Risks and potentials of graphical and gesture-based authentication for touchscreen mobile devices

While a few years ago, mobile phones were mainly used for making phone calls and texting short messages, the functionality of mobile devices has massively grown. We are surfing the web, sending emails and we are checking our bank accounts on the go. As a consequence, these internet-enabled devices store a lot of potentially sensitive data and require enhanced protection. We argue that authentication often represents the only countermeasure to protect mobile devices from unwanted access. Knowledge-based concepts (e.g., PIN) are the most used authentication schemes on mobile devices. They serve as the main protection barrier for many users and represent the fallback solution whenever alternative mechanisms fail (e.g., fingerprint recognition). This thesis focuses on the risks and potentials of gesture-based authentication concepts that particularly exploit the touch feature of mobile devices. The contribution of our work is threefold. Firstly, the problem space of mobile authentication is explored. Secondly, the design space is systematically evaluated utilizing interactive prototypes. Finally, we provide generalized insights into the impact of specific design factors and present recommendations for the design and the evaluation of graphical gesture-based authentication mechanisms. The problem space exploration is based on four research projects that reveal important real-world issues of gesture-based authentication on mobile devices. The first part focuses on authentication behavior in the wild and shows that the mobile context makes great demands on the usability of authentication concepts. The second part explores usability features of established concepts and indicates that gesture-based approaches have several benefits in the mobile context. The third part focuses on observability and presents a prediction model for the vulnerability of a given grid-based gesture. Finally, the fourth part investigates the predictability of user-selected gesture-based secrets. The design space exploration is based on a design-oriented research approach and presents several practical solutions to existing real-world problems. The novel authentication mechanisms are implemented into working prototypes and evaluated in the lab and the field. In the first part, we discuss smudge attacks and present alternative authentication concepts that are significantly more secure against such attacks. The second part focuses on observation attacks. We illustrate how relative touch gestures can support eyes-free authentication and how they can be utilized to make traditional PIN-entry secure against observation attacks. The third part addresses the problem of predictable gesture choice and presents two concepts which nudge users to select a more diverse set of gestures. Finally, the results of the basic research and the design-oriented applied research are combined to discuss the interconnection of design space and problem space. We contribute by outlining crucial requirements for mobile authentication mechanisms and present empirically proven objectives for future designs. In addition, we illustrate a systematic goal-oriented development process and provide recommendations for the evaluation of authentication on mobile devices.Während Mobiltelefone vor einigen Jahren noch fast ausschließlich zum Telefonieren und zum SMS schreiben genutzt wurden, sind die Anwendungsmöglichkeiten von Mobilgeräten in den letzten Jahren erheblich gewachsen. Wir surfen unterwegs im Netz, senden E-Mails und überprüfen Bankkonten. In der Folge speichern moderne internetfähigen Mobilgeräte eine Vielfalt potenziell sensibler Daten und erfordern einen erhöhten Schutz. In diesem Zusammenhang stellen Authentifizierungsmethoden häufig die einzige Möglichkeit dar, um Mobilgeräte vor ungewolltem Zugriff zu schützen. Wissensbasierte Konzepte (bspw. PIN) sind die meistgenutzten Authentifizierungssysteme auf Mobilgeräten. Sie stellen für viele Nutzer den einzigen Schutzmechanismus dar und dienen als Ersatzlösung, wenn alternative Systeme (bspw. Fingerabdruckerkennung) versagen. Diese Dissertation befasst sich mit den Risiken und Potenzialen gestenbasierter Konzepte, welche insbesondere die Touch-Funktion moderner Mobilgeräte ausschöpfen. Der wissenschaftliche Beitrag dieser Arbeit ist vielschichtig. Zum einen wird der Problemraum mobiler Authentifizierung erforscht. Zum anderen wird der Gestaltungsraum anhand interaktiver Prototypen systematisch evaluiert. Schließlich stellen wir generelle Einsichten bezüglich des Einflusses bestimmter Gestaltungsaspekte dar und geben Empfehlungen für die Gestaltung und Bewertung grafischer gestenbasierter Authentifizierungsmechanismen. Die Untersuchung des Problemraums basiert auf vier Forschungsprojekten, welche praktische Probleme gestenbasierter Authentifizierung offenbaren. Der erste Teil befasst sich mit dem Authentifizierungsverhalten im Alltag und zeigt, dass der mobile Kontext hohe Ansprüche an die Benutzerfreundlichkeit eines Authentifizierungssystems stellt. Der zweite Teil beschäftigt sich mit der Benutzerfreundlichkeit etablierter Methoden und deutet darauf hin, dass gestenbasierte Konzepte vor allem im mobilen Bereich besondere Vorzüge bieten. Im dritten Teil untersuchen wir die Beobachtbarkeit gestenbasierter Eingabe und präsentieren ein Vorhersagemodell, welches die Angreifbarkeit einer gegebenen rasterbasierten Geste abschätzt. Schließlich beschäftigen wir uns mit der Erratbarkeit nutzerselektierter Gesten. Die Untersuchung des Gestaltungsraums basiert auf einem gestaltungsorientierten Forschungsansatz, welcher zu mehreren praxisgerechte Lösungen führt. Die neuartigen Authentifizierungskonzepte werden als interaktive Prototypen umgesetzt und in Labor- und Feldversuchen evaluiert. Im ersten Teil diskutieren wir Fettfingerattacken ("smudge attacks") und präsentieren alternative Authentifizierungskonzepte, welche effektiv vor diesen Angriffen schützen. Der zweite Teil beschäftigt sich mit Angriffen durch Beobachtung und verdeutlicht wie relative Gesten dazu genutzt werden können, um blickfreie Authentifizierung zu gewährleisten oder um PIN-Eingaben vor Beobachtung zu schützen. Der dritte Teil beschäftigt sich mit dem Problem der vorhersehbaren Gestenwahl und präsentiert zwei Konzepte, welche Nutzer dazu bringen verschiedenartige Gesten zu wählen. Die Ergebnisse der Grundlagenforschung und der gestaltungsorientierten angewandten Forschung werden schließlich verknüpft, um die Verzahnung von Gestaltungsraum und Problemraum zu diskutieren. Wir präsentieren wichtige Anforderungen für mobile Authentifizierungsmechanismen und erläutern empirisch nachgewiesene Zielvorgaben für zukünftige Konzepte. Zusätzlich zeigen wir einen zielgerichteten Entwicklungsprozess auf, welcher bei der Entwicklung neuartiger Konzepte helfen wird und geben Empfehlungen für die Evaluation mobiler Authentifizierungsmethoden

