AppGuard — fine-grained policy enforcement for untrusted android applications

Android’s success makes it a prominent target for malicious software. However, the user has very limited control over security-relevant operations. This work presents AppGuard, a powerful and flexible security system that overcomes these deficiencies. It enforces user-defined security policies on untrusted Android applications without requiring any changes to a smartphone’s firmware, root access, or the like. Finegrained and stateful security policies are expressed in a formal specification language, which also supports secrecy requirements. Our system offers complete mediation of security-relevant methods based on calleesite inline reference monitoring and supports widespread deployment. In the experimental analysis we demonstrate the removal of permissions for overly curious apps as well as how to defend against several recent real-world attacks on Android phones. Our technique exhibits very little space and runtime overhead. The utility of AppGuard has already been demonstrated by more than 1,000,000 downloads

Retrofitting privacy controls to stock Android

Android ist nicht nur das beliebteste Betriebssystem für mobile Endgeräte, sondern auch ein ein attraktives Ziel für Angreifer. Um diesen zu begegnen, nutzt Androids Sicherheitskonzept App-Isolation und Zugangskontrolle zu kritischen Systemressourcen. Nutzer haben dabei aber nur wenige Optionen, App-Berechtigungen gemäß ihrer Bedürfnisse einzuschränken, sondern die Entwickler entscheiden über zu gewährende Berechtigungen. Androids Sicherheitsmodell kann zudem nicht durch Dritte angepasst werden, so dass Nutzer zum Schutz ihrer Privatsphäre auf die Gerätehersteller angewiesen sind. Diese Dissertation präsentiert einen Ansatz, Android mit umfassenden Privatsphäreeinstellungen nachzurüsten. Dabei geht es konkret um Techniken, die ohne Modifikationen des Betriebssystems oder Zugriff auf Root-Rechte auf regulären Android-Geräten eingesetzt werden können. Der erste Teil dieser Arbeit etabliert Techniken zur Durchsetzung von Sicherheitsrichtlinien für Apps mithilfe von inlined reference monitors. Dieser Ansatz wird durch eine neue Technik für dynamic method hook injection in Androids Java VM erweitert. Schließlich wird ein System eingeführt, das prozessbasierte privilege separation nutzt, um eine virtualisierte App-Umgebung zu schaffen, um auch komplexe Sicherheitsrichtlinien durchzusetzen. Eine systematische Evaluation unseres Ansatzes konnte seine praktische Anwendbarkeit nachweisen und mehr als eine Million Downloads unserer Lösung zeigen den Bedarf an praxisgerechten Werkzeugen zum Schutz der Privatsphäre.Android is the most popular operating system for mobile devices, making it a prime target for attackers. To counter these, Android’s security concept uses app isolation and access control to critical system resources. However, Android gives users only limited options to restrict app permissions according to their privacy preferences but instead lets developers dictate the permissions users must grant. Moreover, Android’s security model is not designed to be customizable by third-party developers, forcing users to rely on device manufacturers to address their privacy concerns. This thesis presents a line of work that retrofits comprehensive privacy controls to the Android OS to put the user back in charge of their device. It focuses on developing techniques that can be deployed to stock Android devices without firmware modifications or root privileges. The first part of this dissertation establishes fundamental policy enforcement on thirdparty apps using inlined reference monitors to enhance Android’s permission system. This approach is then refined by introducing a novel technique for dynamic method hook injection on Android’s Java VM. Finally, we present a system that leverages process-based privilege separation to provide a virtualized application environment that supports the enforcement of complex security policies. A systematic evaluation of our approach demonstrates its practical applicability, and over one million downloads of our solution confirm user demand for privacy-enhancing tools

Android security framework : enabling generic and extensible access control on Android

We introduce the Android Security Framework (ASF),a generic, extensible security framework for Android that enables the development and integration of a wide spectrum of security models in form of code-based security modules. The design of ASF reflects lessons learned from the literature on established security frameworks (such as Linux Security Modules or the BSD MAC Framework) and intertwines them with the particular requirements and challenges from the design of Android’s software stack. ASF provides a novel security API that supports authors of Android security extensions in developing their modules. This overcomes the current unsatisfactory situation to provide security solutions as separate patches to the Android software stack or to embed them into Android’s mainline codebase. As a result, ASF provides different practical benefits such as a higher degree of acceptance, adaptation, and maintenance of security solutions than previously possible on Android. We present a prototypical implementation of ASF and demonstrate its effectiveness and efficiency by modularizing different security models from related work, such as context-aware access control, inlined reference monitoring, and type enforcement

