had been the major driver of the digital economy. Recently, however, there has been a shift towards IT applications realized as embedded systems.Many of those applications rely heavily on security mechanisms, including security for wireless phones, faxes, wireless computing, pay-TV, and copy protection schemes for audio/video consumer products and digital cinemas. Note that a large share of those embedded applications will be wireless, which makes the communication channel especially vulnerable and the need for security even more obvious. In addition to embedded devices, the explosive growth of digital communications also brings additional security challenges. Millions of electronic transactions are completed each day, and the rapid growth of eCommerce has made security a vital issue for many consumers. Valuable business opportunities are realized over the Internet and megabytes of sensitive data are transferred and moved over insecure communication channels around the world. The urgent need to face these problems has made the contribution of cryptography very important , and created a very promising solution, in which embedded systems in combination with cryptographic protocols, could lead us to obtain the desired results. In this paper, we present the implementation of an embedded system, enriched with cryptographic protocols, which turns a common computer into a powerful Crypto System PC, and has as its primary responsibility to be able to communicate with a computer system and send information for its situation through secure internet connections to a remote computer which is responsible for recording of events, when there is not qualified staff to control the computer system. We evalauate its performance and operation, by executing various experiments and we also suggest solutions for more optimal and efficient operating conditions for future applications.

Aristotle stated in his Poetics that theatre’s dual purpose was to educate and entertain. Centuries later the Roman Horace and Indian Bharata echoed his same sentiments. I intend to realize all three theorist’s ideas on the theatre by creating an original educational and entertaining work and bringing it to performance. The audience will retain information without being aware of learning if it is presented in a pleasurable way. The most important geopolitical relationship of this century will be between China and America. In order to educate the American public about the culture of The Middle Kingdom, I propose to write and direct my own play, condensing all three thousand years of Chinese literature into a one hundred and ten minute performance. I will benefit from the personal nature of this thesis by experiencing every stage of a play’s production: from idea to page to performance. My thesis will be made of three major parts: conceiving and writing the play, a journal of directing the debut production, and a third section made of choices, influences, and reflection on the entire experience. In this manner, the ideas swirling in my head may be made clear to others reading this thesis. The play itself will be a comical distillation of ten selected works of Chinese literature. Four non-gender specific American actors will seem to make up the show as it performs in a tongue-in-cheek way. Taking my stated goal of entertaining and educating the audience to heart, the overarching plot of the play will center on the four actors teaching the audience about the literature and culture of China by acting out scenes and telling stories. The information in the scenes will be targeted to a normal American citizen’s educational level with liberal doses of humor added. The four actors will be playing fictionalized versions of themselves and at times iv breaking character by explaining and setting up the theatricality of the piece to the audience. Part of the fun of the show will be seeing how these actors explain a subject as obtuse as Chinese literature to Americans. Perhaps a cooking metaphor is the best way to think of the play: I will chop up raw Chinese literature, the actors will boil it onstage, the theatregoer will consume the mix, and exit the theatre full of entertaining intellectual nourishment. My experiences directing and producing the finished play will be recorded in a journal as a resource for future directors. I imagine directing the play will be the most challenging aspect of this thesis. How is the play changed when other people interact with it? How will the audience receive it? In addition, Committee Chair Mark Routhier and my thesis Committee Members, Mark Brotherton and Tan Huaixiang, will also give written responses to the play’s performances. The play will be performed October 10-13, 2013 in the University of Central Florida’s Performing Arts Complex Studio 2 classroom. In the final section I will write a reflection on the entire process. This will serve the dual purpose of giving me a place to collect my thoughts and giving others a special insight to the growth they might experience when producing this play. Foremost among my influences in writing a play with this subject matter are the style and tone of The Reduced Shakespeare Company

