Understanding Shoulder Surfing in the Wild: Stories from Users and Observers

Research has brought forth a variety of authentication systems to mitigate observation attacks. However, there is little work about shoulder surfing situations in the real world. We present the results of a user survey (N=174) in which we investigate actual stories about shoulder surfing on mobile devices from both users and observers. Our analysis indicates that shoulder surfing mainly occurs in an opportunistic, non-malicious way. It usually does not have serious consequences, but evokes negative feelings for both parties, resulting in a variety of coping strategies. Observed data was personal in most cases and ranged from information about interests and hobbies to login data and intimate details about third persons and relationships. Thus, our work contributes evidence for shoulder surfing in the real world and informs implications for the design of privacy protection mechanisms

Building and evaluating an inconspicuous smartphone authentication method

Tese de mestrado em Engenharia Informática, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2013Os smartphones que trazemos connosco estão cada vez mais entranhados nas nossas vidas intimas. Estes dispositivos possibilitam novas formas de trabalhar, de socializar, e ate de nos divertirmos. No entanto, também criaram novos riscos a nossa privacidade. Uma forma comum de mitigar estes riscos e configurar o dispositivo para bloquear apos um período de inatividade. Para voltar a utiliza-lo, e então necessário superar uma barreira de autenticação. Desta forma, se o aparelho cair das mãos de outra pessoa, esta não poderá utiliza-lo de forma a que tal constitua uma ameaça. O desbloqueio com autenticação e, assim, o mecanismo que comummente guarda a privacidade dos utilizadores de smartphones. Porem, os métodos de autenticação atualmente utilizados são maioritariamente um legado dos computadores de mesa. As palavras-passe e códigos de identificação pessoal são tornados menos seguros pelo facto de as pessoas criarem mecanismos para os memorizarem mais facilmente. Alem disso, introduzir estes códigos e inconveniente, especialmente no contexto móvel, em que as interações tendem a ser curtas e a necessidade de autenticação atrapalha a prossecução de outras tarefas. Recentemente, os smartphones Android passaram a oferecer outro método de autenticação, que ganhou um grau de adoção assinalável. Neste método, o código secreto do utilizador e uma sucessão de traços desenhados sobre uma grelha de 3 por 3 pontos apresentada no ecrã táctil. Contudo, quer os códigos textuais/numéricos, quer os padrões Android, são suscetíveis a ataques rudimentares. Em ambos os casos, o canal de entrada e o toque no ecrã táctil; e o canal de saída e o visual. Tal permite que outras pessoas possam observar diretamente a introdução da chave; ou que mais tarde consigam distinguir as marcas deixadas pelos dedos na superfície de toque. Alem disso, estes métodos não são acessíveis a algumas classes de utilizadores, nomeadamente os cegos. Nesta dissertação propõe-se que os métodos de autenticação em smartphones podem ser melhor adaptados ao contexto móvel. Nomeadamente, que a possibilidade de interagir com o dispositivo de forma inconspícua poderá oferecer aos utilizadores um maior grau de controlo e a capacidade de se auto-protegerem contra a observação do seu código secreto. Nesse sentido, foi identificada uma modalidade de entrada que não requer o canal visual: sucessões de toques independentes de localização no ecrã táctil. Estes padrões podem assemelhar-se (mas não estão limitados) a ritmos ou código Morse. A primeira contribuição deste trabalho e uma técnica algorítmica para a deteção destas sucessões de toques, ou frases de toque, como chaves de autenticação. Este reconhecedor requer apenas uma demonstração para configuração, o que o distingue de outras abordagens que necessitam de vários exemplos para treinar o algoritmo. O reconhecedor foi avaliado e demonstrou ser preciso e computacionalmente eficiente. Esta contribuição foi enriquecida com o desenvolvimento de uma aplicação Android que demonstra o conceito. A segunda contribuição e uma exploração de fatores humanos envolvidos no uso de frases de toque para autenticação. E consubstanciada em três estudos com utilizadores, em que o método de autenticação proposto e comparado com as alternativas mais comuns: PIN e o padrão Android. O primeiro estudo (N=30) compara os três métodos no que que diz respeito a resistência a observação e à usabilidade, entendida num sentido lato, que inclui a experiencia de utilização (UX). Os resultados sugerem que a usabilidade das três abordagens e comparável, e que em condições de observação perfeitas, nos três casos existe grande viabilidade de sucesso para um atacante. O segundo estudo (N=19) compara novamente os três métodos mas, desta feita, num cenário de autenticação inconspícua. Com efeito, os participantes tentaram introduzir os códigos com o dispositivo situado por baixo de uma mesa, fora do alcance visual. Neste caso, demonstra-se que a autenticação com frases de toque continua a ser usável. Já com as restantes alternativas existe uma diminuição substancial das medidas de usabilidade. Tal sugere que a autenticação por frases de toque suporta a capacidade de interação inconspícua, criando assim a possibilidade de os utilizadores se protegerem contra possíveis atacantes. O terceiro estudo (N=16) e uma avaliação de usabilidade e aceitação do método de autenticação com utilizadores cegos. Neste estudo, são também elicitadas estratégias de ocultação suportadas pela autenticação por frases de toque. Os resultados sugerem que a técnica e também adequada a estes utilizadores.As our intimate lives become more tangled with the smartphones we carry, privacy has become an increasing concern. A widely available option to mitigate security risks is to set a device so that it locks after a period of inactivity, requiring users to authenticate for subsequent use. Current methods for establishing one's identity are known to be susceptible to even rudimentary observation attacks. The mobile context in which interactions with smartphones are prone to occur further facilitates shoulder-surfing. We submit that smartphone authentication methods can be better adapted to the mobile context. Namely, the ability to interact with the device in an inconspicuous manner could offer users more control and the ability to self-protect against observation. Tapping is a communication modality between a user and a device that can be appropriated for that purpose. This work presents a technique for employing sequences of taps, or tap phrases, as authentication codes. An efficient and accurate tap phrase recognizer, that does not require training, is presented. Three user studies were conducted to compare this approach to the current leading methods. Results indicate that the tapping method remains usable even under inconspicuous authentications scenarios. Furthermore, we found that it is appropriate for blind users, to whom usability barriers and security risks are of special concern

