A Concept for a Trustworthy Integration of Smartphones in Business Environments

Smartphones are commonly used within business environments nowadays. They provide sophisticated communicational means which go far beyond simple telephone capabilities. Email access and particular apps on the device are examples of their versatile abilities. While these features allow them to be used in a very flexible way, e.g. in different infrastructures, they impose new threats to their surrounding infrastructure. For example, if used in an environment which allows the installation of custom apps, malicious software may be placed on the device. In order to mitigate these threats, a detailed awareness combined with the possibility to enforce certain constraints on such devices need to be established. In detail, it is necessary to include such devices into a decision making process which decides about the policy compliance of such devices. The policy used in this process defines the rules which apply to the particular infrastructure, e.g. if custom apps are allowed or if a specific software version may not be allowed. However, even when relying on this process, there is one limitation as it does not include a trust-based evaluation. This leads to the problem that a malicious smartphone might compromise the information used for the decision making process which should determine the policy compliance of this device. This renders the overall approach ineffective as the decision wether a device is policy compliant or not may be false. Given that, the thesis presented here provides means to evaluate the trustworthiness of such information to allow a trustworthy decision making about the policy compliance. It therefore introduces two things: (1) a generic trust model for such environments and (2) a domain-specific extension called Trustworthy Context-related Signature and Anomaly Detection system for Smartphones (TCADS). The trust model (1) allows to specify, to calculate and to evaluate trust for the information used by the decision making process. More in detail, the trust founding process of (1) is done by introducing so-called security properties which allow to rate the trustworthiness of certain aspects. The trust model does not limit these aspects to a particular type. That is, device-specific aspects like the number of installed apps or the current version of the operating system may be used as well as device independent aspects like communicational parameters. The security properties defined in (1) are then used to calculate an overall trust level, which provides an evaluable representation of trust for the information used by the decision making process. The domain-specific extension (2) uses the trust model and provides a deployable trust-aware decision making solution for smartphone environments. The resulting system, TCADS, allows not only to consider trust within the decisions about the policy compliance but also enables to base the decisions solely on the trust itself. Besides the theoretical specification of the trust model (1) and the domain-specific extension (2), a proof of concept implementation is given. This implementation leverages both, the abilities of the generic trust model (1) as well as the abilities of the TCADS system (2), thus providing a deployable set of programs. Using this proof of concept implementation, an assessment shows the benefits of the proposed concept and its practical relevance. A conclusion and an outlook to future work extending this approach is given at the end of this thesis.Smartphones sind in heutigen Unternehmensnetzen mittlerweile nicht mehr wegzudenken. Über einfache Telefonie-basierte Fähigkeiten hinaus bieten sie Eigenschaften wie zum Beispiel Email-Zugriff oder hohe Anpassbarkeit auf Basis von Apps. Obwohl diese Funktionalitäten eine vielseitige Nutzung solcher Smartphones erlauben, stellen sie gleichzeitig eine neuartige Bedrohung für die umgebende Infrastruktur dar. Erlaubt eine spezifische Umgebung beispielsweise die Installation von eigenen Apps auf dem Smartphone, so ist es über diesen Weg möglich, Schadprogramme auf dem Gerät zu platzieren. Um diesen Bedrohungen entgegenzuwirken, ist es zum einen nötig Smartphones in der jeweiligen Umgebung zu erkennen und zum anderen, Richtlinien auf den jeweiligen Geräten durchsetzen zu können. Die durchzusetzenden Richtlinien legen fest, welche Einschränkungen für die jeweilige Umgebung gelten, z.B. die Erlaubnis zur Installation von eigenen Apps oder die Benutzung einer bestimmten Softwareversion. Aber auch wenn eine entsprechende Lösung zur Einbeziehung von Smartphones in die Infrastruktur verwendet wird, bleibt ein Problem ungelöst: die Betrachtung der Vertrauenswürdigkeit von durch das Smartphone bereitgestellten Informationen. Diese Einschränkung führt zu dem Problem, dass ein entsprechend kompromittiertes Smartphone die Informationen, welche zur Entscheidungsfindung über die Richtlinienkonformität des Gerätes verwendet werden, in einer Art und Weise ändert, welche den gesamten Entscheidungsprozess ineffizient und somit wirkungslos macht. Die hier vorliegende Arbeit stellt daher einen neuen Ansatz vor um einen vertrauenswürdigen Entscheidungsprozess zur Regelkonformität des Gerätes zu ermöglichen. Im Detail werden dazu zwei Ansätze vorgestellt: (1) Ein generisches Modell für Vertrauensürdigkeit sowie eine (2) domänenspezifische Abbildung dieses Modells, welches als Trustworthy Context-related Signature and Anomaly Detection system for Smartphones (TCADS) bezeichnet wird. Das Modell für Vertrauenswürdigkeit (1) erlaubt die Definition, Berechnung und Auswertung von Vetrauenswürdigkeit für Informationen welche im Entscheidungsprozess verwendet werden. Im Detail basiert die Vertrauenswürdigkeitsbestimmung auf Grundfaktoren für Vertrauen, den sogenannten Sicherheitseigenschaften. Diese Eigenschaften bewerten die Vertrauenswürdigkeit anhand von bestimmten Aspekten die entweder gerätespezifisch und Geräteunabhängig sein können. Basierend auf dieser Bewertung wird dann eine Gesamtvertrauenswürdigkeit, der sogenannte Trust Level berechnet. Dieser Trust Level erlaubt die Berücksichtigung der Vertrauenswürdigkeit bei der Entscheidungsfindung. Teil (2) der Lösung stellt, basierend auf dem Modell der Vertrauenswürdigkeit, ein System zur vertrauensbasierten Entscheidungsfindung in Smartphone Umgebungen bereit. Mit diesem System, TCADS, ist es nicht nur möglich, Entscheidungen auf ihre Korrektheit bezüglich der Vertrauenswürdigkeit zu prüfen, sondern auch Entscheidungen komplett auf Basis der Vertrauenswürdigkeit zu fällen. Neben dem allgemeingültigen Modell (1) und dem daraus resultierenden domänenspezifischen System (2), stellt die Arbeit außerdem einen Tragfähigkeitsnachweis in Form einer Referenzimplementierung bereit. Diese Implementierung nutzt sowohl Fähigkeiten des Modells der Vertrauenswürdigkeit (1) als auch des TCADS Systems (2) und stellt ein nutzbares Set von Programmen bereit. Eine Evaluierung basierend auf diesem Tragfähigkeitsnachweis zeigt die Vorteile und die Praktikabilität der vorgestellten Ansätze. Abschließend findet sich eine Zusammenfassung der Arbeit sowie ein Ausblick auf weiterführende Fragestellungen