In der Dissertationsschrift wird ein neuartiges Konzept der Realisierung der Direkten Digitalen Frequenzsynthese (DDS) vorgestellt. Ausgehend von der analysierten Literatur werden das Wirkprinzip eines Standard-DDS-Synthesizer analysiert und Möglichkeiten zur Aufwandsreduktion untersucht. Ein neuartiger Ansatz zur Realisierung einer vollständig digitalen DDS ergibt sich in der Anwendung der Pulse-Output-DDS. Bei der Pulse-Output-DDS wird neben dem D/A-Wandler auch die Sinus-ROM-Tabelle aus dem prinzipiellen Aufbau der Standard-DDS entfernt. Ausgehend von einer derart modifizierten DDS-Struktur wird ein geeignetes DDS-Modell entwickelt, mit welchem alle auftretenden Synthesefehler systematisch erfaßt und bewertet werden können. Die gewonnenen Erkenntnisse über die prinzipbedingten Synthesefehler bilden die Grundlage für Erweiterungen der Pulse-Output-DDS mit deren Hilfe eine qualitative Verbesserung des synthetisierten Signals erreicht wird. Dabei steht vor allem die Anwendung von Verfahren der digitalen Signalverarbeitung im Vordergrund, die zu einer Verringerung bzw. Kompensation oder zu einer spektralen Veränderung des auftretenden DDS-Fehlersignals geeignet sind. Es werden die erreichbaren Verbesserungen, aber auch die theoretischen und praktischen Grenzen von folgenden Verfahren aufgezeigt: absolute Verringerung des DDS-Fehlersignals Dithering des DDS-Fehlersignals Rauschformung (Noise-Shaping) des Fehlersignalspektrums Insbesondere bei der Rauschformung werden unterschiedliche Ansätze untersucht und bewertet mit dem Ziel, ein optimales Verfahren für den Rauschformungsprozeß bei der Verwendung in einer Pulse-Output-DDS zu finden. Durch die echtzeitfähige Implementation eines erweiterten DDS-Systems in einem Standard-CMOS-Prozeß werden die gefundenen theoretischen Lösungen verifiziert.

In der Dissertationsschrift wird ein neuartiges Konzept der Realisierung der Direkten Digitalen Frequenzsynthese (DDS) vorgestellt. Ausgehend von der analysierten Literatur werden das Wirkprinzip eines Standard-DDS-Synthesizer analysiert und Möglichkeiten zur Aufwandsreduktion untersucht. Ein neuartiger Ansatz zur Realisierung einer vollständig digitalen DDS ergibt sich in der Anwendung der Pulse-Output-DDS. Bei der Pulse-Output-DDS wird neben dem D/A-Wandler auch die Sinus-ROM-Tabelle aus dem prinzipiellen Aufbau der Standard-DDS entfernt. Ausgehend von einer derart modifizierten DDS-Struktur wird ein geeignetes DDS-Modell entwickelt, mit welchem alle auftretenden Synthesefehler systematisch erfaßt und bewertet werden können. Die gewonnenen Erkenntnisse über die prinzipbedingten Synthesefehler bilden die Grundlage für Erweiterungen der Pulse-Output-DDS mit deren Hilfe eine qualitative Verbesserung des synthetisierten Signals erreicht wird. Dabei steht vor allem die Anwendung von Verfahren der digitalen Signalverarbeitung im Vordergrund, die zu einer Verringerung bzw. Kompensation oder zu einer spektralen Veränderung des auftretenden DDS-Fehlersignals geeignet sind. Es werden die erreichbaren Verbesserungen, aber auch die theoretischen und praktischen Grenzen von folgenden Verfahren aufgezeigt: absolute Verringerung des DDS-Fehlersignals Dithering des DDS-Fehlersignals Rauschformung (Noise-Shaping) des Fehlersignalspektrums Insbesondere bei der Rauschformung werden unterschiedliche Ansätze untersucht und bewertet mit dem Ziel, ein optimales Verfahren für den Rauschformungsprozeß bei der Verwendung in einer Pulse-Output-DDS zu finden. Durch die echtzeitfähige Implementation eines erweiterten DDS-Systems in einem Standard-CMOS-Prozeß werden die gefundenen theoretischen Lösungen verifiziert.