Passquerade: Improving Error Correction of Text Passwords on Mobile Devices by using Graphic Filters for Password Masking

Entering text passwords on mobile devices is a significant challenge. Current systems either display passwords in plain text: making them visible to bystanders, or replace characters with asterisks shortly after they are typed: making editing them harder. This work presents a novel approach to mask text passwords by distorting them using graphical filters. Distorted passwords are difficult to observe by attackers because they cannot mentally reverse the distortions. Yet passwords remain readable by their owners because humans can recognize visually distorted versions of content they saw before. We present results of an online questionnaire and a user study where we compared Color-halftone, Crystallize, Blurring, and Mosaic filters to Plain text and Asterisks when 1) entering, 2) editing, and 3) shoulder surfing one-word passwords, random character passwords, and passphrases. Rigorous analysis shows that Color-halftone and Crystallize filters significantly improve editing speed, editing accuracy and observation resistance compared to current approaches

Dynamic Time Warping Approach for User Authentication of Smartphones Using Single-handed Shakes

An immense amount of private information is stored in smartphones. In order to secure information from being tapped a new form of authentication mechanism is needed. Previous unlock mechanism like pattern authentication or code based authentication are vulnerable as they are not using a person's unique attribute. In this paper, we propose a method for unlocking phones based on user?s handshakes. The gesture sensors and the proximity sensors help us capture the unique handshake of the person. This unlock mechanism makes it harder for the attacker to reproduce the same type of handshake even if he observes the shaking pattern

Improving the Security of Mobile Devices Through Multi-Dimensional and Analog Authentication

Mobile devices are ubiquitous in today\u27s society, and the usage of these devices for secure tasks like corporate email, banking, and stock trading grows by the day. The first, and often only, defense against attackers who get physical access to the device is the lock screen: the authentication task required to gain access to the device. To date mobile devices have languished under insecure authentication scheme offerings like PINs, Pattern Unlock, and biometrics-- or slow offerings like alphanumeric passwords. This work addresses the design and creation of five proof-of-concept authentication schemes that seek to increase the security of mobile authentication without compromising memorability or usability. These proof-of-concept schemes demonstrate the concept of Multi-Dimensional Authentication, a method of using data from unrelated dimensions of information, and the concept of Analog Authentication, a method utilizing continuous rather than discrete information. Security analysis will show that these schemes can be designed to exceed the security strength of alphanumeric passwords, resist shoulder-surfing in all but the worst-case scenarios, and offer significantly fewer hotspots than existing approaches. Usability analysis, including data collected from user studies in each of the five schemes, will show promising results for entry times, in some cases on-par with existing PIN or Pattern Unlock approaches, and comparable qualitative ratings with existing approaches. Memorability results will demonstrate that the psychological advantages utilized by these schemes can lead to real-world improvements in recall, in some instances leading to near-perfect recall after two weeks, significantly exceeding the recall rates of similarly secure alphanumeric passwords