Towards a Network-based Approach for Smartphone Security

Smartphones have become an important utility that affects many aspects of our daily life. Due to their large dissemination and the tasks that are performed with them, they have also become a valuable target for criminals. Their specific capabilities and the way they are used introduce new threats in terms of information security. The research field of smartphone security has gained a lot of momentum in the past eight years. Approaches that have been presented so far focus on investigating design flaws of smartphone operating systems as well as their potential misuse by an adversary. Countermeasures are often realized based upon extensions made to the operating system itself, following a host-based design approach. However, there is a lack of network-based mechanisms that allow a secure integration of smartphones into existing IT infrastructures. This topic is especially relevant for companies whose employees use smartphones for business tasks. This thesis presents a novel, network-based approach for smartphone security called CADS: Context-related Signature and Anomaly Detection for Smartphones. It allows to determine the security status of smartphones by analyzing three aspects: (1) their current configuration in terms of installed software and available hardware, (2) their behavior and (3) the context they are currently used in. Depending on the determined security status, enforcement actions can be defined in order to allow or to deny access to services provided by the respective IT infrastructure. The approach is based upon the distributed collection and central analysis of data about smartphones. In contrast to other approaches, it explicitly supports to leverage existing security services both for analysis and enforcement purposes. A proof of concept is implemented based upon the IF-MAP protocol for network security and the Google Android platform. An evaluation verifies (1) that the CADS approach is able to detect so-called sensor sniffing attacks and (2) that reactions can be triggered based on detection results to counter ongoing attacks. Furthermore, it is demonstrated that the functionality of an existing, host-based approach that relies on modifications of the Android smartphone platform can be mimicked by the CADS approach. The advantage of CADS is that it does not need any modifications of the Android platform itself