Marc Langheinrich ETH Zurich, Switzerland

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1 Technischer Datenschutz in RFID-Systemen Marc Langheinrich ETH Zurich, Switzerland

2 Übersicht RFID-Privacy Grundlagen RFID Technische Rahmenbedingungen Schützenswertes Arten von Angriffen Lösungsansätze Deaktivieren/Stören (Kill Tag, Blocker Tag) Zugriffskontrolle (Hashes, Distanzmessung) Transparenz (FIP-Protokolle) Bewertung und Ausblick Slide 2

3 Rahmenbedingungen Grosse Vielfalt individueller Systeme Aussagen nur schwer verallgemeinbar Grundlagen Frequenz, Antenne, Sendeleistung Bedingt Reichweite Bedingt Verlässlichkeit / Störanfälligkeit Anti-Kollisionsverfahren Bedingt Kommunikation zw. Leser und Tag Tagspeicher (nur-lesen / beschreibbar) Bedingt die zu schützenden Daten Slide 3

4 Angriffe Grundlagen Unerlaubtes Auslesen & Abhören Illegal (durch Kriminelle, aber auch Neugierige) Lösung: Tags verschwinden lassen Unerwartetes Verfolgen (Data Mining) Legal? (durch Konzerne, aber auch Behörden) Lösung: Wechselnde IDs (Pseudonyme) Unbemerktes Auslesen & Auswerten Legal (durch Läden, Konzerne, Behörden, Betriebe) Lösung: Transparenz & Kontrolle schaffen Slide 4

5 Kill-Befehl Warum? Lösungsansatz Deaktivieren Schutz vor unbemerktem/ unerlaubtem Auslesen Was? Permanentes Deaktivieren des Tags Wie? Software (mit Zugriffscodes) Hardware Zerschneiden (falls erreichbar) Durchbrennen? NCR Kill Kiosk (Prototype) Kill (PW: 7B) ACK Slide 5

6 Blocker Tag Lösungsansatz Deaktivieren Warum? Schutz vor unbemerktem/ unerlaubtem Auslesen Was? Blockiere Leseversuche (Störsender-Prinzip) Wie Anti-Kollisionsprotokoll wird überlastet Spezial-Tag simuliert alle möglichen Tag-IDs Einsatz z.b. vorgefertigt in der Einkaufstüte Slide 6

7 Deaktivieren Probleme Lösungsansatz Deaktivieren Kill-Befehl Hoher Aufwand Passwort-Management Bedienen der Kill-Stationen Kosten für kleine Läden? Service-Verlust Umtausch, Garantie Smarte Waschmaschine Blocker Tag Vorteil: Tags weiterhin nutzbar! Aber: Stört andere Nicht verlässlich Slide 7

8 Hash Locks (MetaID) Lösungsansatz Zugriffskontrolle Warum? Schutz vor unbemerktem/ unerlaubten Auslesen Was? Zugriffskontrolle auf Tag (Schlüssel nötig) Wie? ID wird als Hashwert auf Tag gespeichert Tag antwortet nur mit Hashwert, nicht mit ID Auslesen der echten Daten nur mit original ID möglich Produkt ID, Seriennummer, ID h h = hash(id) (h, ID) h Hash: Hash: math. math. Einwegfunktion Einwegfunktion h=hash(x). h=hash(x). h h kann kann leicht leicht aus aus x x berechnet berechnet werden. werden. umgedreht umgedreht (also (also x, x, gegeben gegeben h) h) ist ist aber aber praktisch praktisch unmöglich. unmöglich. Slide 8

9 Hash Locks (MetaID) Lösungsansatz Zugriffskontrolle Warum? Schutz vor unbemerktem/ unerlaubten Auslesen Was? Zugriffskontrolle auf Tag (Schlüssel nötig) Wie? ID wird als Hashwert auf Tag gespeichert Tag antwortet nur mit Hashwert Auslesen der echten Daten nur mit original ID möglich Produkt ID, Seriennummer, h ID ID h? Hash: Hash: math. math. Einwegfunktion Einwegfunktion h=hash(x). h=hash(x). h h kann kann leicht leicht aus aus x x berechnet berechnet werden. werden. umgedreht umgedreht (also (also x, x, gegeben gegeben h) h) ist ist aber aber praktisch praktisch unmöglich. unmöglich. Slide 9