AppGuard - real-time policy enforcement for third-party applications

Android has become the most popular operating system for mobile devices, which makes it a prominent target for malicious software. The security concept of Android is based on app isolation and access control for critical system resources. However, users can only review and accept permission requests at install time, or else they cannot install an app at all. Android neither supports permission revocation after the installation of an app, nor dynamic permission assignment. Additionally, the current permission system is too coarse for many tasks and cannot easily be refined. We present an inline reference monitor system that overcomes these deficiencies. It extends Android’s permission system to impede overly curious behaviors; it supports complex policies, and mitigates vulnerabilities of third-party apps and the OS. It is the first solution that provides a practical extension of the current Android permission system as it can be deployed to all Android devices without modification of the firmware or root access to the smartphone. Our experimental analysis shows that we can remove permissions for overly curious apps as well as defend against several recent real-world attacks on Android phones with very little space and runtime overhead. AppGuard is available from the Google Play market

Plugging in trust and privacy : three systems to improve widely used ecosystems

The era of touch-enabled mobile devices has fundamentally changed our communication habits. Their high usability and unlimited data plans provide the means to communicate any place, any time and lead people to publish more and more (sensitive) information. Moreover, the success of mobile devices also led to the introduction of new functionality that crucially relies on sensitive data (e.g., location-based services). With our today’s mobile devices, the Internet has become the prime source for information (e.g., news) and people need to rely on the correctness of information provided on the Internet. However, most of the involved systems are neither prepared to provide robust privacy guarantees for the users, nor do they provide users with the means to verify and trust in delivered content. This dissertation introduces three novel trust and privacy mechanisms that overcome the current situation by improving widely used ecosystems. With WebTrust we introduce a robust authenticity and integrity framework that provides users with the means to verify both the correctness and authorship of data transmitted via HTTP. X-pire! and X-pire 2.0 offer a digital expiration date for images in social networks to enforce post-publication privacy. AppGuard enables the enforcement of fine-grained privacy policies on third-party applications in Android to protect the users privacy.Heutige Mobilgeräte mit Touchscreen haben unsere Kommunikationsgewohnheiten grundlegend geändert. Ihre intuitive Benutzbarkeit gepaart mit unbegrenztem Internetzugang erlaubt es uns jederzeit und überall zu kommunizieren und führt dazu, dass immer mehr (vertrauliche) Informationen publiziert werden. Des Weiteren hat der Erfolg mobiler Geräte zur Einführung neuer Dienste die auf vertraulichen Daten aufbauen (z.B. positionsabhängige Dienste) beigetragen. Mit den aktuellen Mobilgeräten wurde zudem das Internet die wichtigste Informationsquelle (z.B. für Nachrichten) und die Nutzer müssen sich auf die Korrektheit der von dort bezogenen Daten verlassen. Allerdings bieten die involvierten Systeme weder robuste Datenschutzgarantien, noch die Möglichkeit die Korrektheit bezogener Daten zu verifizieren. Diese Dissertation führt drei neue Mechanismen für das Vertrauen und den Datenschutz ein, die die aktuelle Situation in weit verbreiteten Systemen verbessern. WebTrust, ein robustes Authentizitäts- und Integritätssystem ermöglicht es den Nutzern sowohl die Korrektheit als auch die Autorenschaft von über HTTP übertragenen Daten zu verifizieren. X-pire! und X-pire 2.0 bieten ein digitales Ablaufdatum für Bilder in sozialen Netzwerken um Daten auch nach der Publikation noch vor Zugriff durch Dritte zu schützen. AppGuard ermöglicht das Durchsetzen von feingranularen Datenschutzrichtlinien für Drittanbieteranwendungen in Android um einen angemessen Schutz der Nutzerdaten zu gewährleisten

