Policy-agnostic programming on the client-side

Browser security has become a major concern especially due to web pages becoming more complex. These web applications handle a lot of information, including sensitive data that may be vulnerable to attacks like data exfiltration, cross-site scripting (XSS), etc. Most modern browsers have security mechanisms in place to prevent such attacks but they still fall short in preventing more advanced attacks like evolved variants of data exfiltration. Moreover, there is no standard that is followed to implement security into the browser. A lot of research has been done in the field of information flow security that could prove to be helpful in solving the problem of securing the client-side. Policy- agnostic programming is a programming paradigm that aims to make implementation of information flow security in real world systems more flexible. In this paper, we explore the use of policy-agnostic programming on the client-side and how it will help prevent common client-side attacks. We verify our results through a client-side salary management application. We show a possible attack and how our solution would prevent such an attack

Preventing information leaks with policy-agnostic programming

Thesis: Ph. D., Massachusetts Institute of Technology, Department of Electrical Engineering and Computer Science, 2015.This electronic version was submitted by the student author. The certified thesis is available in the Institute Archives and Special Collections.Cataloged student-submitted from PDF version of thesis.Includes bibliographical references (pages 103-115).As a solution to the problem of information leaks, I propose a policy-agnostic programming paradigm that enforces security and privacy policies by construction. I present the implementation of this paradigm in a new language, Jeeves, that automatically enforces information flow policies describing how sensitive values may flow through computations. In Jeeves, the programmer specifies expressive information flow policies separately from other functionality and relies on the language runtime to customize program behavior based on the policies. Jeeves allows programmers to implement information flow policies once instead of as repeated checks and filters across the program. To provide strong guarantees about Jeeves programs, I present a formalization of the dynamic semantics of Jeeves, define non-interference and policy compliance properties, and provide proofs that Jeeves enforces these properties. To demonstrate the practical feasibility of policy-agnostic programming, I present Jacqueline, a web framework built on Jeeves that enforces policies in database-backed web applications. I provide a formalization of Jacqueline as an extension of Jeeves to include relational operators and proofs that this preserves the policy compliance guarantees. Jacqueline enforces information flow policies end-to-end and runs using an unmodified Python interpreter and SQL database. I show, through several case studies, that Jacqueline reduces the amount of policy code required while incurring limited overheadsby Jean Yang.Ph. D

Programmierkonzepte für die Umsetzung von Nutzungsrichtlinien in industriellen Datenräumen

Daten haben sich im Laufe der Zeit immer mehr zu einem wertvollem Asset entwickelt. Aus diesem Grund ist für Rechteinhaber die Kontrolle über die eigenen Daten von zentraler Bedeutung. Die Fähigkeit des Rechteinhabers selbstbestimmt über die Nutzung seiner Daten zu verfügen wird als Datensouveränität bezeichnet. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Frage, wie die Erlangung sowie der Erhalt der Datensouveränität technisch durch Usage Control Mechanismen unterstützt werden kann. In der vorliegenden Arbeit wird eine flexible und erweiterbare Programmiersprache entwickelt, welche über integrierte Usage Control Mechanismen verfügt und den Namen D° trägt. Durch die Umsetzung des Programmierparadigmas der policy-agnostischen Programmierung wird die Komplexität der Usage Control Mechanismen gekapselt und kann durch Experten adressiert werden. Ein Teil dieser Komplexität ist in den Compiler verlagert und gelöst worden und muss von Anwendern der Sprache nicht mehr beachtet werden. Hierdurch wird der Applikationsentwickler entlastet und die korrekte Nutzung von Usage Control Mechanismen vereinfacht. Des Weiteren wird präsentiert, wie das Remote Evaluation Paradigma für D° umgesetzt werden kann. Das Paradigma zielt auf Szenarien der kooperativen Datennutzung ab und verzichtet auf den Versand von Daten an Dritte, welche die Daten verwenden möchten. Stattdessen werden die datenverarbeitenden Applikationen und deren Berechnungsergebnisse hin- und hergeschickt. Hierdurch verbleiben die Daten stets auf den Systemen des Rechteinhabers, welche gleichzeitig auf die Vorteile der Usage Control Mechanismen in D° zurückgreifen können. Dies erlaubt die kooperative Datennutzung in Szenarien, in denen die Weitergabe von Daten ausgeschlossen ist und technische Maßnahmen zur Datennutzungskontrolle notwendig sind. Die erzielten Ergebnisse werden mithilfe eines größeren Demonstrators präsentiert und validiert. Dabei werden die einzelnen Aspekte von D° anhand von Beispielen praktisch vorgestellt. Außerdem findet eine Einordnung der Lösung in die International Data Spaces statt, welche die vorliegende Arbeit maßgeblich motiviert und geprägt haben. Bei dieser Einordnung wird gezeigt, dass die Mächtigkeit der Usage Control Mechanismen von D° gleich oder besser zu der von anderen Usage Control Mechanismen, welche in den International Data Spaces verwendet werden, ist

Advancing Practical Specification Techniques for Modern Software Systems

The pervasive nature of software (and the tendency for it to contain errors) has long been a concern of theoretical computer scientists. Many investigators have endeavored to produce theories, tools, and techniques for verifying the behavior of software systems. One of the most promising lines of research is that of formal specification, which is a subset of the larger field of formal methods. In formal specification, one composes a precise mathematical description of a software system and uses tools and techniques to ensure that the software that has been written conforms to this specification. Examples of such systems are Z notation, the Java Modeling Language, and many others. However, a fundamental problem that plagues this line of research is that the specifications themselves are often costly to produce and difficult to reuse. If the field of formal specification is to advance, we must develop sound techniques for reducing the cost of producing and reusing software specifications. The work presented in this dissertation lays out a path to producing sophisticated, automated tools for inferring large, complex code bases, tools for allowing engineers to share and reuse specifications, and specification languages for specifying information flow policies that can be written separately from program code. This dissertation introduces three main lines of research. First, I discuss a system that facilitates the authoring, sharing, and reuse of software specifications. Next, I discuss a technique which aims to reduce the cost of producing specifications by automatically inferring them. Finally, I discuss a specification language called Evidently which aims to make information flow security policies easier to write, maintain, and enforce by untangling them from the code to which they are applied