One-Time Programs from Commodity Hardware

One-time programs, originally formulated by Goldwasser et al. [CRYPTO\u2708], are a powerful cryptographic primitive with compelling applications. Known solutions for one-time programs, however, require specialized secure hardware that is not widely available (or, alternatively, access to blockchains and very strong cryptographic tools). In this work we investigate the possibility of realizing one-time programs from a recent and now more commonly available hardware functionality: the counter lockbox. A counter lockbox is a stateful functionality that protects an encryption key under a user-specified password, and enforces a limited number of incorrect guesses. Counter lockboxes have become widely available in consumer devices and cloud platforms. We show that counter lockboxes can be used to realize one-time programs for general functionalities. We develop a number of techniques to reduce the number of counter lockboxes required for our constructions, that may be of independent interest

Plugging in trust and privacy : three systems to improve widely used ecosystems

The era of touch-enabled mobile devices has fundamentally changed our communication habits. Their high usability and unlimited data plans provide the means to communicate any place, any time and lead people to publish more and more (sensitive) information. Moreover, the success of mobile devices also led to the introduction of new functionality that crucially relies on sensitive data (e.g., location-based services). With our today’s mobile devices, the Internet has become the prime source for information (e.g., news) and people need to rely on the correctness of information provided on the Internet. However, most of the involved systems are neither prepared to provide robust privacy guarantees for the users, nor do they provide users with the means to verify and trust in delivered content. This dissertation introduces three novel trust and privacy mechanisms that overcome the current situation by improving widely used ecosystems. With WebTrust we introduce a robust authenticity and integrity framework that provides users with the means to verify both the correctness and authorship of data transmitted via HTTP. X-pire! and X-pire 2.0 offer a digital expiration date for images in social networks to enforce post-publication privacy. AppGuard enables the enforcement of fine-grained privacy policies on third-party applications in Android to protect the users privacy.Heutige Mobilgeräte mit Touchscreen haben unsere Kommunikationsgewohnheiten grundlegend geändert. Ihre intuitive Benutzbarkeit gepaart mit unbegrenztem Internetzugang erlaubt es uns jederzeit und überall zu kommunizieren und führt dazu, dass immer mehr (vertrauliche) Informationen publiziert werden. Des Weiteren hat der Erfolg mobiler Geräte zur Einführung neuer Dienste die auf vertraulichen Daten aufbauen (z.B. positionsabhängige Dienste) beigetragen. Mit den aktuellen Mobilgeräten wurde zudem das Internet die wichtigste Informationsquelle (z.B. für Nachrichten) und die Nutzer müssen sich auf die Korrektheit der von dort bezogenen Daten verlassen. Allerdings bieten die involvierten Systeme weder robuste Datenschutzgarantien, noch die Möglichkeit die Korrektheit bezogener Daten zu verifizieren. Diese Dissertation führt drei neue Mechanismen für das Vertrauen und den Datenschutz ein, die die aktuelle Situation in weit verbreiteten Systemen verbessern. WebTrust, ein robustes Authentizitäts- und Integritätssystem ermöglicht es den Nutzern sowohl die Korrektheit als auch die Autorenschaft von über HTTP übertragenen Daten zu verifizieren. X-pire! und X-pire 2.0 bieten ein digitales Ablaufdatum für Bilder in sozialen Netzwerken um Daten auch nach der Publikation noch vor Zugriff durch Dritte zu schützen. AppGuard ermöglicht das Durchsetzen von feingranularen Datenschutzrichtlinien für Drittanbieteranwendungen in Android um einen angemessen Schutz der Nutzerdaten zu gewährleisten

Towards usable and fine-grained security for HTTPS with middleboxes

Over the past few years, technology firms have inlined end-to-end encryption for their services and implored for increased in-network functionality. Most firms deploy TLS and middleboxes by performing man-in-the-middle (MITM) of network sessions. In practice, there are no official guidelines for performing MITM and often several tweaks are used resulting in less secure systems. TLS was designed for exactly two parties and introducing a third party by doing MITM breaks TLS and the security benefits it offers. With increasing debate in finding a clean way to deploy middleboxes with TLS, our work surveys the literature and introduces a benchmark based on the Usability-Deployability-Security (UDS) framework for evaluating existing TLS middlebox interception proposals. Our benchmark encompasses and helps understand the current benefits, solutions and challenges in the existing solutions for incorporating TLS with middleboxes. We perform a comparative and qualitative evaluation for the schemes and summarize the results in a single table. We propose: Triraksha, an alternative to the currently deployed middlebox interception models. Triraksha provides a packet inspection service for end-to-end encrypted connections while maintaining fine-grained confidentiality for end points. We evaluate a prototype implementation of our scheme on local and remote servers and show that the overhead in terms of latency and throughput is minimal. Our scheme is easily deployable as only a few software additions are made at the middlebox and client end

Plugging in trust and privacy : three systems to improve widely used ecosystems

The era of touch-enabled mobile devices has fundamentally changed our communication habits. Their high usability and unlimited data plans provide the means to communicate any place, any time and lead people to publish more and more (sensitive) information. Moreover, the success of mobile devices also led to the introduction of new functionality that crucially relies on sensitive data (e.g., location-based services). With our today’s mobile devices, the Internet has become the prime source for information (e.g., news) and people need to rely on the correctness of information provided on the Internet. However, most of the involved systems are neither prepared to provide robust privacy guarantees for the users, nor do they provide users with the means to verify and trust in delivered content. This dissertation introduces three novel trust and privacy mechanisms that overcome the current situation by improving widely used ecosystems. With WebTrust we introduce a robust authenticity and integrity framework that provides users with the means to verify both the correctness and authorship of data transmitted via HTTP. X-pire! and X-pire 2.0 offer a digital expiration date for images in social networks to enforce post-publication privacy. AppGuard enables the enforcement of fine-grained privacy policies on third-party applications in Android to protect the users privacy.Heutige Mobilgeräte mit Touchscreen haben unsere Kommunikationsgewohnheiten grundlegend geändert. Ihre intuitive Benutzbarkeit gepaart mit unbegrenztem Internetzugang erlaubt es uns jederzeit und überall zu kommunizieren und führt dazu, dass immer mehr (vertrauliche) Informationen publiziert werden. Des Weiteren hat der Erfolg mobiler Geräte zur Einführung neuer Dienste die auf vertraulichen Daten aufbauen (z.B. positionsabhängige Dienste) beigetragen. Mit den aktuellen Mobilgeräten wurde zudem das Internet die wichtigste Informationsquelle (z.B. für Nachrichten) und die Nutzer müssen sich auf die Korrektheit der von dort bezogenen Daten verlassen. Allerdings bieten die involvierten Systeme weder robuste Datenschutzgarantien, noch die Möglichkeit die Korrektheit bezogener Daten zu verifizieren. Diese Dissertation führt drei neue Mechanismen für das Vertrauen und den Datenschutz ein, die die aktuelle Situation in weit verbreiteten Systemen verbessern. WebTrust, ein robustes Authentizitäts- und Integritätssystem ermöglicht es den Nutzern sowohl die Korrektheit als auch die Autorenschaft von über HTTP übertragenen Daten zu verifizieren. X-pire! und X-pire 2.0 bieten ein digitales Ablaufdatum für Bilder in sozialen Netzwerken um Daten auch nach der Publikation noch vor Zugriff durch Dritte zu schützen. AppGuard ermöglicht das Durchsetzen von feingranularen Datenschutzrichtlinien für Drittanbieteranwendungen in Android um einen angemessen Schutz der Nutzerdaten zu gewährleisten