Privacy protection for spatial trajectories against brute-force attacks

Küresel Konumlandırma Sistemi (GPS) donanımlı mobil cihazlar ve kablosuz iletişim teknolojilerinin yaygınlaşması konum tabanlı hizmetlerde (LBS) geniş alana yayılmış bir gelişime sebep oldu. Bölgesel arama, rotalama, konum takibi, sosyal paylaşım ve bağlamsal reklam LBS'lere örnektir. Konum verisi toplama sıklıklarına göre LBS'ler anlık ve sürekli olmak üzere ikiye ayrılır. Anlık LBS söz konusu hizmeti sunabilmek için kullanıcının konum verisini bir kez iletmesine ihtiyaç duyar. Öte yandan, sürekli LBS kullanıcının konumunu periyodik olarak ya da her talep edildiğinde servis sağlayıcısı ile paylaşmasını gerektirir. Bir sürekli LBS sunan uygulamanın kullanımı sırasında, kullanıcı servis sağlayıcısına konum verilerinin birbiri ardına sıralanmasından oluşan kayıt listesini, yani uzamsal gezingesini, iletir. Sisteme saldırı düzenleyecek kötü niyetli kimseler, kullanıcılara ait uzamsal-zamansal dizi modellerinden faydalanarak şahısları tanımlamak için kullanılan bilgilere (PII) yüksek kesinlikte ulaşabilmesinden ötürü, bu servislerde tutulan gezingelerin gizliliği son derece önem taşımaktadır. Bu gibi durumların önüne geçmek amacıyla, servis sağlayıcılar genellikle uzamsal gezingeleri kullanıcı parolasıyla şifreledikten sonra veri tabanlarında kayıt altında tutmaktadırlar. Ancak, potansiyel bir saldırgan şifrelenmiş veri tabanını bir kaba kuvvet saldırı vasıtasıyla deşifre edebilir. Başka bir deyişle, kullanıcılara ait gezingelerine ulaşana kadar olabilecek tüm parola kombinasyonlarını deneyebilirler. Her ne kadar yüksek entropili parola kullanımı saldırganların işini güçleştiriyor olsa da kullanıcılar zayıf parola seçme alışkanlıkları nedeniyle servis sağlayıcıların şifreleme şemaları bu tip saldırılara karşı zaafiyet taşımaktadır. Ayrıca, hesaplama teknolojilerinin ve ilgili algoritmaların hızlı gelişimi göz önünde bulundurulduğunda ne kadar geniş bir parola aralığı seçilse de kaba kuvvet saldırıları istatistiki olarak başarıyla sonuçlanabilmektedir. Bu sebeplerden ötürü, uzamsal gezingelerin gizliliği tehdit eden unsurların incelenip gerekli güvenlik önlemlerinin alınması son derece gereklidir. Bu doğrultuda uzamsal gezingelere saldırı düzenleyen hesaplama sınırı bulunmayan şahısların neden olacağı veri ihlallerine karşı mutlak koruma sağlamak amacıyla, kaba kuvvet saldırıları limitinin ötesinde bir koruma sağlayan honey encryption (HE) ile beraber çalışan bir sistem sunuyoruz. Tekniğimiz şifrelenmiş bir uzamsal gezingenin deşifre edilmesi sonucunda her durumda makul bir görünüme sahip gezingeye ulaşılmasını garanti etmektedir. Bu demektir ki bir saldırgan şifrelenmiş bir gezingeyi yanlış bir şifre deneyerek deşifre ettiğinde, bu şifrenin yanlışlığını doğrulayamayacak, çünkü sistem bu saldırgana gerçeğinden ayırt etmenin mümkün olmadığı sahte bir gezingeyi sonuç olarak verecektir. Bir uzamsal gezingeyi etkin bir şekilde kodlama ve gezingenin kodlanmış halini geri çözmek için, ağaç tabanlı bir dağıtım dönüştürücü kodlayıcı (DTE) oluşturarak HE uygulamak için en temel gereksinimi yerine getirdik. Buna ek olarak, DTE ağacını dinamik olarak yenilememize olanak sağlayacak metotları tanıttık. Sistemimizin güvenlik garantisini ispat etmek için, potansiyel bir saldırganın ulaşmaya çalıştığı verilerle ilgili yan bilgisinin olduğu ve olmadığı çeşitli saldırı senaryolarını sistemi 537 taksiden 30 gün boyunca toplanmış gerçek bir GPS veri seti üzerinde uygulayarak analiz ettik.