Pico: No More Passwords!

Abstract. From a usability viewpoint, passwords and PINs have reached the end of their useful life. Even though they are convenient for implementers, for users they are increasingly unmanageable. The demands placed on users (passwords that are unguessable, all different, regularly changed and never written down) are no longer reasonable now that each person has to manage dozens of passwords. Yet we can’t abandon passwords until we come up with an alternative method of user authentication that is both usable and secure. We present an alternative design based on a hardware token called Pico that relieves the user from having to remember passwords and PINs. Unlike most alternatives, Pico doesn’t merely address the case of web passwords: it also applies to all the other contexts in which users must at present remember passwords, passphrases and PINs. Besides relieving the user from memorization efforts, the Pico solution scales to thousands of credentials, provides “continuous authentication ” and is resistant to brute force guessing, dictionary attacks, phishing and keylogging. 1 Why users are right to be fed up Remembering an unguessable and un-brute-force-able password was a manageable task twenty or thirty years ago, when each of us had to use only one or two. Since then, though, two trends in computing have made this endeavour much harder. First, computing power has grown by several orders of magnitude: once upon a time, eight characters were considered safe from brute force 1; nowadays, passwords that are truly safe from brute force and from advanced guessing attacks 2 typically exceed the ability of ordinary users to remember them 3 4. Second, and most important, the number of computer-based services with which It’s OK to skip all these gazillions of footnotes

Belief-Invariant and Quantum Equilibria in Games of Incomplete Information

Drawing on ideas from game theory and quantum physics, we investigate nonlocal correlations from the point of view of equilibria in games of incomplete information. These equilibria can be classified in decreasing power as general communication equilibria, belief-invariant equilibria and correlated equilibria, all of which contain the familiar Nash equilibria. The notion of belief-invariant equilibrium has appeared in game theory before, in the 1990s. However, the class of non-signalling correlations associated to belief-invariance arose naturally already in the 1980s in the foundations of quantum mechanics. Here, we explain and unify these two origins of the idea and study the above classes of equilibria, and furthermore quantum correlated equilibria, using tools from quantum information but the language of game theory. We present a general framework of belief-invariant communication equilibria, which contains (quantum) correlated equilibria as special cases. It also contains the theory of Bell inequalities, a question of intense interest in quantum mechanics, and quantum games where players have conflicting interests, a recent topic in physics. We then use our framework to show new results related to social welfare. Namely, we exhibit a game where belief-invariance is socially better than correlated equilibria, and one where all non-belief-invariant equilibria are socially suboptimal. Then, we show that in some cases optimal social welfare is achieved by quantum correlations, which do not need an informed mediator to be implemented. Furthermore, we illustrate potential practical applications: for instance, situations where competing companies can correlate without exposing their trade secrets, or where privacy-preserving advice reduces congestion in a network. Along the way, we highlight open questions on the interplay between quantum information, cryptography, and game theory

