Full-stack security. How fingerprinting thwarts security gaps across all layers.
Creators: name: Fietkau, Julian
Publisher: name: Technische Universität Berlin
Year: 2023
Subjects: subject: 000 Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke::000 Informatik, Wissen, Systeme::005 Computerprogrammierung, Programme, Daten
subject: fingerprinting
subject: software security
subject: full stack security
subject: biometrics
subject: authentiction
subject: hardware security

description: As the world becomes increasingly digital, the need for trust, integrity, and secure authentication has never been more important. Device miniaturization, broadband internet access, and an overwhelming number of digital services and goods have become an integral part of daily life. In this context, fingerprinting is a ubiquitous and emerging technology to ensure an intrinsically secure world of digital communication. In this work, we examine five research projects related to the application of fingerprinting across the stack, from the end user down to the silicon. We learn how fingerprinting is applied to protect biometric smart cards and how this can be exploited to simplify payment, access, and identity fraud. We study the application of browser fingerprinting and how it can subvert privacy regulations and bypass countermeasures that try to protect users against this intrusive practice. We evaluate how fingerprinting techniques, e.g., advanced device integrity and biometric authentication, can improve mobile authenticators and make them more usable and secure for everyone. We discuss how fingerprinting can be applied for traffic analysis to detect free-riding attacks against secure Internet services, e.g., instant messaging, cloud storage, and VoIP services. Finally, we examine how intrinsic hardware fingerprints can protect devices against hardware attacks and also improve cryptographic operations used for authentication and key generation. While reviewing all of these contributions, we find that fingerprinting techniques offer a versatile solution to improve the overall security of many applications. However, these solutions are also associated with new risks and threats, e.g., novel attacks, simplification of attacks, but also tracking and surveillance capabilities. In this work, we discuss both sides of fingerprinting and provide a new perspective to the users about this quickly advancing technology.
description: Mit der zunehmenden Digitalisierung der Welt steigt der Bedarf an Vertrauen, Integrität und sicherer Authentifizierung. Die Miniaturisierung von Geräten, Breitband Internetzugang und eine überwältigende Anzahl digitaler Dienste und Güter sind zu einem festen Bestandteil unseres Lebens geworden. In diesem Zusammenhang hat sich die Methode des Fingerprinting als eine allgegenwärtige und schnell wachsende Technologie gezeigt, die eine intrinsisch sichere Welt der digitalen Kommunikation ermöglichen kann. In dieser Arbeit untersuchen wir fünf Forschungsprojekte, die sich mit der Anwendung von Fingerprinting Techniken über das gesamte OSI-Modell hinweg beschäftigt, beginnend vom Endnutzer bis hin zur Hardware. Wir lernen, wie Fingerprinting zum Schutz biometrischer Smartcards eingesetzt werden und welche neuen Möglichkeiten dabei entstehen, um Zahlungs-, Zugangs- und Identitätsbetrug zu begehen. Wir untersuchen die massenhafte Verwendung von Browser-Fingerprinting und wie dies gängige Datenschutzverordnungen unterlaufen und die Gegenmaßnahmen umgehen kann, die versuchen, die Benutzer vor dieser aufdringlichen Praxis zu schützen. Wir analysieren, wie Fingerprinting-Techniken, wie z. B. Hardware Intigritätsschutz und biometrische Authentifizierung dafür sorgen können, das Zwei-Faktor-Authentisierung besser, einfacher und sicherer für alle werden kann. Wir evaluieren, wie Fingerprinting für die Netzwerkanalyse eingesetzt werden kann, um Free-Riding- Angriffe auf sichere Internetdienste zu erkennen, am Beispiel von Instant Messaging, Cloud Services und VoIP-Diensten. Abschließend untersuchen wir, wie intrinsische Hardware-Fingerprints dazu genutzt werden können, um Computer vor Hardware-Angriffen zu schützen und kryptografische Operationen zu verbessern. Bei der Betrachtung dieser wissenschaftlichen Beiträge stellen wir fest, dass Fingerprinting eine komplexe und vielseitige Technik zur Verbesserung der allgemeinen Computersicherheit ist. Allerdings sind diese Lösungen auch mit neuen Risiken verbunden, z. B. ermöglicht es neuartige Angriffe, die Vereinfachung von Angriffen, und etabliert neue Tracking- und Überwachungsmechanismen. In dieser Arbeit erörtern wir daher beide Seiten des Fingerprinting und bieten den Lesern eine neue Perspektive auf diese sich schnell entwickelnde Technologie.