Towards a Peaceful Development of Cyberspace - Challenges and Technical Measures for the De-escalation of State-led Cyberconflicts and Arms Control of Cyberweapons

Cyberspace, already a few decades old, has become a matter of course for most of us, part of our everyday life. At the same time, this space and the global infrastructure behind it are essential for our civilizations, the economy and administration, and thus an essential expression and lifeline of a globalized world. However, these developments also create vulnerabilities and thus, cyberspace is increasingly developing into an intelligence and military operational area – for the defense and security of states but also as a component of offensive military planning, visible in the creation of military cyber-departments and the integration of cyberspace into states' security and defense strategies. In order to contain and regulate the conflict and escalation potential of technology used by military forces, over the last decades, a complex tool set of transparency, de-escalation and arms control measures has been developed and proof-tested. Unfortunately, many of these established measures do not work for cyberspace due to its specific technical characteristics. Even more, the concept of what constitutes a weapon – an essential requirement for regulation – starts to blur for this domain. Against this background, this thesis aims to answer how measures for the de-escalation of state-led conflicts in cyberspace and arms control of cyberweapons can be developed. In order to answer this question, the dissertation takes a specifically technical perspective on these problems and the underlying political challenges of state behavior and international humanitarian law in cyberspace to identify starting points for technical measures of transparency, arms control and verification. Based on this approach of adopting already existing technical measures from other fields of computer science, the thesis will provide proof of concepts approaches for some mentioned challenges like a classification system for cyberweapons that is based on technical measurable features, an approach for the mutual reduction of vulnerability stockpiles and an approach to plausibly assure the non-involvement in a cyberconflict as a measure for de-escalation. All these initial approaches and the questions of how and by which measures arms control and conflict reduction can work for cyberspace are still quite new and subject to not too many debates. Indeed, the approach of deliberately self-restricting the capabilities of technology in order to serve a bigger goal, like the reduction of its destructive usage, is yet not very common for the engineering thinking of computer science. Therefore, this dissertation also aims to provide some impulses regarding the responsibility and creative options of computer science with a view to the peaceful development and use of cyberspace.

Der Cyberspace, der bereits einige Jahrzehnte alt ist, ist für die meisten von uns zu einer Selbstverständlichkeit geworden und gehört zu unserem Alltag. Gleichzeitig sind dieser Raum und die dahinter stehende globale Infrastruktur für unsere Zivilisationen, die Wirtschaft und die Verwaltung unverzichtbar und damit ein wesentlicher Ausdruck und eine Lebensader einer globalisierten Welt. Diese Entwicklungen schaffen jedoch auch Schwachstellen, und so entwickelt sich der Cyberspace zunehmend zu einem nachrichtendienstlichen und militärischen Operationsgebiet - für die Verteidigung und Sicherheit von Staaten, aber auch als Bestandteil offensiver militärischer Planung, sichtbar in der Schaffung militärischer Cyber-Abteilungen und der Integration des Cyberspace in die Sicherheits- und Verteidigungsstrategien von Staaten. Um das Konflikt- und Eskalationspotenzial der von Streitkräften genutzten Technologie einzudämmen und zu regulieren, wurde in den letzten Jahrzehnten ein komplexes Instrumentarium an Transparenz-, Deeskalations- und Rüstungskontrollmaßnahmen entwickelt und erprobt. Leider sind viele dieser bewährten Maßnahmen aufgrund der besonderen technischen Merkmale des Cyberspace nicht anwendbar. Mehr noch, das Konzept, was eine Waffe ist - eine wesentliche Voraussetzung für die Regulierung - beginnt für diesen Bereich zu verschwimmen. Vor diesem Hintergrund zielt diese Arbeit darauf ab, die Frage zu beantworten, wie Maßnahmen zur Deeskalation von staatlich geführten Konflikten im Cyberspace und zur Rüstungskontrolle von Cyberwaffen entwickelt werden können. Um diese Frage zu beantworten, nimmt die Dissertation eine spezifisch technische Perspektive auf diese Probleme und die zugrundeliegenden politischen Herausforderungen staatlichen Verhaltens und des humanitären Völkerrechts im Cyberspace ein, um Ansatzpunkte für technische Maßnahmen der Transparenz, Rüstungskontrolle und Verifikation zu identifizieren. Basierend auf diesem Ansatz, bereits existierende technische Maßnahmen aus anderen Bereichen der Informatik zu übernehmen, wird die Dissertation Proof-of-Concepts-Ansätze für einige der genannten Herausforderungen liefern, wie z.B. ein Klassifizierungssystem für Cyberwaffen, das auf technisch messbaren Merkmalen basiert, einen Ansatz zur gegenseitigen Reduzierung von Verwundbarkeitsbeständen und einen Ansatz zur plausiblen Absicherung der Nichtbeteiligung an einem Cyberkonflikt als Maßnahme zur Deeskalation. All diese ersten Ansätze und die Fragen, wie und mit welchen Maßnahmen Rüstungskontrolle und Konfliktreduzierung im Cyberspace funktionieren können, sind noch recht neu und Gegenstand nicht allzu vieler Debatten. In der Tat ist der Ansatz, die Fähigkeiten einer Technologie bewusst selbst einzuschränken, um einem größeren Ziel zu dienen, wie der Verringerung ihres zerstörerischen Einsatzes, im ingenieurwissenschaftlichen Denken der Informatik noch nicht sehr verbreitet. Diese Dissertation will daher auch einige Impulse zur Verantwortung und zu den Gestaltungsmöglichkeiten der Informatik im Hinblick auf eine friedliche Entwicklung und Nutzung des Cyberspace geben.