Certainty, Severity, and Low Latency Deception

abstract: There has been an ongoing debate between the relative deterrent power of certainty and severity on deceptive and criminal activity, certainty being the likelihood of capture and severity being the magnitude of the potential punishment. This paper is a review of the current body of research regarding risk assessment and deception in games, specifically regarding certainty and severity. The topics of game theoretical foundations, balance, and design were covered, as were heuristics and individual differences in deceptive behavior. Using this background knowledge, this study implemented a methodology through which the risk assessments of certainty and severity can be compared behaviorally in a repeated conflict context. It was found that certainty had a significant effect on a person’s likelihood to lie, while severity did not. Exploratory data was collected using the dark triad personality quiz, though it did not ultimately show a pattern.Dissertation/ThesisMasters Thesis Human Systems Engineering 201

The Written Orator of "Song of Myself": A Recent Trend in Whitman Criticism

Identifies "a recent trend in Whitman criticism" that emphasizes the poet\u27s orality, but which "goes beyond biographical and stylistic analyses" to explore Whitman\u27s "oratical presence" by way of extra-literary discourses including "nuclear physics, analytic philosophy, and cultural anthropology" (though the primary emphasis here is derived from linguistics); engages critics including John T. Irwin, Calvin Bedient, and especially C. Carroll Hollis, arguing against their oratorical emphases by stressing the inherent limits and internal contradictions that undermine such readings of Whitman\u27s poetry

Risks and potentials of graphical and gesture-based authentication for touchscreen mobile devices

