Control What You Include! Server-Side Protection against Third Party Web Tracking

Third party tracking is the practice by which third parties recognize users accross different websites as they browse the web. Recent studies show that 90% of websites contain third party content that is tracking its users across the web. Website developers often need to include third party content in order to provide basic functionality. However, when a developer includes a third party content, she cannot know whether the third party contains tracking mechanisms. If a website developer wants to protect her users from being tracked, the only solution is to exclude any third-party content, thus trading functionality for privacy. We describe and implement a privacy-preserving web architecture that gives website developers a control over third party tracking: developers are able to include functionally useful third party content, the same time ensuring that the end users are not tracked by the third parties

Applying Secure Multi-party Computation in Practice

In this work, we present solutions for technical difficulties in deploying secure multi-party computation in real-world applications. We will first give a brief overview of the current state of the art, bring out several shortcomings and address them. The main contribution of this work is an end-to-end process description of deploying secure multi-party computation for the first large-scale registry-based statistical study on linked databases. Involving large stakeholders like government institutions introduces also some non-technical requirements like signing contracts and negotiating with the Data Protection Agency

Turvalise ühisarvutuse rakendamine

Andmetest on kasu vaid siis kui neid saab kasutada. Eriti suur lisandväärtus tekib siis, kui ühendada andmed erinevatest allikatest. Näiteks, liites kokku maksu- ja haridusandmed, saab riik läbi viia kõrghariduse erialade tasuvusanalüüse. Sama kehtib ka erasektoris - ühendades pankade maksekohustuste andmebaasid, saab efektiivsemalt tuvastada kõrge krediidiriskiga kliente. Selline andmekogude ühendamine on aga tihti konfidentsiaalsus- või privaatsusnõuete tõttu keelatud. Õigustatult, sest suuremahulised ühendatud andmekogud on atraktiivsed sihtmärgid nii häkkeritele kui ka ametnikele ja andmebaaside administraatoritele, kes oma õigusi kuritarvitada võivad. Seda sorti rünnete vastus aitab turvalise ühisarvutuse tehnoloogia kasutamine, mis võimaldab mitmed osapoolel andmeid ühiselt analüüsida, ilma et keegi neist pääseks ligi üksikutele kirjetele. Oma esimesest rakendamisest praktikas 2008. aastal on turvalise ühisarvutuse tehnoloogia praeguseks jõudnud seisu, kus seda juurutatakse hajusates rakendustes üle interneti ning seda pakutakse ka osana teistest teenustest. Käesolevas töös keskendume turvalise ühisarvutuse praktikas rakendamise tehnilistele küsimustele. Alustuseks tutvustame esimesi selle tehnoloogia rakendusi, tuvastame veel lahendamata probleeme ning pakume töö käigus välja lahendusi. Töö põhitulemus on samm-sammuline ülevaade sellise juurutuse elutsüklist, kasutades näitena esimest turvalise ühisarvutuse abil läbi viidud suuremahulisi registriandmeid hõlmavat uuringut. Sealhulgas anname ülevaate ka mittetehnilistest toimingutest nagu lepingute sõlmimine ja Andmekaitse Inspektsiooniga suhtlemine, mis tulenevad suurte organisatsioonide kaasamisest nagu seda on riigiasutused. Tulevikku vaadates pakume välja lahenduse, mis ühendab endas födereeritud andmevahetusplatvormi ja turvalise ühisarvutuse tehnoloogiat. Konkreetse lahendusena pakume Eesti riigi andmevahetuskihi X-tee täiustamist turvalise ühisarvutuse teenusega Sharemind. Selline arhitektuur võimaldaks mitmeid olemasolevaid andmekogusid uuringuteks liita efektiivselt ja turvaliselt, ilma üksikisikute privaatsust rikkumata.Data is useful only when used. This is especially true if one is able to combine several data sets. For example, combining income and educational data, it is possible for a government to get a return of investment overview of educational investments. The same is true in private sector. Combining data sets of financial obligations of their customers, banks could issue loans with lower credit risks. However, this kind of data sharing is often forbidden as citizens and customers have their privacy expectations. Moreover, such a combined database becomes an interesting target for both hackers as well as nosy officials and administrators taking advantage of their position. Secure multi-party computation is a technology that allows several parties to collaboratively analyse data without seeing any individual values. This technology is suitable for the above mentioned scenarios protecting user privacy from both insider and outsider attacks. With first practical applications using secure multi-party computation developed in 2000s, the technology is now mature enough to be used in distributed deployments and even offered as part of a service. In this work, we present solutions for technical difficulties in deploying secure multi-party computation in real-world applications. We will first give a brief overview of the current state of the art, bring out several shortcomings and address them. The main contribution of this work is an end-to-end process description of deploying secure multi-party computation for the first large-scale registry-based statistical study on linked databases. Involving large stakeholders like government institutions introduces also some non-technical requirements like signing contracts and negotiating with the Data Protection Agency. Looking into the future, we propose to deploy secure multi-party computation technology as a service on a federated data exchange infrastructure. This allows privacy-preserving analysis to be carried out faster and more conveniently, thus promoting a more informed government

