David Schwarzbeck

David Schwarzbeck

Department Informatik (INF)
Lehrstuhl für Informatik 2 (Programmiersysteme)

Raum: Raum 05.135
Martensstr. 3
91058 Erlangen

Sprechzeiten

n.V. per E-Mail

  • Software-Wasserzeichen

    (Projekt aus Eigenmitteln)

    Laufzeit: seit 01.01.2016
    URL: https://www2.cs.fau.de/research/SoftWater/
    Unter Software-Wasserzeichnen versteht man das Verstecken von ausgewählten Merkmalen in Programme, um sie entweder zu identifizieren oder zu authentifizieren. Das ist nützlich im Rahmen der Bekämpfung von Software-Piraterie, aber auch um die richtige Nutzung von Open-Source Projekten (wie zum Beispiel unter der GNU Lizenz stehende Projekte) zu überprüfen. Die bisherigen Ansätze gehen davon aus, dass das Wasserzeichen bei der Entwicklung des Codes hinzugefügt wird und benötigen somit das Verständnis und den Beitrag der Programmierer für den Einbettungsprozess. Ziel unseres Forschungsprojekts ist es, ein Wasserzeichen-Framework zu entwickeln, dessen Verfahren automatisiert beim Übersetzen des Programms Wasserzeichen sowohl in neu entwickelte als auch in bestehende Programme hinzufügen. Als ersten Ansatz untersuchten wir eine Wasserzeichenmethode, die auf einer symbolischen Ausführung und anschließender Funktionsynthese basiert.
    Im Jahr 2018 wurden im Rahmen von zwei Bachelorarbeiten Methoden zur symbolischen Ausführung und Funktionssynthese untersucht, um zu ermitteln, welche sich für unseren Ansatz am Besten eignet. Im Jahr 2019 wurde ein Ansatz auf Basis der LLVM Compiler Infrastruktur untersucht, der mittels konkolischer Ausführung (concolic execution, eine Kombination aus  symbolischer und konkreter Ausführung) ein Wasserzeichen in einem ungenutzten Hardwareregister versteckt. Hierzu wurde der LLVM-Registerallokator dahingehend verändert, dass er ein Register für das Wasserzeichen freihält. Im Jahr 2020 wurde das inzwischen LLWM genannte Rahmenprogramm für das automatische Einfügen von Software-Wasserzeichen in Quellcode auf Basis der LLVM Compiler Infrastruktur um weitere dynamische Verfahren erweitert. Grundlage der hinzugefügten Verfahren sind, unter anderem, das Ersetzen/Verschleiern von Sprungadressen sowie Modifikationen des Aufrufgraphen. Im Jahr 2021 wurde das Rahmenprogramm LLWM um weitere angepasste, bereits in der Literatur bekannte, dynamische Verfahren sowie um das eigene Verfahren erweitert, das wir nun IR-Mark nennen Die hinzugefügten Verfahren basieren unter anderem auf der Umwandlung von bedingten Konstrukten in semantisch äquivalenten Schleifen oder auf Integrieren von Hashfunktionen, die die Funktionalität des Programms unverändert lassen, die Widerstandsfähigkeit aber erhöhen. IR-Mark wählt nun nicht nur gezielt die wenigen Funktionen aus, in denen die Registerverwendung bei der Code. Erzeugung verändert wird, sondern umfasst nun auch dynamische Aspekte um in den freigehaltenen Registern sinnvoll erscheinende Tarnwerte zu berechnen. Ein Artikel über LLWM und IR-Mark konnte publiziert werden. Im Jahr 2022 wurde das Rahmenprogramm LLWM um ein weiteres angepasstes Verfahren ergänzt. Die Methode nutzt  Ausnahmebehandlungen, um das Wasserzeichen zu tarnen. Im Jahr 2023 wurden mehr Methoden angepasst, um das LLWM-Framework zu erweitern. Hierzu zählen Techniken zum Einbetten, die auf Prinzipien der Zahlentheorie und des Aliasings beruhen.
    Im Jahr 2024 wurden drei neue Wasserzeichen entwickelt: Register Expansion, SemaCall und SideData.
    Diese Techniken konstruieren streufunktionsartige Arithmetiken, um während der Laufzeit einen Schlüsselwert in die Wasserzeichennachricht umzurechnen.
    Die ersten beiden Techniken wurden in dem Papier „Register Expansion and SemaCall: 2 Low-overhead Dynamic Watermarks Suitable for Automation in LLVM" auf dem CheckMATE'24 Workshop in Salt Lake City publiziert. Eine erweiterte Fassung des Papiers enthält auch das SideData Wasserzeichen und befindet sich im Peer-Review-Prozess für das DTRAP-Journal.