While a few years ago, mobile phones were mainly used for making phone calls and texting short messages, the functionality of mobile devices has massively grown. We are surfing the web, sending emails and we are checking our bank accounts on the go. As a consequence, these internet-enabled devices store a lot of potentially sensitive data and require enhanced protection. We argue that authentication often represents the only countermeasure to protect mobile devices from unwanted access. Knowledge-based concepts (e.g., PIN) are the most used authentication schemes on mobile devices. They serve as the main protection barrier for many users and represent the fallback solution whenever alternative mechanisms fail (e.g., fingerprint recognition). This thesis focuses on the risks and potentials of gesture-based authentication concepts that particularly exploit the touch feature of mobile devices. The contribution of our work is threefold. Firstly, the problem space of mobile authentication is explored. Secondly, the design space is systematically evaluated utilizing interactive prototypes. Finally, we provide generalized insights into the impact of specific design factors and present recommendations for the design and the evaluation of graphical gesture-based authentication mechanisms. The problem space exploration is based on four research projects that reveal important real-world issues of gesture-based authentication on mobile devices. The first part focuses on authentication behavior in the wild and shows that the mobile context makes great demands on the usability of authentication concepts. The second part explores usability features of established concepts and indicates that gesture-based approaches have several benefits in the mobile context. The third part focuses on observability and presents a prediction model for the vulnerability of a given grid-based gesture. Finally, the fourth part investigates the predictability of user-selected gesture-based secrets. The design space exploration is based on a design-oriented research approach and presents several practical solutions to existing real-world problems. The novel authentication mechanisms are implemented into working prototypes and evaluated in the lab and the field. In the first part, we discuss smudge attacks and present alternative authentication concepts that are significantly more secure against such attacks. The second part focuses on observation attacks. We illustrate how relative touch gestures can support eyes-free authentication and how they can be utilized to make traditional PIN-entry secure against observation attacks. The third part addresses the problem of predictable gesture choice and presents two concepts which nudge users to select a more diverse set of gestures. Finally, the results of the basic research and the design-oriented applied research are combined to discuss the interconnection of design space and problem space. We contribute by outlining crucial requirements for mobile authentication mechanisms and present empirically proven objectives for future designs. In addition, we illustrate a systematic goal-oriented development process and provide recommendations for the evaluation of authentication on mobile devices.Während Mobiltelefone vor einigen Jahren noch fast ausschließlich zum Telefonieren und zum SMS schreiben genutzt wurden, sind die Anwendungsmöglichkeiten von Mobilgeräten in den letzten Jahren erheblich gewachsen. Wir surfen unterwegs im Netz, senden E-Mails und überprüfen Bankkonten. In der Folge speichern moderne internetfähigen Mobilgeräte eine Vielfalt potenziell sensibler Daten und erfordern einen erhöhten Schutz. In diesem Zusammenhang stellen Authentifizierungsmethoden häufig die einzige Möglichkeit dar, um Mobilgeräte vor ungewolltem Zugriff zu schützen. Wissensbasierte Konzepte (bspw. PIN) sind die meistgenutzten Authentifizierungssysteme auf Mobilgeräten. Sie stellen für viele Nutzer den einzigen Schutzmechanismus dar und dienen als Ersatzlösung, wenn alternative Systeme (bspw. Fingerabdruckerkennung) versagen. Diese Dissertation befasst sich mit den Risiken und Potenzialen gestenbasierter Konzepte, welche insbesondere die Touch-Funktion moderner Mobilgeräte ausschöpfen. Der wissenschaftliche Beitrag dieser Arbeit ist vielschichtig. Zum einen wird der Problemraum mobiler Authentifizierung erforscht. Zum anderen wird der Gestaltungsraum anhand interaktiver Prototypen systematisch evaluiert. Schließlich stellen wir generelle Einsichten bezüglich des Einflusses bestimmter Gestaltungsaspekte dar und geben Empfehlungen für die Gestaltung und Bewertung grafischer gestenbasierter Authentifizierungsmechanismen. Die Untersuchung des Problemraums basiert auf vier Forschungsprojekten, welche praktische Probleme gestenbasierter Authentifizierung offenbaren. Der erste Teil befasst sich mit dem Authentifizierungsverhalten im Alltag und zeigt, dass der mobile Kontext hohe Ansprüche an die Benutzerfreundlichkeit eines Authentifizierungssystems stellt. Der zweite Teil beschäftigt sich mit der Benutzerfreundlichkeit etablierter Methoden und deutet darauf hin, dass gestenbasierte Konzepte vor allem im mobilen Bereich besondere Vorzüge bieten. Im dritten Teil untersuchen wir die Beobachtbarkeit gestenbasierter Eingabe und präsentieren ein Vorhersagemodell, welches die Angreifbarkeit einer gegebenen rasterbasierten Geste abschätzt. Schließlich beschäftigen wir uns mit der Erratbarkeit nutzerselektierter Gesten. Die Untersuchung des Gestaltungsraums basiert auf einem gestaltungsorientierten Forschungsansatz, welcher zu mehreren praxisgerechte Lösungen führt. Die neuartigen Authentifizierungskonzepte werden als interaktive Prototypen umgesetzt und in Labor- und Feldversuchen evaluiert. Im ersten Teil diskutieren wir Fettfingerattacken ("smudge attacks") und präsentieren alternative Authentifizierungskonzepte, welche effektiv vor diesen Angriffen schützen. Der zweite Teil beschäftigt sich mit Angriffen durch Beobachtung und verdeutlicht wie relative Gesten dazu genutzt werden können, um blickfreie Authentifizierung zu gewährleisten oder um PIN-Eingaben vor Beobachtung zu schützen. Der dritte Teil beschäftigt sich mit dem Problem der vorhersehbaren Gestenwahl und präsentiert zwei Konzepte, welche Nutzer dazu bringen verschiedenartige Gesten zu wählen. Die Ergebnisse der Grundlagenforschung und der gestaltungsorientierten angewandten Forschung werden schließlich verknüpft, um die Verzahnung von Gestaltungsraum und Problemraum zu diskutieren. Wir präsentieren wichtige Anforderungen für mobile Authentifizierungsmechanismen und erläutern empirisch nachgewiesene Zielvorgaben für zukünftige Konzepte. Zusätzlich zeigen wir einen zielgerichteten Entwicklungsprozess auf, welcher bei der Entwicklung neuartiger Konzepte helfen wird und geben Empfehlungen für die Evaluation mobiler Authentifizierungsmethoden

Internal Controls After Sarbanes-Oxley: Revisiting Corporate Law\u27s Duty of Care as Responsibility for Systems

Revisiting section 3.4.2 of Clark\u27s Corporate Law (\u27Duty of Care as Responsibility for Systems ) reminds us, however, that the internal controls story actually goes back many decades, and that many of the strategic issues that are at the heart of section 404 have long been contentious. My Article will briefly update Clark\u27s account through the late 1980s and 1990s before returning to Sarbanes-Oxley and rulemaking thereunder by the SEC and the newly created Public Company Accounting Oversight Board ( PCAOB ). My main point builds on one of Clark\u27s but digs deeper. Internal controls requirements, whether federal or state, are incoherent unless and until one articulates clearly for whose benefit they exist, and to what end. There are, in fact, a number of competing articulations. The failure to identify a single and coherent rationale creates significant uncertainty, which has been exploited by players in the legal, accounting, consulting, and information technology fields. Companies are probably spending more time and resources on 404 compliance than a reasonable reading of the legislation and the rules necessarily requires, heavily influenced by those who gain from issuer over-compliance. This rent-seeking compromises the political viability and substantive quality of what is at the heart a beneficial statutory reform