10 Randomized Hashes Lösungsansatz Zugriffskontrolle Warum? MetaIDs können verfolgt (getrackt) werden Was? Hashwerte ändern sich bei jedem Auslesen Wie? Tag antwortet mit hash(id Zufallszahl),ZZ Reader nimmt ZZ und probiert bekannte IDs aus, bis Hashwert hash(id ZZ) stimmt Slide 10

11 Authorisierung nach Distanz Lösungsansatz Zugriffskontrolle Warum? Heimlichtuer operieren aus der Ferne Nähe zeugt von Bewusstsein über Auslesen Was? Mehr Informationen auslesbar, je näher man einem Tag mit dem Leser kommt Wie? Z.B. Triangulation, Signalstärkemessung des Lesersignals auf Tag Grössere Nähe: mehr Informationen Slide 11

12 Zugriffskontrolle Probleme Lösungsansatz Zugriffskontrolle Fixe Hashwerte ungenügend MetaID auslesbar und damit als ID verwendbar (tracking) Variable Hashwerte (per Zufallszahl) aufwendig Nur für kleine Tagpopulationen Leser muss alle Tag-IDs ausprobieren (passt hash(id i ZZ)?) Einmal bekannte ID erlaubt nachträgliches Tracken (beim Durchsuchen von Log-Dateien) Kompliziertere Ansätze ( Chained Hashes, etc) existieren Erhöhter Aufwand für Schlüsselmgmt. & Kommunikation Distanz-basierte Authentisierung Kaum verlässliche Distanzmessung auf RFID-Tags möglich Schwer begreifbare Zugriffskontrolle Nähe aus Versehen == Vertrauen?! Slide 12

13 Übersicht RFID-Privacy Grundlagen RFID Technische Rahmenbedingungen Schützenswertes Arten von Angriffen Lösungsansätze Deaktivieren/Stören (Kill Tag, Blocker Tag) Zugriffskontrolle (Hashes, Distanzmessung) Transparenz (FIP-Protokolle) Bewertung und Ausblick Slide 13

14 Fair Inf. Principles-Protokolle Lösungsansatz Transparenz Warum? Transparenz als Anforderung moderner Datenschutzgesetze Was? Maschinenlesbare Identifikation von Datensammler und Erhebungsgrund Wie? Einbettung der Fair Information Principles in RFID-Protokolle (Leser-Tag Kommunikation) Slide 14

15 RFID Transparenz mit FIP Lösungsansatz Transparenz Protocol extension Init round all SUID flag Round size CRC-5 1 bit 6 bits 1 bit 3 bits 5 bits RPID 96 bits Purpose 16 bits Collection type 2 bits Init_Round Befehl in ISO Part 6 Eröffnet Lesevorgang (Aloha-basierte Anti-Koll.) CRC bits Enthält Parameter des Anti-Kollisionsprotokolles Idee: Erweiterung um 130 Bits Privacy-Header Slide 15

16 Offenheit: ReaderPolicyID Protocol extension Init round all SUID flag Round size CRC-5 1 bit 6 bits 1 bit 3 bits 5 bits RPID 96 bits Purpose 16 bits Collection type 2 bits CRC bits Lösungsansatz Transparenz Header Data Collector Policy Reader 8 bits 28 bit 24 bits 36 bits 5F.4A886EC.8EC947.24A68E4F6 Alle Leseranfragen eindeutig zuordbar Datensammler, Lesegerät und Policy identifizierbar Slide 16

17 Offenheit: Collection Type Protocol extension Init round all SUID flag Round size CRC-5 1 bit 6 bits 1 bit 3 bits 5 bits RPID 96 bits Purpose 16 bits Collection type 2 bits CRC bits Lösungsansatz Transparenz Einsatz ohne Personenbezug 1) 1) Anonymous Monitoring 2) 2) Local Identification 3) 3) Item Item Tracking 4) 4) Person Tracking Absichtserklärung Absichtserklärung personenbezogene Daten werden erhoben aber anonym verwendet (mit Audit zu verifizieren) Slide 17