To Extend or not to Extend: on the Uniqueness of Browser Extensions and Web Logins

Recent works showed that websites can detect browser extensions that users install and websites they are logged into. This poses significant privacy risks, since extensions and Web logins that reflect user's behavior, can be used to uniquely identify users on the Web. This paper reports on the first large-scale behavioral uniqueness study based on 16,393 users who visited our website. We test and detect the presence of 16,743 Chrome extensions, covering 28% of all free Chrome extensions. We also detect whether the user is connected to 60 different websites. We analyze how unique users are based on their behavior, and find out that 54.86% of users that have installed at least one detectable extension are unique; 19.53% of users are unique among those who have logged into one or more detectable websites; and 89.23% are unique among users with at least one extension and one login. We use an advanced fingerprinting algorithm and show that it is possible to identify a user in less than 625 milliseconds by selecting the most unique combinations of extensions. Because privacy extensions contribute to the uniqueness of users, we study the trade-off between the amount of trackers blocked by such extensions and how unique the users of these extensions are. We have found that privacy extensions should be considered more useful than harmful. The paper concludes with possible countermeasures.Comment: accepted at WPES 201

Voting on the internet

We address some of the challenges in achieving internet voting for real world elections. One challenge is that home-based computers are likely to be infected by malware, threatening both the integrity and privacy of the vote. Another concern is the possibility that a voter may be coerced to vote in a particular way, for example by a family member or organised crime ring. Moreover, any voting system intended to be used on a large scale should not require complex operations by voters whose purpose is hard to understand. We introduce a series of novel proposals for internet voting, presented across three parts. First we examine how the problem of malware-infected computers in internet voting could be solved. We propose to use a dedicated hardware token (which is not required to be trustworthy) that helps remove the need to trust the voting computer and the server. Second we examine how the outcome verification methods provided by internet voting can be made more intuitive. We show how using trial votes help voters achieve more intuitive verifiability. Third we examine how the tension between verifiability and incoercibility can be reconciled while maintaining the usability of the voting systems. We propose a new property which we call “coercion-evidence” that helps improve usability, reduce trust assumptions, while maintaining the security of the system

Foundations of Information-Flow Control and Effects

In programming language research, information-flow control (IFC) is a technique for enforcing a variety of security aspects, such as confidentiality of data,on programs. This Licenciate thesis makes novel contributions to the theory and foundations of IFC in the following ways: Chapter A presents a new proof method for showing the usual desired property of noninterference; Chapter B shows how to securely extend the concurrent IFC language MAC with asynchronous exceptions; and, Chapter C presents a new and simpler language for IFC with effects based on an explicit separation of pure and effectful computations

