Digital technologies have become an essential part of our lives. In many parts of the world, activities such as socializing, providing health care, leisure and education are entirely or partially relying on the internet. Moreover, the COVID-19 world pandemic has also contributed significantly to our dependency on the on-line world.
While the advancement of the internet brings many advantages, there are also disadvantages such as potential loss of privacy and security. While the users enjoy surfing on the web, service providers may collect a variety of information about their users, such as the users’ location, gender, and religion. Moreover, the attackers may try to violate the users’ security, for example, by infecting the users’ devices with malware.
In this PhD dissertation, to provide means to protect networking we propose several privacy-preserving protocols. Our protocols empower internet users to get a variety of services, while at the same time ensuring users’ privacy and security in the digital world. In other words, we design our protocols such that the users only share the amount of information with the service providers that is absolutely necessary to gain the service. Moreover, our protocols only add minimal additional time and communication costs, while leveraging cryptographic schemes to ensure users’ privacy and security.
The dissertation contains two main themes of protocols: privacy-preserving set operations and privacy-preserving graph queries. These protocols can be applied to a variety of application areas. We delve deeper into three application areas: privacy-preserving technologies for malware protection, protection of remote access, and protecting minors.Digitaaliteknologiasta on tullut oleellinen osa ihmisten elämää. Monissa osissa maailmaa sellaiset toiminnot kuten terveydenhuolto, vapaa-ajan vietto ja opetus ovat osittain tai kokonaan riippuvaisia internetistä. Lisäksi COVID-19 -pandemia on lisännyt ihmisten riippuvuutta tietoverkoista.
Vaikkakin internetin kehittyminen on tuonut paljon hyvää, se on tuonut mukanaan myös haasteita yksityisyydelle ja tietoturvalle. Käyttäjien selatessa verkkoa palveluntarjoajat voivat kerätä käyttäjästä monenlaista tietoa,
kuten esimerkiksi käyttäjän sijainnin, sukupuolen ja uskonnon. Lisäksi hyökkääjät voivat yrittää murtaa käyttäjän tietoturvan esimerkiksi asentamalla hänen koneelleen haittaohjelmia.
Tässä väitöskirjassa esitellään useita turvallisuutta suojaavia protokollia tietoverkossa tapahtuvan toiminnan turvaamiseen. Nämä protokollat mahdollistavat internetin käytön monilla tavoilla samalla kun ne turvaavat käyttäjän yksityisyyden ja tietoturvan digitaalisessa maailmassa. Toisin sanoen nämä protokollat on suunniteltu siten, että käyttäjät jakavat palveluntarjoajille vain sen tiedon, joka on ehdottoman välttämätöntä palvelun tuottamiseksi. Protokollat käyttävät kryptografisia menetelmiä käyttäjän yksityisyyden sekä tietoturvan varmistamiseksi, ja ne hidastavat kommunikaatiota mahdollisimman vähän.
Tämän väitöskirjan sisältämät protokollat voidaan jakaa kahteen eri teemaan: protokollat yksityisyyden suojaaville joukko-operaatioille ja protokollat yksityisyyden suojaaville graafihauille. Näitä protokollia voidaan soveltaa useilla aloilla. Näistä aloista väitöskirjassa käsitellään tarkemmin haittaohjelmilta suojautumista, etäyhteyksien suojaamista ja alaikäisten suojelemista
