Privacy Analysis and Protocols for Decentralized Online Social Networks

• Main Author: Greschbach, Benjamin
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Teoretisk datalogi, TCS 2015
• Subjects: privacy; online social networks; decentralization; Computer Sciences; Datavetenskap (datalogi)
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-165377; http://nbn-resolving.de/urn:isbn:978-91-7595-546-9

Decentralized Online Social Networks (DOSNs) are evolving as a promising approach to mitigate design-inherent privacy flaws of logically centralized services such as Facebook, Google+ or Twitter. Common approaches to implement a DOSN build upon a peer-to-peer (P2P) architecture in order to avoid the central aggregation of sensitive user data at one provider-controlled location. While the absence of a single point of data aggregation strikes the most powerful attacker from the list of adversaries, the decentralization also removes some privacy protection afforded by the provider's intermediation of all communication in a centralized Online Social Network (OSN). As content storage, access right management, retrieval and other administrative tasks of the service become the obligation of the users, it is non-trivial to hide the metadata of objects and information flows, even when the content itself is encrypted. Such metadata is, deliberately or as a side effect, hidden by the provider in a centralized system. Implementing the different features of a privacy-presvering DOSN does not only face these general challenges but must also cope with the absence of a trusted agent with full access to all data. For example user authentication should provide the same usabilty known from common centralized OSN services, such as ease of changing a password, revoking the access of a stolen device or resetting a forgotten password via e-mail or security questions. All this without relying on a trusted third party such as an identity provider. Another example is user search, where the challenge is to protect user data while making user findable at the same time. An implementation of such a feature in a DOSN has to work without assuming a trusted provider having access to all user profiles maintaining a global search index. In this work we analyze the general privacy-problems in a DOSN, especially those arising from metadata. Furthermore, we suggest two privacy-preserving implementations of standard OSN features, i.e., user authentication via password-login and user search via a knowledge threshold. Both implementations do not rely on a trusted, central provider and are therefore applicable in a DOSN cenario but can be applied in other P2P or low-trust environments as well. === I dagens populära sociala nätverkstjänster, såsom Facebook, Google+ och Twitter, finns en risk för integritetskränkningar. Risken är en oundviklig konsekvens av den logiskt centraliserade struktur som dessa tjänster bygger på.  Decentraliserade sociala nätverkstjänster (eng. Decentralized Online Social Networks, DOSNs) är en lovande utveckling för att minska risken och skydda användarnas personliga information från tjänsteleverantören och dem som leverantören samarbetar med. Ett vanligt sätt att implementera ett DOSN är genom en icke-hierarkisk nätverksarkitektur (eng. peer-to-peer network) för att undvika att känsliga personuppgifter ansamlas på ett ställe under tjäns televerantörens kontroll.   Att inte längre ha en tjänsteleverantör som har tillgång till alla data tar bort den största risken för integritetskränkningar. Men genom att ersätta den centrala tjänsteleverantören med ett decentraliserat system tar vi även bort visst integritetsskydd. Integritetsskyddet var en konsekvens av att förmedlingen av all användarkommunikation skedde genom tjänsteleverantörens mellanservrar. När ansvaret för lagring av innehållet, hantering av behörigheterna, åtkomst och andra administrativa uppgifter övergår till användarna själva, då blir det en utmaning att skydda metadata för objekten och informationsflöden, även om innehållet är krypterat. I ett centraliserat system är dessa metadata faktiskt skyddade av tjänsteleverantören - avsiktligt eller som en sidoeffekt.   För att implementera de olika funktioner som ska finnas i ett integritetsskyddande DOSN, är det nödvändigt att både lösa dessa generella utmaningar och att hantera frånvaron av ett betrodd tredjepart som har full tillgång till all data. Autentiseringen av användarna, till exempel, borde ha samma användbarhet som finns i centraliserade system. Det vill säga att det är lätt att ändra lösenordet, dra tillbaka rättigheterna för en stulen klientenhet, eller återställa ett glömt lösenord med hjälp av e-post eller säkerhetsfrågor - allt utan att förlita sig på en betrodd tredjepart. Ett annat exempel är funktionen att kunna söka efter andra användare. Utmaningen där är att skydda informationen om användarna samtidigt som det måste vara möjligt att hitta användare baserad på samma information. En implementation av denna funktion i ett DOSN måste klara sig utan en betrodd tjänsteleverantör som med tillgång till alla användares data kan upprätthålla ett globalt sökindex. I den här avhandlingen analyserar vi de generella risker för integritetskränkningar i DOSN, särskilt de som orsakas av metadata. Dessutom föreslår vi två integritetskyddande implementationer av vanliga funktioner i en socialt nätverkstjänst: lösenordbaserad användarautentisering och en användarsökfunktionen med en kunskaptröskel. Båda implementationerna är lämpliga för DOSN-scenarier eftersom de klarar sig helt utan en betrodd, central tjänstleverantör, och kan därför också användas i andra sammanhang: såsom icke-hierarkiska nätverk eller andra system som måste klara sig utan en betrodd tredjepart. === <p>QC 20150428</p>