Usable privacy and security in smart homes

Prange, Sarah Maribel (2022): Usable privacy and security in smart homes. Dissertation, LMU München: Fakultät für Mathematik, Informatik und Statistik

Abstract

Ubiquitous computing devices increasingly dominate our everyday lives, including our most private places: our homes. Homes that are equipped with interconnected, context-aware computing devices, are considered “smart” homes. To provide their functionality and features, these devices are typically equipped with sensors and, thus, are capable of collecting, storing, and processing sensitive user data, such as presence in the home. At the same time, these devices are prone to novel threats, making our homes vulnerable by opening them for attackers from outside, but also from within the home. For instance, remote attackers who digitally gain access to presence data can plan for physical burglary. Attackers who are physically present with access to devices could access associated (sensitive) user data and exploit it for further cyberattacks. As such, users’ privacy and security are at risk in their homes. Even worse, many users are unaware of this and/or have limited means to take action. This raises the need to think about usable mechanisms that can support users in protecting their smart home setups. The design of such mechanisms, however, is challenging due to the variety and heterogeneity of devices available on the consumer market and the complex interplay of user roles within this context. This thesis contributes to usable privacy and security research in the context of smart homes by a) understanding users’ privacy perceptions and requirements for usable mechanisms and b) investigating concepts and prototypes for privacy and security mechanisms. Hereby, the focus is on two specific target groups, that are inhabitants and guests of smart homes. In particular, this thesis targets their awareness of potential privacy and security risks, enables them to take control over their personal privacy and security, and illustrates considerations for usable authentication mechanisms. This thesis provides valuable insights to help researchers and practitioners in designing and evaluating privacy and security mechanisms for future smart devices and homes, particularly targeting awareness, control, and authentication, as well as various roles.

Abstract

Computer und andere „intelligente“, vernetzte Geräte sind allgegenwärtig und machen auch vor unserem privatesten Zufluchtsort keinen Halt: unserem Zuhause. Ein „intelligentes Heim“ verspricht viele Vorteile und nützliche Funktionen. Um diese zu erfüllen, sind die Geräte mit diversen Sensoren ausgestattet – sie können also in unserem Zuhause sensitive Daten sammeln, speichern und verarbeiten (bspw. Anwesenheit). Gleichzeitig sind die Geräte anfällig für (neuartige) Cyberangriffe, gefährden somit unser Zuhause und öffnen es für potenzielle – interne sowie externe – Angreifer. Beispielsweise könnten Angreifer, die digital Zugriff auf sensitive Daten wie Präsenz erhalten, einen physischen Überfall in Abwesenheit der Hausbewohner planen. Angreifer, die physischen Zugriff auf ein Gerät erhalten, könnten auf assoziierte Daten und Accounts zugreifen und diese für weitere Cyberangriffe ausnutzen. Damit werden die Privatsphäre und Sicherheit der Nutzenden in deren eigenem Zuhause gefährdet. Erschwerend kommt hinzu, dass viele Nutzenden sich dessen nicht bewusst sind und/oder nur limitierte Möglichkeiten haben, effiziente Gegenmaßnahmen zu ergreifen. Dies macht es unabdingbar, über benutzbare Mechanismen nachzudenken, die Nutzende beim Schutz ihres intelligenten Zuhauses unterstützen. Die Umsetzung solcher Mechanismen ist allerdings eine große Herausforderung. Das liegt unter anderem an der großen Vielfalt erhältlicher Geräte von verschiedensten Herstellern, was das Finden einer einheitlichen Lösung erschwert. Darüber hinaus interagieren im Heimkontext meist mehrere Nutzende in verschieden Rollen (bspw. Bewohner und Gäste), was die Gestaltung von Mechanismen zusätzlich erschwert. Diese Doktorarbeit trägt dazu bei, benutzbare Privatsphäre- und Sicherheitsmechanismen im Kontext des „intelligenten Zuhauses“ zu entwickeln. Insbesondere werden a) die Wahrnehmung von Privatsphäre sowie Anforderungen an potenzielle Mechanismen untersucht, sowie b) Konzepte und Prototypen für Privatsphäre- und Sicherheitsmechanismen vorgestellt. Der Fokus liegt hierbei auf zwei Zielgruppen, den Bewohnern sowie den Gästen eines intelligenten Zuhauses. Insbesondere werden in dieser Arbeit deren Bewusstsein für potenzielle Privatsphäre- und Sicherheits-Risiken adressiert, ihnen Kontrolle über ihre persönliche Privatsphäre und Sicherheit ermöglicht, sowie Möglichkeiten für benutzbare Authentifizierungsmechanismen für beide Zielgruppen aufgezeigt. Die Ergebnisse dieser Doktorarbeit legen den Grundstein für zukünftige Entwicklung und Evaluierung von benutzbaren Privatsphäre und Sicherheitsmechanismen im intelligenten Zuhause.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Keywords: smart home, usable security, privacy
• Themengebiete: 000 Allgemeines, Informatik, Informationswissenschaft ; 000 Allgemeines, Informatik, Informationswissenschaft > 004 Informatik
• Fakultäten: Fakultät für Mathematik, Informatik und Statistik
• Sprache der Hochschulschrift: Englisch
• Datum der mündlichen Prüfung: 2. Dezember 2022
• 1. Bericht­erstatter:in: Alt, Florian