title: Trust In Your Pockets: On the Security of Mobile Devices through Trusted Computing
title: Zur Sicherheit mobiler Geräte durch Trusted Computing
Creators: name: Bove, Davide
Publisher: name: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Year: 2024

description: In the pursuit of establishing trust in mobile devices, especially focusing on the Android ecosystem, this dissertation delves into the challenges of mobile security. The primary objective is to enable trust between users and the technology, despite conflicting business interests and malicious actors. The research systematically assesses the current state of mobile security, addressing User-Interface based attacks on Android devices. It introduces a systematic review of the field, classifying challenges and proposing solutions to streamline future security approaches. A large-scale study of Android apps quantifies the usage of Trusted Execution Environments (TEE) in mobile apps, investigating specific TEE-backed programming interfaces and their implementation contexts. The results indicate that only a few apps make use of the limited TEE features accessible to them. In the second part, this dissertation explores security implementations on the RISC-V architecture, specifically those based on TEEs, applying the insights gained from the mobile world. We develop basic secure services on RISC-V, demonstrating the implementation of security features for low-power devices without custom hardware extensions. Our research also helps develop a security monitoring software called R5Detect, which is designed for low-power devices. The software uses a TEE solution to protect and manage Control Flow Integrity (CFI) checks and heuristic monitoring, offering robust defenses against strong attackers. All of this can be deployed on standard RISC-V devices. Through these contributions, the dissertation aims to enhance the overall security and trustworthiness of the mobile device ecosystem, as well as the emerging RISC-V ecosystem, to ensure a more secure environment for all users.
description: In dem Streben danach, Vertrauen in mobilen Geräten zu schaffen, befasst sich diese Dissertation mit den Herausforderungen der mobilen Sicherheit, mit dem Schwerpunkt auf Android. Das Hauptziel besteht darin, trotz gegensätzlicher Geschäftsinteressen und böswilliger Akteure, Vertrauen zwischen Nutzern und der Technologie zu schaffen. Die Forschungsarbeit bewertet systematisch den aktuellen Stand der mobilen Sicherheit und befasst sich mit auf der Benutzeroberfläche basierenden Angriffen auf Android-Geräte. Sie gibt einen systematischen Überblick über das Feld, klassifiziert die Herausforderungen und schlägt Lösungen vor, um zukünftige Sicherheitsansätze zu optimieren. Eine Studie über Android-Apps quantifiziert die Nutzung von Trusted Execution Environments (TEE) in mobilen Apps und untersucht spezifische TEE-gestützte Programmierschnittstellen und deren Implementierungskontext. Die Ergebnisse zeigen, dass nur wenige Apps von den begrenzten TEE-Funktionen Gebrauch machen, die ihnen zur Verfügung stehen. Im zweiten Teil dieser Dissertation werden Sicherheitsimplementierungen auf der RISC-V-Architektur untersucht, insbesondere solche, die auf TEEs basieren, wobei die aus der mobilen Welt gewonnenen Erkenntnisse angewendet werden. Wir entwickeln grundlegende Sicherheitsdienste auf RISC-V und demonstrieren die Implementierung von Sicherheitsfunktionen für Geräte mit geringem Stromverbrauch ohne besondere Hardware-Erweiterungen. Unsere Forschung trägt auch zur Entwicklung einer Monitoring-Software namens R5Detect bei, die für Geräte mit geringem Stromverbrauch konzipiert ist. Die Software nutzt eine TEE-Lösung zum Schutz und zur Verwaltung von Kontrollflussintegrität (CFI) und zur heuristischen Überwachung und bietet eine robuste Verteidigung gegen starke Angreifer. All dies kann auf standardisierten RISC-V-Geräten eingesetzt werden. Mit diesen Beiträgen zielt die Dissertation darauf ab, die allgemeine Sicherheit und Vertrauenswürdigkeit mobiler Geräte sowie des entstehenden RISC-V Systems zu verbessern, um eine sicherere Umgebung für alle Benutzer zu gewährleisten.