Development of Secure Software : Rationale, Standards and Practices

The society is run by software. Electronic processing of personal and financial data forms the core of nearly all societal and economic activities, and concerns every aspect of life. Software systems are used to store, transfer and process this vital data. The systems are further interfaced by other systems, forming complex networks of data stores and processing entities.This data requires protection from misuse, whether accidental or intentional. Elaborate and extensive security mechanisms are built around the protected information assets. These mechanisms cover every aspect of security, from physical surroundings and people to data classification schemes, access control, identity management, and various forms of encryption. Despite the extensive information security effort, repeated security incidents keep compromising our financial assets, intellectual property, and privacy. In addition to the direct and indirect cost, they erode the trust in the very foundation of information security: availability, integrity, and confidentiality of our data. Lawmakers at various national and international levels have reacted by creating a growing body of regulation to establish a baseline for information security. Increased awareness of information security issues has led to extend this regulation to one of the core issues in secure data processing: security of the software itself. Information security contains many aspects. It is generally classified into organizational security, infrastructure security, and application security. Within application security, the various security engineering processes and techniques utilized at development time form the discipline of software security engineering. The aim of these security activities is to address the software-induced risk toward the organization, reduce the security incidents and thereby lower the lifetime cost of the software. Software security engineering manages the software risk by implementing various security controls right into the software, and by providing security assurance for the existence of these controls by verification and validation. A software development process has typically several objectives, of which security may form only a part. When security is not expressly prioritized, the development organizations have a tendency to direct their resources to the primary requirements. While producing short-term cost and time savings, the increased software risk, induced by a lack of security and assurance engineering, will have to be mitigated by other means. In addition to increasing the lifetime cost of software, unmitigated or even unidentified risk has an increased chance of being exploited and cause other software issues. This dissertation concerns security engineering in agile software development. The aim of the research is to find ways to produce secure software through the introduction of security engineering into the agile software development processes. Security engineering processes are derived from extant literature, industry practices, and several national and international standards. The standardized requirements for software security are traced to their origins in the late 1960s, and the alignment of the software engineering and security engineering objectives followed from their original challenges to the current agile software development methods. The research provides direct solutions to the formation of security objectives in software development, and to the methods used to achieve them. It also identifies and addresses several issues and challenges found in the integration of these activities into the development processes, providing directly applicable and clearly stated solutions for practical security engineering problems. The research found the practices and principles promoted by agile and lean software development methods to be compatible with many security engineering activities. Automated, tool-based processes and the drive for efficiency and improved software quality were found to directly support the security engineering techniques and objectives. Several new ways to integrate software engineering into agile software development processes were identified. Ways to integrate security assurance into the development process were also found, in the form of security documentation, analyses, and reviews. Assurance artifacts can be used to improve software design and enhance quality assurance. In contrast, detached security engineering processes may create security assurance that serves only purposes external to the software processes. The results provide direct benefits to all software stakeholders, from the developers and customers to the end users. Security awareness is the key to more secure software. Awareness creates a demand for security, and the demand gives software developers the concrete objectives and the rationale for the security work. This also creates a demand for new security tools, processes and controls to improve the efficiency and effectiveness of software security engineering. At first, this demand is created by increased security regulation. The main pressure for change will emanate