Modell für sichere Contact-Tracing-App

Simulation zur Effektivität gegen Corona

4. Mai 2020
Contact-Tracing-App - Mann tippt auf Smartphone

Im Kampf gegen Covid-19 hat das interdisziplinäre Forschungsteam ContacTUM ein Modell für eine datenschutzsichere Contact-Tracing-App entwickelt. Simulationen sollen klären, ob die App das Coronavirus SARS-CoV-2 tatsächlich eindämmen kann.

Eine sichere und global kompatible digitale Kontaktverfolgung per App (Contact-Tracing) birgt Chancen, die Ausbreitung des Virus zu verlangsamen. Das interdisziplinäre Team aus den Bereichen Physik, Informatik, Jura, Mathematik und Medizin rund um die Physikerin Prof. Elisa Resconi setzte auf ein Konzept mit einem verschlüsselten Rechenverfahren.

Kontakte informieren

Das Grundprinzip des Contact-Tracings mit Hilfe einer App ist es, die Kontaktpersonen eines Infizierten zu benachrichtigen. Dabei tauschen Handys, auf denen die App installiert ist, zufalls-generierte und permanent wechselnde Zahlenfolgen (IDs) mit Hilfe der Bluetooth-Technologie aus.

Die Contact-Tracing-App sammelt die IDs lokal auf den Geräten und speichert sie dort für einen Zeitraum von etwa zwei Wochen. Ist eine Person mit dem Virus infiziert, werden die Kontaktpersonen des Infizierten anonym benachrichtigt.

Sicherheit durch Verschlüsselung

ContacTUM setzt dabei auf einen dezentralen Ansatz. Dabei gibt eine infizierte Person nur ihre ausgesendeten IDs an einen Server frei. Der Abgleich, ob eine dieser "infizierten" IDs zuvor empfangen wurde, findet lokal auf den Geräten statt. Die einzige Instanz, die weiß, ob Kontakt zu einer infizierten Person bestand, ist damit nur die Kontaktperson selbst – kein zentraler Server.

Beim App-Modell von ContacTUM werden die IDs des Infizierten mit den IDs auf den Handys abgeglichen, ohne dass die IDs des Infizierten auf die Handys geladen werden müssen. Dies gelingt durch den Einsatz des verschlüsselten Rechenverfahrens "Private Set Intersection Cardinality". Dieses ermöglicht es, Informationen ohne den Austausch von Klartext abzugleichen.

Das Konzept von ContacTUM hat damit den Vorteil, dass die Kontaktpersonen gewarnt werden können, ohne dass deren Handys die "infizierten" IDs in ihren gesammelten IDs erkennen können müssen. Dadurch ist die Anonymität einer infizierten Person deutlich weniger gefährdet.

Simulationen zur Wirksamkeit der App

Effektive Reproduktionsnummer $R_{eff}$ in Abhängigkeit von der Verfolgungswahrscheinlichkeit $p_{trace}$ ($\ca. $$ app abundance) und soziale Distanzierung $sd$

Effektive Reproduktionsnummer $R_{eff}$ in Abhängigkeit von der Verfolgungswahrscheinlichkeit 
$p_{trace}$ ($\ca. $$ app abundance) und soziale Distanzierung $sd$

Parallel dazu hat ein Teil des ContacTUM-Teams um den Physik-Professor Stefan Schönert und Mathematik-Professor Johannes Müller Simulationen erstellt. Diese sollen zeigen, unter welchen Bedingungen die App tatsächlich zur Eindämmung von Covid-19 beitragen kann.

Nach ersten Berechnungen gehen die Wissenschaftler davon aus, dass mindestens 60 Prozent der Bevölkerung die Contact-Tracing-App installieren und benutzen müssten. Außerdem müssten die Kontaktpersonen von Kontaktpersonen einer infizierten Person ohne Zeitverzögerung informiert werden, um die Infektionskette zu unterbrechen, so die Ergebnisse des Teams.

TUM und ITO entwickeln App-Prototyp

Um einen App-Prototypen zu entwickeln steht ContacTUM im engen Austausch mit ITO – einer Open-Source-Gemeinschaft von rund 30 internationalen Entwickler*innen, die ihre Arbeit transparent und offen gestalten.

Ein Prototyp der App wird bereits auf dem Betriebssystem Android getestet, sein Code ist öffentlich abrufbar. Bis eine absolut sichere, technisch einwandfreie App eingesetzt werden kann, dauert es wohl noch einige Wochen.

Detaillierte Informationen finden Sie in der Pressemeldung der TUM Verschlüsselungssystem für sichere Contact-Tracing-App.

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