Ausgewählte Kapitel aus dem Übersetzerbau

Titel Ausgewählte Kapitel aus dem Übersetzerbau
Kurztext inf2-ueb3
Turnus des Angebots nur im Wintersemester
Semesterwochenstunden 2

Es ist keine Anmeldung erforderlich.

In der Vorlesung werden Aspekte des Übersetzerbaus beleuchtet, die über die Vorlesungen "Grundlagen des Übersetzerbaus" und "Optimierungen in Übersetzern" hinausgehen.
Voraussichtliche Themen sind:

  • Übersetzer u. Optimierungen für funktionale Programmiersprachen
  • Übersetzung aspektorientierter Programmiersprachen
  • Erkennung von Wettlaufsituationen
  • Software Watermarking
  • Statische Analyse und symbolische Ausführung
  • Binden von Objektcode und Unterstützung für dynamische Bibliotheken
  • Strategien zur Ausnahmebehandlung
  • Just-in-Time-Übersetzer
  • Speicherverwaltung und Speicherbereinigung
  • LLVM

Die Materialien zur Lehrveranstaltung werden über StudOn bereitgestellt.

1. Parallelgruppe

Zeitpunkt Startdatum - Enddatum Ausfalltermin Durchführende/-r Bemerkung Raum
wöchentlich Fr, 10:15 - 11:45 17.10.2025 - 06.02.2026 26.12.2025
19.12.2025
02.01.2026
  • Prof. Dr. Michael Philippsen
  • Tobias Heineken
  • David Schwarzbeck
  • Lukas Rotsching
11302.02.133

Grundlagen des Übersetzerbaus

Titel Grundlagen des Übersetzerbaus
Kurztext inf2-ueb
Turnus des Angebots nur im Wintersemester
Semesterwochenstunden 2

Voraussetzung zur Teilnahme an der Modulprüfung ist die erfolgreiche Bearbeitung der Übungsaufgaben.

1. Parallelgruppe

Zeitpunkt Startdatum - Enddatum Ausfalltermin Durchführende/-r Bemerkung Raum
wöchentlich Mi, 12:15 - 13:45 15.10.2025 - 04.02.2026 31.12.2025
24.12.2025
  • Prof. Dr. Michael Philippsen
11301.00.005

Parallele und Funktionale Programmierung

Titel Parallele und Funktionale Programmierung
Kurztext PFP
Turnus des Angebots nur im Wintersemester
Semesterwochenstunden 2

Die Materialien zur Lehrveranstaltung werden über StudOn bereitgestellt.

1. Parallelgruppe

Zeitpunkt Startdatum - Enddatum Ausfalltermin Durchführende/-r Bemerkung Raum
wöchentlich Di, 12:15 - 13:45 14.10.2025 - 03.02.2026 06.01.2026
30.12.2025
23.12.2025
  • Prof. Dr. Michael Philippsen
  • Dr.-Ing. Norbert Oster
11907.01.030

Übungen zu Ausgewählte Kapitel aus dem Übersetzerbau

Titel Übungen zu Ausgewählte Kapitel aus dem Übersetzerbau
Kurztext inf2-ueb3-ex
Turnus des Angebots nur im Wintersemester
Semesterwochenstunden 2

Blockveranstaltung n.V. nach der Vorlesungszeit.

Die Übungen zu Übersetzerbau 3 stellen eine Ergänzung zur Vorlesung dar. In der Vorlesung wird unter anderem die Architektur und Funktionsweise einer virtuellen Maschine beleuchtet. In den Übungen soll dies praktisch umgesetzt werden. Hierzu sollen die Studenten in einer Blockveranstaltung eine kleine virtuelle Maschine selbst implementieren. Den Anfang bildet das Einlesen des Byte-Codes und am Ende soll ein funktionsfähiger optimierender Just-in-Time-Übersetzer entstehen.
Die Materialien zur Lehrveranstaltung werden über StudOn bereitgestellt.