from the people and organizations utilizing the software: security is a mandatory requirement, and software must provide it. This dissertation addresses these new challenges. Software security continues to gain importance, prompting for new solutions and research.Ohjelmistot ovat keskeinen osa yhteiskuntamme perusinfrastruktuuria. Merkittävä osa sosiaalisesta ja taloudellisesta toiminnastamme perustuu tiedon sähköiseen käsittelyyn, varastointiin ja siirtoon. Näitä tehtäviä suorittamaan on kehitetty merkittävä joukko ohjelmistoja, jotka muodostavat mutkikkaita tiedon yhteiskäytön mahdollistavia verkostoja. Tiedon suojaamiseksi sen ympärille on kehitetty lukuisia suojamekanismeja, joiden tarkoituksena on estää tiedon väärinkäyttö, oli se sitten tahatonta tai tahallista. Suojausmekanismit koskevat paitsi ohjelmistoja, myös niiden käyttöympäristöjä ja käyttäjiä sekä itse käsiteltävää tietoa: näitä mekanismeja ovat esimerkiksi tietoluokittelut, tietoon pääsyn rajaaminen, käyttäjäidentiteettien hallinta sekä salaustekniikat. Suojaustoimista huolimatta tietoturvaloukkaukset vaarantavat sekä liiketoiminnan ja yhteiskunnan strategisia tietovarantoj että henkilökohtaisia tietojamme. Taloudellisten menetysten lisäksi hyökkäykset murentavat luottamusta tietoturvan kulmakiviin: tiedon luottamuksellisuuteen, luotettavuuteen ja sen saatavuuteen. Näiden tietoturvan perustusten suojaamiseksi on laadittu kasvava määrä tietoturvaa koskevia säädöksiä, jotka määrittävät tietoturvan perustason. Lisääntyneen tietoturvatietoisuuden ansiosta uusi säännöstö on ulotettu koskemaan myös turvatun tietojenkäsittelyn ydintä,ohjelmistokehitystä. Tietoturva koostuu useista osa-alueista. Näitä ovat organisaatiotason tietoturvakäytännöt, tietojenkäsittelyinfrastruktuurin tietoturva, sekä tämän tutkimuksen kannalta keskeisenä osana ohjelmistojen tietoturva. Tähän osaalueeseen sisältyvät ohjelmistojen kehittämisen aikana käytettävät tietoturvatekniikat ja -prosessit. Tarkoituksena on vähentää ohjelmistojen organisaatioille aiheuttamia riskejä, tai poistaa ne kokonaan. Ohjelmistokehityksen tietoturva pyrkii pienentämään ohjelmistojen elinkaarikustannuksia määrittämällä ja toteuttamalla tietoturvakontrolleja suoraan ohjelmistoon itseensä. Lisäksi kontrollien toimivuus ja tehokkuus osoitetaan erillisten verifiointija validointimenetelmien avulla. Tämä väitöskirjatutkimus keskittyy tietoturvatyöhön osana iteratiivista ja inkrementaalista ns. ketterää (agile) ohjelmistokehitystä. Tutkimuksen tavoitteena on löytää uusia tapoja tuottaa tietoturvallisia ohjelmistoja liittämällä tietoturvatyö kiinteäksi osaksi ohjelmistokehityksen prosesseja. Tietoturvatyön prosessit on johdettu alan tieteellisestä ja teknillisestä kirjallisuudesta, ohjelmistokehitystyön vallitsevista käytännöistä sekä kansallisista ja kansainvälisistä tietoturvastandardeista. Standardoitujen tietoturvavaatimusten kehitystä on seurattu aina niiden alkuajoilta 1960-luvulta lähtien, liittäen ne ohjelmistokehityksen tavoitteiden ja haasteiden kehitykseen: nykyaikaan ja ketterien menetelmien valtakauteen saakka. Tutkimuksessa esitetään konkreettisia ratkaisuja ohjelmistokehityksen tietoturvatyön tavoitteiden asettamiseen ja niiden saavuttamiseen. Tutkimuksessa myös tunnistetaan ongelmia ja haasteita tietoturvatyön ja ohjelmistokehityksen menetelmien yhdistämisessä, joiden ratkaisemiseksi tarjotaan toimintaohjeita ja -vaihtoehtoja. Tutkimuksen perusteella iteratiivisen ja inkrementaalisen ohjelmistokehityksen käytäntöjen ja periaatteiden yhteensovittaminen tietoturvatyön toimintojen kanssa parantaa ohjelmistojen laatua ja tietoturvaa, alentaen täten kustannuksia koko ohjelmiston ylläpitoelinkaaren aikana. Ohjelmistokehitystyön automatisointi, työkaluihin pohjautuvat prosessit ja pyrkimys tehokkuuteen sekä korkeaan laatuun ovat suoraan yhtenevät tietoturvatyön menetelmien ja tavoitteiden kanssa. Tutkimuksessa tunnistettiin useita uusia tapoja yhdistää ohjelmistokehitys ja tietoturvatyö. Lisäksi on löydetty tapoja käyttää dokumentointiin, analyyseihin ja katselmointeihin perustuvaa tietoturvan todentamiseen tuotettavaa materiaalia osana ohjelmistojen suunnittelua ja laadunvarmistusta. Erillisinä nämä prosessit johtavat tilanteeseen, jossa tietoturvamateriaalia hyödynnetään pelkästään ohjelmistokehityksen ulkopuolisiin tarpeisiin. Tutkimustulokset hyödyttävät kaikkia sidosryhmiä ohjelmistojen kehittäjistä niiden tilaajiin ja loppukäyttäjiin. Ohjelmistojen tietoturvatyö perustuu tietoon ja koulutukseen. Tieto puolestaan lisää kysyntää, joka luo tietoturvatyölle konkreettiset tavoitteet ja perustelut jo ohjelmistokehitysvaiheessa. Tietoturvatyön painopiste siirtyy torjunnasta ja vahinkojen korjauksesta kohti vahinkojen rakenteellista ehkäisyä. Kysyntä luo tarpeen myös uusille työkaluille, prosesseille ja tekniikoille, joilla lisätään tietoturvatyön tehokkuutta ja vaikuttavuutta. Tällä hetkellä kysyntää luovat lähinnä lisääntyneet tietoturvaa koskevat säädökset. Pääosa muutostarpeesta syntyy kuitenkin ohjelmistojen tilaajien ja käyttäjien vaatimuksista: ohjelmistojen tietoturvakyvykkyyden taloudellinen merkitys kasvaa. Tietoturvan tärkeys tulee korostumaan entisestään, lisäten tarvetta tietoturvatyölle ja tutkimukselle myös tulevaisuudessa