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Maurer, Max-Emanuel (2014): Counteracting phishing through HCI: detecting attacks and warning users. Dissertation, LMU München: Fakultät für Mathematik, Informatik und Statistik
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Abstract

Computer security is a very technical topic that is in many cases hard to grasp for the average user. Especially when using the Internet, the biggest network connecting computers globally together, security and safety are important. In many cases they can be achieved without the user's active participation: securely storing user and customer data on Internet servers is the task of the respective company or service provider, but there are also a lot of cases where the user is involved in the security process, especially when he or she is intentionally attacked. Socially engineered phishing attacks are such a security issue were users are directly attacked to reveal private data and credentials to an unauthorized attacker. These types of attacks are the main focus of the research presented within my thesis. I have a look at how these attacks can be counteracted by detecting them in the first place but also by mediating these detection results to the user. In prior research and development these two areas have most often been regarded separately, and new security measures were developed without taking the final step of interacting with the user into account. This interaction mainly means presenting the detection results and receiving final decisions from the user. As an overarching goal within this thesis I look at these two aspects united, stating the overall protection as the sum of detection and "user intervention". Within nine different research projects about phishing protection this thesis gives answers to ten different research questions in the areas of creating new phishing detectors (phishing detection) and providing usable user feedback for such systems (user intervention): The ten research questions cover five different topics in both areas from the definition of the respective topic over ways how to measure and enhance the areas to finally reasoning about what is making sense. The research questions have been chosen to cover the range of both areas and the interplay between them. They are mostly answered by developing and evaluating different prototypes built within the projects that cover a range of human-centered detection properties and evaluate how well these are suited for phishing detection. I also take a look at different possibilities for user intervention (e.g. how should a warning look like? should it be blocking or non-blocking or perhaps even something else?). As a major contribution I finally present a model that combines phishing detection and user intervention and propose development and evaluation recommendations for similar systems. The research results show that when developing security detectors that yield results being relevant for end users such a detector can only be successful in case the final user feedback already has been taken into account during the development process.

Abstract

Sicherheit rund um den Computer ist ein, für den durchschnittlichen Benutzer schwer zu verstehendes Thema. Besonders, wenn sich die Benutzer im Internet - dem größten Netzwerk unserer Zeit - bewegen, ist die technische und persönliche Sicherheit der Benutzer extrem wichtig. In vielen Fällen kann diese ohne das Zutun des Benutzers erreicht werden. Datensicherheit auf Servern zu garantieren obliegt den Dienstanbietern, ohne dass eine aktive Mithilfe des Benutzers notwendig ist. Es gibt allerdings auch viele Fälle, bei denen der Benutzer Teil des Sicherheitsprozesses ist, besonders dann, wenn er selbst ein Opfer von Attacken wird. Phishing Attacken sind dabei ein besonders wichtiges Beispiel, bei dem Angreifer versuchen durch soziale Manipulation an private Daten des Nutzers zu gelangen. Diese Art der Angriffe stehen im Fokus meiner vorliegenden Arbeit. Dabei werfe ich einen Blick darauf, wie solchen Attacken entgegen gewirkt werden kann, indem man sie nicht nur aufspürt, sondern auch das Ergebnis des Erkennungsprozesses dem Benutzer vermittelt. Die bisherige Forschung und Entwicklung betrachtete diese beiden Bereiche meistens getrennt. Dabei wurden Sicherheitsmechanismen entwickelt, ohne den finalen Schritt der Präsentation zum Benutzer hin einzubeziehen. Dies bezieht sich hauptsächlich auf die Präsentation der Ergebnisse um dann den Benutzer eine ordnungsgemäße Entscheidung treffen zu lassen. Als übergreifendes Ziel dieser Arbeit betrachte ich diese beiden Aspekte zusammen und postuliere, dass Benutzerschutz die Summe aus Problemdetektion und Benutzerintervention' ("user intervention") ist. Mit Hilfe von neun verschiedenen Forschungsprojekten über Phishingschutz beantworte ich in dieser Arbeit zehn Forschungsfragen über die Erstellung von Detektoren ("phishing detection") und das Bereitstellen benutzbaren Feedbacks für solche Systeme ("user intervention"). Die zehn verschiedenen Forschungsfragen decken dabei jeweils fünf verschiedene Bereiche ab. Diese Bereiche erstrecken sich von der Definition des entsprechenden Themas über Messmethoden und Verbesserungsmöglichkeiten bis hin zu Überlegungen über das Kosten-Nutzen-Verhältnis. Dabei wurden die Forschungsfragen so gewählt, dass sie die beiden Bereiche breit abdecken und auf die Abhängigkeiten zwischen beiden Bereichen eingegangen werden kann. Die Forschungsfragen werden hauptsächlich durch das Schaffen verschiedener Prototypen innerhalb der verschiedenen Projekte beantwortet um so einen großen Bereich benutzerzentrierter Erkennungsparameter abzudecken und auszuwerten wie gut diese für die Phishingerkennung geeignet sind. Außerdem habe ich mich mit den verschiedenen Möglichkeiten der Benutzerintervention befasst (z.B. Wie sollte eine Warnung aussehen? Sollte sie Benutzerinteraktion blockieren oder nicht?). Ein weiterer Hauptbeitrag ist schlussendlich die Präsentation eines Modells, dass die Entwicklung von Phishingerkennung und Benutzerinteraktionsmaßnahmen zusammenführt und anhand dessen dann Entwicklungs- und Analyseempfehlungen für ähnliche Systeme gegeben werden. Die Forschungsergebnisse zeigen, dass Detektoren im Rahmen von Computersicherheitsproblemen die eine Rolle für den Endnutzer spielen nur dann erfolgreich entwickelt werden können, wenn das endgültige Benutzerfeedback bereits in den Entwicklungsprozesses des Detektors einfließt.