Improving Android app security and privacy with developers

Abstract

Existing research has uncovered many security vulnerabilities in Android applications (apps) caused by inexperienced, and unmotivated developers. Especially, the lack of tool support makes it hard for developers to avoid common security and privacy problems in Android apps. As a result, this leads to apps with security vulnerability that exposes end users to a multitude of attacks. This thesis presents a line of work that studies and supports Android developers in writing more secure code. We first studied to which extent tool support can help developers in creating more secure applications. To this end, we developed and evaluated an Android Studio extension that identifies common security problems of Android apps, and provides developers suggestions to more secure alternatives. Subsequently, we focused on the issue of outdated third-party libraries in apps which also is the root cause for a variety of security vulnerabilities. Therefore, we analyzed all popular 3rd party libraries in the Android ecosystem, and provided developers feedback and guidance in the form of tool support in their development environment to fix such security problems. In the second part of this thesis, we empirically studied and measured the impact of user reviews on app security and privacy evolution. Thus, we built a review classifier to identify security and privacy related reviews and performed regression analysis to measure their impact on the evolution of security and privacy in Android apps. Based on our results we proposed several suggestions to improve the security and privacy of Android apps by leveraging user feedbacks to create incentives for developers to improve their apps toward better versions.

Die bisherige Forschung zeigt eine Vielzahl von Sicherheitslücken in Android-Applikationen auf, welche sich auf unerfahrene und unmotivierte Entwickler zurückführen lassen. Insbesondere ein Mangel an Unterstützung durch Tools erschwert es den Entwicklern, häufig auftretende Sicherheits- und Datenschutzprobleme in Android Apps zu vermeiden. Als Folge führt dies zu Apps mit Sicherheitsschwachstellen, die Benutzer einer Vielzahl von Angriffen aussetzen. Diese Dissertation präsentiert eine Reihe von Forschungsarbeiten, die Android-Entwickler bei der Entwicklung von sichereren Apps untersucht und unterstützt. In einem ersten Schritt untersuchten wir, inwieweit die Tool-Unterstützung Entwicklern beim Schreiben von sicherem Code helfen kann. Zu diesem Zweck entwickelten und evaluierten wir eine Android Studio-Erweiterung, die gängige Sicherheitsprobleme von Android-Apps identifiziert und Entwicklern Vorschläge für sicherere Alternativen bietet. Daran anknüpfend, konzentrierten wir uns auf das Problem veralteter Bibliotheken von Drittanbietern in Apps, die ebenfalls häufig die Ursache von Sicherheitslücken sein können. Hierzu analysierten wir alle gängigen 3rd-Party-Bibliotheken im Android-Ökosystem und gaben den Entwicklern Feedback und Anleitung in Form von Tool-Unterstützung in ihrer Entwicklungsumgebung, um solche Sicherheitsprobleme zu beheben. Im zweiten Teil dieser Dissertation untersuchten wir empirisch die Auswirkungen von Benutzer-Reviews im Android Appstore auf die Entwicklung der Sicherheit und des Datenschutzes von Apps. Zu diesem Zweck entwickelten wir einen Review-Klassifikator, welcher in der Lage ist sicherheits- und datenschutzbezogene Reviews zu identifizieren. Nachfolgend untersuchten wir den Einfluss solcher Reviews auf die Entwicklung der Sicherheit und des Datenschutzes in Android-Apps mithilfe einer Regressionsanalyse. Basierend auf unseren Ergebnissen präsentieren wir verschiedene Vorschläge zur Verbesserung der Sicherheit und des Datenschutzes von Android-Apps, welche die Reviews der Benutzer zur Schaffung von Anreizen für Entwickler nutzen.