Analysis, modelling and protection of online private data

Online communications generate a consistent amount of data flowing between users, services and applications. This information results from the interactions among different parties, and once collected, it is used for a variety of purposes, from marketing profiling to product recommendations, from news filtering to relationship suggestions. Understanding how data is shared and used by services on behalf of users is the motivation behind this work. When a user creates a new account on a certain platform, this creates a logical container that will be used to store the user's activity. The service aims to profile the user. Therefore, every time some data is created, shared or accessed, information about the user’s behaviour and interests is collected and analysed. Users produce this data but are unaware of how it will be handled by the service, and of whom it will be shared with. More importantly, once aggregated, this data could reveal more over time that the same users initially intended. Information revealed by one profile could be used to obtain access to another account, or during social engineering attacks. The main focus of this dissertation is modelling and analysing how user data flows among different applications and how this represents an important threat for privacy. A framework defining privacy violation is used to classify threats and identify issues where user data is effectively mishandled. User data is modelled as categorised events, and aggregated as histograms of relative frequencies of online activity along predefined categories of interests. Furthermore, a paradigm based on hypermedia to model online footprints is introduced. This emphasises the interactions between different user-generated events and their effects on the user’s measured privacy risk. Finally, the lessons learnt from applying the paradigm to different scenarios are discussed. Las comunicaciones en línea generan una cantidad constante de datos que fluyen entre usuarios, servicios y aplicaciones. Esta información es el resultado de las interacciones entre diferentes partes y, una vez recolectada, se utiliza para una gran variedad de propósitos, desde perfiles de marketing hasta recomendaciones de productos, pasando por filtros de noticias y sugerencias de relaciones. La motivación detrás de este trabajo es entender cómo los datos son compartidos y utilizados por los servicios en nombre de los usuarios. Cuando un usuario crea una nueva cuenta en una determinada plataforma, ello crea un contenedor lógico que se utilizará para almacenar la actividad del propio usuario. El servicio tiene como objetivo perfilar al usuario. Por lo tanto, cada vez que se crean, se comparten o se accede a los datos, se recopila y analiza información sobre el comportamiento y los intereses del usuario. Los usuarios producen estos datos, pero desconocen cómo serán manejados por el servicio, o con quién se compartirán. O lo que es más importante, una vez agregados, estos datos podrían revelar, con el tiempo, más información de la que los mismos usuarios habían previsto inicialmente. La información revelada por un perfil podría utilizarse para obtener acceso a otra cuenta o durante ataques de ingeniería social. El objetivo principal de esta tesis es modelar y analizar cómo fluyen los datos de los usuarios entre diferentes aplicaciones y cómo esto representa una amenaza importante para la privacidad. Con el propósito de definir las violaciones de privacidad, se utilizan patrones que permiten clasificar las amenazas e identificar los problemas en los que los datos de los usuarios son mal gestionados. Los datos de los usuarios se modelan como eventos categorizados y se agregan como histogramas de frecuencias relativas de actividad en línea en categorías predefinidas de intereses. Además, se introduce un paradigma basado en hipermedia para modelar las huellas en línea. Esto enfatiza la interacción entre los diferentes eventos generados por el usuario y sus efectos sobre el riesgo medido de privacidad del usuario. Finalmente, se discuten las lecciones aprendidas de la aplicación del paradigma a diferentes escenarios. Les comunicacions en línia generen una quantitat constant de dades que flueixen entre usuaris, serveis i aplicacions. Aquesta informació és el resultat de les interaccions entre diferents parts i, un cop recol·lectada, s’utilitza per a una gran varietat de propòsits, des de perfils de màrqueting fins a recomanacions de productes, passant per filtres de notícies i suggeriments de relacions. La motivació darrere d’aquest treball és entendre com les dades són compartides i utilitzades pels serveis en nom dels usuaris. Quan un usuari crea un nou compte en una determinada plataforma, això crea un contenidor lògic que s’utilitzarà per emmagatzemar l’activitat del propi usuari. El servei té com a objectiu perfilar a l’usuari. Per tant, cada vegada que es creen, es comparteixen o s’accedeix a les dades, es recopila i analitza informació sobre el comportament i els interessos de l’usuari. Els usuaris produeixen aquestes dades però desconeixen com seran gestionades pel servei, o amb qui es compartiran. O el que és més important, un cop agregades, aquestes dades podrien revelar, amb el temps, més informació de la que els mateixos usuaris havien previst inicialment. La informació revelada per un perfil podria utilitzar-se per accedir a un altre compte o durant atacs d’enginyeria social. L’objectiu principal d’aquesta tesi és modelar i analitzar com flueixen les dades dels usuaris entre diferents aplicacions i com això representa una amenaça important per a la privacitat. Amb el propòsit de definir les violacions de privacitat, s’utilitzen patrons que permeten classificar les amenaces i identificar els problemes en què les dades dels usuaris són mal gestionades. Les dades dels usuaris es modelen com esdeveniments categoritzats i s’agreguen com histogrames de freqüències relatives d’activitat en línia en categories predefinides d’interessos. A més, s’introdueix un paradigma basat en hipermèdia per modelar les petjades en línia. Això emfatitza la interacció entre els diferents esdeveniments generats per l’usuari i els seus efectes sobre el risc mesurat de privacitat de l’usuari. Finalment, es discuteixen les lliçons apreses de l’aplicació del paradigma a diferents escenaris.