Plugging in trust and privacy : three systems to improve widely used ecosystems

The era of touch-enabled mobile devices has fundamentally changed our communication habits. Their high usability and unlimited data plans provide the means to communicate any place, any time and lead people to publish more and more (sensitive) information. Moreover, the success of mobile devices also led to the introduction of new functionality that crucially relies on sensitive data (e.g., location-based services). With our today’s mobile devices, the Internet has become the prime source for information (e.g., news) and people need to rely on the correctness of information provided on the Internet. However, most of the involved systems are neither prepared to provide robust privacy guarantees for the users, nor do they provide users with the means to verify and trust in delivered content. This dissertation introduces three novel trust and privacy mechanisms that overcome the current situation by improving widely used ecosystems. With WebTrust we introduce a robust authenticity and integrity framework that provides users with the means to verify both the correctness and authorship of data transmitted via HTTP. X-pire! and X-pire 2.0 offer a digital expiration date for images in social networks to enforce post-publication privacy. AppGuard enables the enforcement of fine-grained privacy policies on third-party applications in Android to protect the users privacy.Heutige Mobilgeräte mit Touchscreen haben unsere Kommunikationsgewohnheiten grundlegend geändert. Ihre intuitive Benutzbarkeit gepaart mit unbegrenztem Internetzugang erlaubt es uns jederzeit und überall zu kommunizieren und führt dazu, dass immer mehr (vertrauliche) Informationen publiziert werden. Des Weiteren hat der Erfolg mobiler Geräte zur Einführung neuer Dienste die auf vertraulichen Daten aufbauen (z.B. positionsabhängige Dienste) beigetragen. Mit den aktuellen Mobilgeräten wurde zudem das Internet die wichtigste Informationsquelle (z.B. für Nachrichten) und die Nutzer müssen sich auf die Korrektheit der von dort bezogenen Daten verlassen. Allerdings bieten die involvierten Systeme weder robuste Datenschutzgarantien, noch die Möglichkeit die Korrektheit bezogener Daten zu verifizieren. Diese Dissertation führt drei neue Mechanismen für das Vertrauen und den Datenschutz ein, die die aktuelle Situation in weit verbreiteten Systemen verbessern. WebTrust, ein robustes Authentizitäts- und Integritätssystem ermöglicht es den Nutzern sowohl die Korrektheit als auch die Autorenschaft von über HTTP übertragenen Daten zu verifizieren. X-pire! und X-pire 2.0 bieten ein digitales Ablaufdatum für Bilder in sozialen Netzwerken um Daten auch nach der Publikation noch vor Zugriff durch Dritte zu schützen. AppGuard ermöglicht das Durchsetzen von feingranularen Datenschutzrichtlinien für Drittanbieteranwendungen in Android um einen angemessen Schutz der Nutzerdaten zu gewährleisten

I know what leaked in your pocket: uncovering privacy leaks on Android Apps with Static Taint Analysis

Android applications may leak privacy data carelessly or maliciously. In this work we perform inter-component data-flow analysis to detect privacy leaks between components of Android applications. Unlike all current approaches, our tool, called IccTA, propagates the context between the components, which improves the precision of the analysis. IccTA outperforms all other available tools by reaching a precision of 95.0% and a recall of 82.6% on DroidBench. Our approach detects 147 inter-component based privacy leaks in 14 applications in a set of 3000 real-world applications with a precision of 88.4%. With the help of ApkCombiner, our approach is able to detect inter-app based privacy leaks

Android Security Framework: Extensible Multi-Layered Access Control on Android

We introduce the Android Security Framework (ASF), a generic, extensible security framework for Android that enables the development and integration of a wide spectrum of security models in form of code-based security modules. The design of ASF reflects lessons learned from the literature on established security frameworks (such as Linux Security Modules or the BSD MAC Framework) and intertwines them with the particular requirements and challenges from the design of Android’s software stack. ASF provides a novel security API that supports authors of Android security extensions in developing their modules. This overcomes the current unsatisfactory situation to provide security solutions as separate patches to the Android software stack or to embed them into Android’s mainline codebase. As a result, ASF provides different practical benefits such as a higher degree of acceptance, adaptation, and maintenance of security solutions than previously possible on Android. We present a prototypical implementation of ASF and demonstrate its effectiveness and efficiency by modularizing different security models from related work, such as context-aware access control, inlined reference monitoring, and type enforcement

In-Vivo Bytecode Instrumentation for Improving Privacy on Android Smartphones in Uncertain Environments

In this paper we claim that an efficient and readily applicable means to improve privacy of Android applications is: 1) to perform runtime monitoring by instrumenting the application bytecode and 2) in-vivo, i.e. directly on the smartphone. We present a tool chain to do this and present experimental results showing that this tool chain can run on smartphones in a reasonable amount of time and with a realistic effort. Our findings also identify challenges to be addressed before running powerful runtime monitoring and instrumentations directly on smartphones. We implemented two use-cases leveraging the tool chain: BetterPermissions, a fine-grained user centric permission policy system and AdRemover an advertisement remover. Both prototypes improve the privacy of Android systems thanks to in-vivo bytecode instrumentation.Comment: ISBN: 978-2-87971-111-

Schutz privater Daten auf mobilen Geräten - geht das überhaupt?

Das Android Betriebssystem ist das einzige System, das dem Enduser zum großen Teil selbst überlässt wie er mit seinen Daten und Apps im Hiblick auf Privacy, Security und Trust umgeht. Somit liegt das Gros der Verabtwortung bei dem User selbst. Doch meist ist sich der User selbst nicht im Klaren wann und in wiefern seine Daten missbraucht werden können und wann die Sicherheit eines Android-Geräts gefährdet wird. Um den Problemen diesen Problemen zu begegnen, stehen dem Benutzer verschiedene System zur Verfügung. In dieser Arbeit werden diese Systeme analysiert und kritisch bewertet. Es wird abschließend versucht eine Empfehlung zu geben, wie der Benutzer diese System verwenden kann, um seine Daten zu schützen