1. Parallelgruppe

Zeitpunkt Startdatum - Enddatum Ausfalltermin Durchführende/-r Bemerkung Raum
Blockveranstaltung Mo, 09:00 - 16:00 23.03.2026 - 27.03.2026
  • Tobias Heineken
  • David Schwarzbeck
11302.02.135

Übungen zu Grundlagen des Übersetzerbaus

Titel Übungen zu Grundlagen des Übersetzerbaus
Kurztext inf2-ueb-ex
Turnus des Angebots nur im Wintersemester
Semesterwochenstunden 2

Im Rahmen der Übungen werden die in der Vorlesung vorgestellten Konzepte und Techniken zur Implementierung eines Übersetzers in die Praxis umgesetzt. Ziel der Übungen ist es, bis zum Ende des Semesters einen funktionsfähigen Übersetzer für die Beispiel-Programmiersprache e2 zu implementieren. Die hierfür nötigen zusätzlichen Kenntnisse (z.B. Grundlagen des Assemblers für x86-64) werden in den Tafelübungen vermittelt. Die im Laufe des Semesters zu erreichenden Meilensteine sind im StudOn-Eintrag der Vorlesung aufgelistet. Die Materialien zur Lehrveranstaltung werden über StudOn bereitgestellt.

1. Parallelgruppe

Zeitpunkt Startdatum - Enddatum Ausfalltermin Durchführende/-r Bemerkung Raum
wöchentlich Di, 16:15 - 17:45 14.10.2025 - 03.02.2026 23.12.2025
06.01.2026
30.12.2025
  • David Schwarzbeck
11302.02.133
wöchentlich Di, 12:15 - 13:45 14.10.2025 - 03.02.2026 23.12.2025
06.01.2026
30.12.2025
  • David Schwarzbeck
11302.00.152

Im Rahmen der Übungen werden die in der Vorlesung vorgestellten Konzepte und Techniken zur Implementierung eines Übersetzers in die Praxis umgesetzt. Ziel der Übungen ist es, bis zum Ende des Semesters einen funktionsfähigen Übersetzer für die Beispiel-Programmiersprache e2 zu implementieren. Die hierfür nötigen zusätzlichen Kenntnisse (z.B. Grundlagen des Assemblers für x86-64) werden in den Tafelübungen vermittelt. Die im Laufe des Semesters zu erreichenden Meilensteine sind im StudOn-Eintrag der Vorlesung aufgelistet. Die Materialien zur Lehrveranstaltung werden über StudOn bereitgestellt.

2. Parallelgruppe

Zeitpunkt Startdatum - Enddatum Ausfalltermin Durchführende/-r Bemerkung Raum
wöchentlich Fr, 12:15 - 13:45 17.10.2025 - 06.02.2026 26.12.2025
02.01.2026
19.12.2025
  • David Schwarzbeck
  • Tobias Heineken
11302.02.133

Im Rahmen der Übungen werden die in der Vorlesung vorgestellten Konzepte und Techniken zur Implementierung eines Übersetzers in die Praxis umgesetzt. Ziel der Übungen ist es, bis zum Ende des Semesters einen funktionsfähigen Übersetzer für die Beispiel-Programmiersprache e2 zu implementieren. Die hierfür nötigen zusätzlichen Kenntnisse (z.B. Grundlagen des Assemblers für x86-64) werden in den Tafelübungen vermittelt. Die im Laufe des Semesters zu erreichenden Meilensteine sind im StudOn-Eintrag der Vorlesung aufgelistet. Die Materialien zur Lehrveranstaltung werden über StudOn bereitgestellt.

3. Parallelgruppe

Zeitpunkt Startdatum - Enddatum Ausfalltermin Durchführende/-r Bemerkung Raum
wöchentlich Di, 16:15 - 17:45 14.10.2025 - 03.02.2026 06.01.2026
23.12.2025
30.12.2025
  • Tobias Heineken
11302.02.134

Übungen zu Parallele und Funktionale Programmierung

Titel Übungen zu Parallele und Funktionale Programmierung
Kurztext UePFP
Turnus des Angebots nur im Wintersemester
Semesterwochenstunden 2

1. Parallelgruppe

Maximale Anzahl Teilnehmer/-innen: 40

Link zu Campo

Zeitpunkt Startdatum - Enddatum Ausfalltermin Durchführende/-r Bemerkung Raum
wöchentlich Mi, 08:15 - 09:45 15.10.2025 - 04.02.2026 31.12.2025
24.12.2025
11302.02.133

