Progetto e realizzazione di un'applicazione per dispositivi mobili per la rilevazione di features biometriche finalizzata alla re-autenticazione continua

1. L A U R E A N D O : F R A N C E S C O B I A N C H I
R E L A T O R E : P R O F . E R I C M E D V E T
Progetto e realizzazione di un'applicazione per
dispositivi mobili per la rilevazione di features
biometriche finalizzata alla riautenticazione
continua

2. Problema  intuizione  soluzione  realizzazione
Come impedire l’utilizzo
non autorizzato di un
dispositivo mobile

3. Il telefono è sempre più presente
 Diffusione 1,5 miliardi di smartphone nel mondo a
fine 2014. Previsti 2 miliardi a fine 2015.
 Frequenza di utilizzo 221 accessi per una durata
complessiva media di 195 minuti di utilizzo al giorno

4. Con la presenza crescono anche i rischi
 Maggior familiarità  minor attenzione da parte
utente
 Più dati «di valore» salvati nel telefono  bersaglio
appetibile per malintenzionati

5. Il pericolo maggiore: accesso al terminale fisico
L’accesso diretto di un malintenzionato al terminale
fisico è la vulnerabilità spesso presa meno in
considerazione ma anche la più pericolosa
È estremamente semplice
 Accedere completamente ai dati
 Locali
 Remoti
 Impersonificare utente
 Manomettere dispositivo

6. Autenticazione a inizio sessione: un problema sentito
 Inserimento di un pin numerico
 Inserimento di un pattern grafico
 Inserimento di una password
 Ripetizione di una sequenza di colpi sullo schermo
 Riconoscimento dell’impronta digitale
 Riconoscimento facciale
 …

7. Autenticazione a inizio sessione non risolutiva
Un malintenzionato potrebbe capire il PIN di sblocco o potrebbe impossessarsi di
un dispositivo incustodito pochi istanti dopo che l’utente autorizzato ha effettuato
l’accesso (anche perché i telefoni per loro natura si prestano a essere lasciati in
giro).
Una volta superato, questo tipo di controllo
lascia il dispositivo completamente indifeso e
in totale balia dell’attaccante

8. problema  Intuizione soluzione  realizzazione
Ogni utilizzatore è diverso e
interagisce col dispositivo
in un modo unico
e riconoscibile

9. problema  intuizione  Soluzione realizzazione
Verifica costante e non intrusiva
dell’identità dell’utilizzatore
basata sull’osservazione
di modelli comportamentali

10. Un’esperienza analoga in ambiente desktop
 Un modulo Javascript iniettato in ogni pagina web
visitata dall’utente monitora costantemente gli eventi
DOM legati a utilizzo del mouse. I dati raccolti vengono
processati da un algoritmo di Machine Learning ospitato
su un server remoto che li confronta con modelli
«precaricati» in fase di apprendimento. Se non riconosce
l’utilizzatore, invia notifica
 Accuratezza oltre 90% con punte di oltre il 95%
Continuous and Non-Intrusive Reauthentication of Web Sessions based on Mouse
Dynamics

11. Misure biometriche
per identificare l’utilizzatore
 Legate ad una caratteristica personale
 Dati semplici da manipolare perché preprocessati dai rilevatori
 Servono strumenti di rilevazione dedicati. Cari e poco diffusi
Es: conformazione iride, impronta digitale, tratti caratteristici fisionomia
 Legate al comportamento
 Dati grezzi. Facili da raccogliere ma richiedono elaborazione
 Sensori per rilevazione ampiamente diffusi (e poco costosi)
Es: velocità e precisione digitazione, micro-rotazioni telefono

12. Struttura della soluzione
Strumento
raccolta dati
Motore
decisionale
Strumento controllo
telefono
(blocco, notifica)

13. Oggetto della tesi
Strumento
raccolta dati
Motore
decisionale
Strumento controllo
telefono
(blocco, notifica)
Prototipo

14. problema  intuizione  soluzione  Realizzazione
Strumento propedeutico:
sistema di raccolta di features
biometriche dell’utilizzatore

15. Lo strumento ideato per raccogliere le biometrie
 Tastiera Android che registra in file di log locale:
 Gli eventi di touch (TouchEvent)
 Inizio pressione pulsante
 Rilascio pulsante
 I micro-movimenti del dispositivo durante l’utilizzo (Sensor)
 Accelerometro  accelerazione
 Giroscopio  rotazione
 Intervallo campionamento: circa 60ms. Mutuato da esperienza
precedente

16. Perché una tastiera?
 Utente interagisce in modo più significativo quando
utilizza una tastiera
Il resto del tempo tipicamente è dedicato ad una fruizione passiva di contenuti
 Semplice capire quando utente sta interagendo
A meno di non disporre di strumenti sofisticati (es. Eye Tracking)
 C’era qualcosa di già pronto tra gli esempi forniti con
documentazione Android
Economicità

17. La tastiera realizzata

18. TouchEvent
 Coppia di coordinate cartesiane del punto centrale in
cui l’evento ha luogo
 Origine sistema riferimento è punto in alto a sinistra
dello schermo
 Tipologia di evento
 Inizio pressione (CLICK)
 Rilascio pressione (RELEASE)
Unità misura: pixel

19. Sensor: accelerometro
Misura le componenti
dell’accelerazione del dispositivo
lungo i 3 assi
ai = -g -Σ Fi / m
Unità misura: m / sec2

20. Sensor: giroscopio
Misura la velocità di rotazione
di un dispositivo lungo i 3 assi
La rotazione è espressa con
numeri positivi se anti-oraria
Unità misura: rad / sec

21. Estratto del file di log
G;32986261;1420679389839;32986298109011;0.048809;0.401156;0.186497
A;32986290;1420679389840;32986298902541;-0.957681;4.367024;7.776367
A;32986360;1420679389906;32986364734983;-0.957681;4.788404;7.469909
G;32986341;1420679389907;32986365559034;0.078130;0.247218;0.060659
TE;32986374;1420679389917;32986375;753;241
G;32986420;1420679389964;32986422784733;-0.251737;-0.171835;0.031337
TS;32986425;1420679389968;32986426;177;220
A;32986430;1420679389973;32986431574600;-1.225831;4.865018;7.316680
G;32986461;1420679390003;32986461576126;-0.158885;-0.843787;0.070433
CSV: semplice da capire e manipolare, limita spazio occupato

22. Struttura del file di log
G;32986261;1420679389839;32986298109011;0.048809;0.401156;0.186497
A;32986290;1420679389840;32986298902541;-0.957681;4.367024;7.776367
A;32986360;1420679389906;32986364734983;-0.957681;4.788404;7.469909
G;32986341;1420679389907;32986365559034;0.078130;0.247218;0.060659
TE;32986374;1420679389917;32986375;753;241
G;32986420;1420679389964;32986422784733;-0.251737;-0.171835;0.031337
TS;32986425;1420679389968;32986426;177;220
A;32986430;1420679389973;32986431574600;-1.225831;4.865018;7.316680
G;32986461;1420679390003;32986461576126;-0.158885;-0.843787;0.070433
Timestamp
Tipo evento
Coordinate caratteristiche evento
Timestamp di riferimento

23. Grazie!