On privacy in home automation systems

Abstract

Home Automation Systems (HASs) are becoming increasingly popular in newly built as well as existing properties. While offering increased living comfort, resource saving features and other commodities, most current commercial systems do not protect sufficiently against passive attacks. In this thesis we investigate privacy aspects of Home Automation Systems. We analyse the threats of eavesdropping and traffic analysis attacks, demonstrating the risks of virtually undetectable privacy violations. By taking aspects of criminal and data protection law into account, we give an interdisciplinary overview of privacy risks and challenges in the context of HASs. We present the first framework to formally model privacy guarantees of Home Automation Systems and apply it to two different dummy traffic generation schemes. In a qualitative and quantitative study of these two algorithms, we show how provable privacy protection can be achieved and how privacy and energy efficiency are interdependent. This allows manufacturers to design and build secure Home Automation Systems which protect the users' privacy and which can be arbitrarily tuned to strike a compromise between privacy protection and energy efficiency.

Hausautomationssysteme (HAS) gewinnen sowohl im Bereich der Neubauten als auch bei Bestandsimmobilien stetig an Beliebtheit. Während sie den Wohnkomfort erhöhen, Einsparpotential für Strom und Wasser sowie weitere Vorzüge bieten, schützen aktuelle Systeme nicht ausreichend vor passiven Angriffen. In dieser Arbeit untersuchen wir Aspekte des Datenschutzes von Hausautomationssystemen. Wir betrachten die Gefahr des Abfangens von Daten sowie der Verkehrsanalyse und zeigen die Risiken auf, welche sich durch praktisch unsichtbare Angriffe für Nutzende ergeben. Die Betrachtung straf- und datenschutzrechtlicher Aspekte ermöglicht einen interdisziplinären Überblick über Datenschutzrisiken im Kontext von HAS. Wir stellen das erste Rahmenwerk zur formellen Modellierung von Datenschutzgarantien in Hausautomationssystemen vor und demonstrieren die Anwendung an zwei konkreten Verfahren zur Generierung von Dummy-Verkehr. In einer qualitativen und quantitativen Studie der zwei Algorithmen zeigen wir, wie Datenschutzgarantien erreicht werden können und wie sie mit der Energieeffizienz von HAS zusammenhängen. Dies erlaubt Herstellern die Konzeption und Umsetzung von Hausautomationssystemen, welche die Privatsphäre der Nutzenden schützen und die eine freie Parametrisierung ermöglichen, um einen Kompromiss zwischen Datenschutz und Energieeffizienz zu erreichen.