18 Zweckbindung: Purpose Flag 1) Access Control 10) Legal 2) Anti-Counterfitting 11) Payment Lösungsansatz Transparenz 3) Anti-Theft 4) Asset Management 5) Contact 6) Current 7) Development 8) Emergency Services 9) Inventory 12) Profiling a. Ad-Hoc Tailoring b. Pseudo Analysis c. Pseudo Decision d. Individual Analysis e. Individual Decision 13) Repairs & Returns 14) Other Purpose Slide 18

19 Transparenz: Watchdog Tag Lösungsansatz Transparenz Slide 19

20 RFID FIP-Unterstützung Lösungsansatz Transparenz Prinzip Unterstützt durch... Collection Limitation Tag-Selektionsmaske Consent Watchdog-Tag (optional) Data Quality n/a (durch privacy-aware database/pawdb ) Purpose Specification Deklaration des Erhebungsgrundes Use Limitation n/a (Zweckbindung durch Erhebungsgrund) Security Safeguards Verschlüsselung/Authentisierung (?) Openness Reader-Policy ID Participation n/a (durch PawDB) Accountability Reader-Policy ID Fair Information Practices, OECD 1980 Slide 20

21 Status FIP-Protokoll Lösungsansatz Transparenz Erste Implementation Juni 2004 RFID Protokoll-Erweiterung simuliert über WLAN, basierend auf ISO 8006 Part A PC als Lesegerät, PDA als WatchdogTag Jetzt: Echte Protokollimplementation Softwareerweiterung im Lesegerät Tag Prototyp (Antenne, Steuerelektronik) Slide 21

22 Realistisch? Erweiterung Lesegeräte Softwarelösung Integrierbar in betriebliche Informationssysteme ( Privacy-DB ) Erweiterung Tags Auf Protokollebene zu standardisieren (EPC, P3P, ) Lediglich Änderungen an Programmlogik nötig Performant (ca 1% Einbusse an Geschwindigkeit) Verlässlichkeit? Keine Konfiguration auf Tags notwendig Verlässlich wie ein Plakat kann ignoriert werden, das Fehlen wird aber bemerkt Slide 22

23 Angriffe & Lösungen RFID-Privacy Unerlaubtes Auslesen & Abhören Lösungen eher unpraktisch (KillTag, BlockerTag, MetaIDs) Angriffsrisiko eher gering Durch Wahl geeigneter Parameter Leseradius begrenzen Unerwartetes Verfolgen (Data Mining) Auch hier: Lösungen erfordern hohen Aufwand (Random Hash) Allerdings: Hohes Potential Daten auf Halde werden gerne genutzt (Sekundärnutzung) Pseudonyme sinnvoll, die Trackingaufwand erhöhen Unbemerktes Auslesen & Auswerten Schleichender Weg zum gläsernen Kunden Gesetze existieren Durchsetzung möglich? Grundlage: Support auf Protokoll-Ebene (FIP-Protokolle) Slide 23

24 Ausblick RFID-Privacy Gefahren oft überzeichnet Technische Möglichkeiten stark überschätzt Angriffsszenarien eher unwahrscheinlich Technische Lösungen weitgehend unpraktisch Aber: Trends vorhanden Datenhunger Einzelhandel (Kundenkarten) Datenhunger Behörden (Terrorismus, Asylbetrug, Sozialschmarotzer) RFID sinnvoll einsetzen Riesige Bandbreite mit individuellen Lösungen Gesetzlicher Rahmen existiert (Datensparsamkeit, Zweckbindung,...) Slide 24

25 Weitere Informationen M. Langheinrich, Die Privatsphäre im Ubiquitous Computing Datenschutzaspekte der RFID-Technologie. Erscheint in 2004 Ch. Flörkemeier, R. Schneider, M. Langheinrich, Scanning with a Purpose Supporting the Fair Information Principles in RFID Protocols. Zur Veröffentlichung eingereicht M. Langheinrich, A Privacy Awareness System for Ubiquitous Computing Environments. Proceedings of Ubicomp Slide 25