2. Parallelgruppe

Maximale Anzahl Teilnehmer/-innen: 40

Link zu Campo

Zeitpunkt Startdatum - Enddatum Ausfalltermin Durchführende/-r Bemerkung Raum
wöchentlich Fr, 14:15 - 15:45 17.10.2025 - 06.02.2026 02.01.2026
19.12.2025
26.12.2025
11302.02.133

3. Parallelgruppe

Maximale Anzahl Teilnehmer/-innen: 40

Link zu Campo

Zeitpunkt Startdatum - Enddatum Ausfalltermin Durchführende/-r Bemerkung Raum
wöchentlich Mo, 10:15 - 11:45 13.10.2025 - 02.02.2026 29.12.2025
22.12.2025
05.01.2026
11302.02.133

4. Parallelgruppe

Maximale Anzahl Teilnehmer/-innen: 40

Link zu Campo

Zeitpunkt Startdatum - Enddatum Ausfalltermin Durchführende/-r Bemerkung Raum
wöchentlich Mi, 16:15 - 17:45 15.10.2025 - 04.02.2026 31.12.2025
24.12.2025
11302.02.133

5. Parallelgruppe

Maximale Anzahl Teilnehmer/-innen: 40

Link zu Campo

Zeitpunkt Startdatum - Enddatum Ausfalltermin Durchführende/-r Bemerkung Raum
wöchentlich Di, 14:15 - 15:45 14.10.2025 - 03.02.2026 30.12.2025
06.01.2026
23.12.2025
11302.00.152

6. Parallelgruppe

Maximale Anzahl Teilnehmer/-innen: 40

Link zu Campo

Zeitpunkt Startdatum - Enddatum Ausfalltermin Durchführende/-r Bemerkung Raum
wöchentlich Mi, 10:15 - 11:45 15.10.2025 - 04.02.2026 24.12.2025
31.12.2025
11302.02.133

12. Parallelgruppe

Maximale Anzahl Teilnehmer/-innen: 25

Link zu Campo

Zeitpunkt Startdatum - Enddatum Ausfalltermin Durchführende/-r Bemerkung Raum
wöchentlich Do, 14:00 - 16:00 16.10.2025 - 05.02.2026 25.12.2025
01.01.2026
11302.00.153
wöchentlich Fr, 14:15 - 15:45 17.10.2025 - 06.02.2026 19.12.2025
26.12.2025
02.01.2026
11302.00.153

13. Parallelgruppe

Maximale Anzahl Teilnehmer/-innen: 25

Link zu Campo

Zeitpunkt Startdatum - Enddatum Ausfalltermin Durchführende/-r Bemerkung Raum
wöchentlich Di, 14:00 - 16:00 14.10.2025 - 03.02.2026 30.12.2025
06.01.2026
23.12.2025
11302.00.153

14. Parallelgruppe

Maximale Anzahl Teilnehmer/-innen: 25

Link zu Campo

Zeitpunkt Startdatum - Enddatum Ausfalltermin Durchführende/-r Bemerkung Raum
wöchentlich Mi, 14:00 - 16:00 15.10.2025 - 04.02.2026 24.12.2025
31.12.2025
11302.00.153

15. Parallelgruppe

Maximale Anzahl Teilnehmer/-innen: 25

Link zu Campo

Zeitpunkt Startdatum - Enddatum Ausfalltermin Durchführende/-r Bemerkung Raum
wöchentlich Do, 16:00 - 18:00 16.10.2025 - 05.02.2026 01.01.2026
25.12.2025
11302.00.153

11. Parallelgruppe

Maximale Anzahl Teilnehmer/-innen: 25

Link zu Campo

Zeitpunkt Startdatum - Enddatum Ausfalltermin Durchführende/-r Bemerkung Raum
wöchentlich Mi, 10:00 - 12:00 15.10.2025 - 04.02.2026 31.12.2025
24.12.2025
11302.00.153

7. Parallelgruppe

Maximale Anzahl Teilnehmer/-innen: 40

Link zu Campo

Zeitpunkt Startdatum - Enddatum Ausfalltermin Durchführende/-r Bemerkung Raum
wöchentlich Do, 08:15 - 09:45 16.10.2025 - 05.02.2026 01.01.2026
25.12.2025
11302.02.133

16. Parallelgruppe

Zeitpunkt Startdatum - Enddatum Ausfalltermin Durchführende/-r Bemerkung Raum
wöchentlich Do, 10:15 - 11:45 16.10.2025 - 05.02.2026 25.12.2025
01.01.2026
14201.00.001

2025

2024

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