Hauptseminar

An dieser Stelle werden Themenvorschläge für studentische Vorträge in der EZAG gesammelt.

Die EZAG dient auch als Plattform für das Hauptseminar, es gibt also insbesondere keine Sondertermine für Hauptseminarvorträge. Um als Student einen Vortrag im Rahmen des Hauptseminars zu halten, sollte man sich entweder ein Thema aus der Liste auf dieser Seite aussuchen oder selbst ein Thema vorschlagen. Danach sollte man den Betreuer des gewählten Themas bzw. das Lehrstuhlpostfach (bei einem eigenen Thema) kontaktieren, um den weiteren Ablauf und einen Vortragstermin festzulegen.

Neben dem Hauptseminarvortrag ist eine Ausarbeitung notwendig. Der genaue Inhalt ist mit dem Betreuer nach dem Vortrag abzusprechen. Die Ausarbeitung sollte 10 Seiten nicht überschreiten und ist spätestens 4 Wochen nach dem Hauptseminarvortrag beim Betreuer abzugeben. Vortrag und Ausarbeitung sind notwendig, um einen Schein zu bekommen. Allgemeine Hinweise zum Aufbau von wissenschaftlichen Arbeiten finden sich in der Rubrik „Beleg/Diplom Aufbau“, wobei die Grundstruktur wie folgt anzupassen ist: Einleitung, Problem, Related Work (1 Seite), Kernidee, Details eines Aspektes, Bewertung, Zusammenfassung. Hinweis: Die Ausarbeitung ist als Fließtext (keine Stichpunktesammlung!) zu verfassen, der Duden bzw. die Rechtschreibprüfung wird dringend empfohlen, ebenso ist eine Seitennummerierung erwünscht.

Das Publikum von Hauptseminarvorträgen besteht aus fortgeschrittenen Studenten und Mitarbeitern. Es ist evtl. sinnvoll im Vortrag kleinere Bezüge zur BS-Vorlesung herzustellen, ansonsten sollten grundlegende Konzepte als bekannt behandelt werden und die Vortragseinleitung und -einführung kann meist kompakt ausfallen. Schwerpunkt sollte ein interessantes wissenschaftliches Thema bilden, so dass alle etwas lernen können.

Der Vortrag selbst sollte, sofern nicht anders abgesprochen, für eine Dauer von ca. 30 Minuten ausgelegt sein. Anschließend stehen üblicherweise 15 Minuten für Fragen zur Verfügung. Es empfiehlt sich den Vortrag vorher etwas zu üben, damit man die eigene Geschwindigkeit besser einschätzen kann.

Für die Anmeldung als Modul INF-AQUA in selma muss zunächst eine Anmeldung im Modul INF-AQUA, dann eine Anmeldung des Hauptseminars und anschließend eine Anmeldung zur Prüfung des Hauptseminars erfolgen.

Themenvorschläge

Fortgeschrittene Aspekte von Linux

Der Linux-Kernel ist eine komplexe Codebasis, die zahlreiche spezialisierte Konstrukte umfasst. Seine Open-Source-Natur ermöglicht eine kontinuierliche Verfeinerung und Innovation. Jedoch ist es schwierig ist, mit dem ständig weiterentwickelten Code Schritt zu halten.

In diesem übergreifenden Seminarthema soll eine spezialisierte Linux-Funktion herausgegriffen, recherchiert und präsentiert werden. Einige Beispiele sind unten aufgeführt, aber auch eigene Vorschläge sind willkommen.

• Datenstrukturen, z.B. Maple-Bäume
• Speicherallokatoren (SLAB, SLOB, SLUB)
• Scheduling-Algorithmen, z.B. CFS (completely fair scheduler)
• Synchronisation, e.g. RCU (read-copy-update)
• Spezialisierte Nutzer-APIs, e.g. io_uring, eBPF
• Subsysteme, e.g. Crypto API, device mapper, work queues

Quellenvorschläge:

• The Linux Kernel Archives
• The Linux Kernel documentation
• What is RCU, Fundamentally?, Read-copy update: Using Execution History to Solve Concurrency Problems
• The Slab Allocator in the Linux kernel
• Ringing in a new asynchronous I/O API, The rapid growth of io_uring
• eBPF Documentation, BPF Internals
• The Device Mapper, dmsetup

Betreuer: Jan Bierbaum

Stand der Technik zur Sicherheit von CXL

Compute Express Link (CXL) ist ein offener Interconnect-Standard, der eine Kommunikation mit hoher Bandbreite und geringer Latenz zwischen CPUs und Geräten wie Beschleunigern und Speichererweiterungen ermöglicht. Durch die enge Integration dieser Geräte in die Speicher- und Cache-Architektur des Hosts sowie durch die Möglichkeit, mehrere Maschinen über ein gemeinsames CXL-Fabric zu verbinden, erweitert CXL die traditionelle Vertrauensgrenze von Computersystemen erheblich. Dieser Paradigmenwechsel in der Systemarchitektur wirft grundlegende Fragen hinsichtlich Isolation, Vertraulichkeit, Integrität und Vertrauen in CXL-fähigen Systemen auf.

Ziel dieser Seminararbeit ist es, einen umfassenden Überblick über den aktuellen Stand von Compute Express Link zu geben, mit besonderem Fokus auf die im Standard definierten Sicherheitsmechanismen sowie auf die sicherheitstechnischen Implikationen von CXL-basierten Architekturen.

Die Seminararbeit soll insbesondere folgende Aspekte behandeln:

• Überblick über CXL
  Geben Sie eine kurze Einführung in Compute Express Link, einschließlich Motivation, grundlegender Konzepte, unterstützter Gerätetypen sowie eines Überblicks über den CXL-Protokollstack und die verschiedenen Versionen (CXL 1.x–4.x).

• Sicherheitsmechanismen im CXL-Standard
  Untersuchen und beschreiben Sie die im CXL-Standard spezifizierten Sicherheitsfunktionen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf:

  • CXL Integrity and Data Encryption (IDE), eingeführt mit CXL 2.0, einschließlich Zielsetzung, Bedrohungsmodell und Schutzumfang.

  • CXL Trusted Security Protocol (TSP) in CXL 3.x, insbesondere im Hinblick auf die Unterstützung von Trusted Execution Environments (TEEs), Geräteauthentifizierung und sicheres Gerätemanagement in gemeinsam genutzten Fabrics.

• Verwandte Arbeiten und Sicherheitsanalysen
  Recherchieren und fassen Sie bestehende wissenschaftliche Arbeiten zusammen, die sich mit der Sicherheit von CXL-fähigen Systemen befassen. Diskutieren Sie identifizierte Bedrohungen, Angriffsflächen und vorgeschlagene Gegenmaßnahmen und setzen Sie diese in Beziehung zu den vom CXL-Standard bereitgestellten Sicherheitsmechanismen.

Die Seminararbeit soll kritisch bewerten, inwieweit die aktuellen Sicherheitsmechanismen den vorgesehenen Einsatzszenarien von CXL gerecht werden, insbesondere in disaggregierten multi-tenant Umgebungen wie Rechenzentren.

Einstiegspunkte für die Recherche sind unter anderem:

• CXL Consortium
• Salus: Efficient Security Support for CXL-Expanded GPU Memory

• Analyzing the security implications of the CXL.mem protocol (Bachelor Thesis)

Betreuer: Matthias Hille