This doctoral thesis represents an investigation into financial fraud in online banking and card payment systems in the UK and China, involving network security, online financial transactions, internet fraud, card payment systems and individuals' perception of and behaviours towards electronic environments. In contrast to previous studies, the research questions were tackled by survey questionnaires both in the UK and China, with a particular interest in fraud and attempted fraud. The main findings from the UK respondents were that those with higher IT skill and younger respondents are more likely to be defrauded on the internet. Certain types of online activities are associated with higher risks of fraud, these being internet banking; online shopping and media downloading. Furthermore, four predictors (internet banking, online education services, downloading media and length of debit card usage) provided significant effects in the logistic regression model to explain fraud occurrence in the UK. Based on the data collected in China, younger respondents were more likely to have higher general IT skill and higher educational qualifications. However, online shopping was the only online activity which was significantly correlated to fraud occurrence. Finally, two predictors (frequency of usage of online shopping and number of debit cards) were selected in the logistic regression model to explain fraud occurrence in China.

Approved for public release; distribution is unlimited / CyberCIEGE provides an addition to traditional Information Assurance (IA) education in the form of an interactive, entertaining, commercial-grade PC-based computer game. Educational objectives are contained in scenarios that serve to teach particular IA concepts. The details of a scenario are contained in a Scenario Definition File (SDF), which is written in the CyberCIEGE Scenario Definition Language. This language is rich enough to express a range of information security policies and operational data access requirements, resulting in a nearly limitless pool of possible scenarios. This thesis developed a playable scenario illustrating confidentiality protection concepts in an open storage environment modeled after an Air Operations Center. Educational goals include physical protection of high value assets and use of strong authentication policies to protect moderate value assets. The major work of this thesis was designing an SDF to reflect a military information security policy and work flow environment contained in the educational goals. The confirmation of the proper operation of selected aspects of the CyberCIEGE game engine, and the assurance that the SDF confronts the player with the security trade-offs occurred through the application of a testing methodology. The creation of detailed solutions and incorrect gameplay examples constitute this testing process. / Captain, United States Air Force

Approved for public release, distribution is unlimited / User training in computer and network security is crucial to the survival of modern networks, yet the methods employed to train users often seem ineffective. One possible reason is that users are not fully engaged during these training sessions and thus they tend to forget the lessons being taught. The CyberCIEGE game introduces a new method of training in computer and network security. The player engages in a simulation-based network security game, that reflects real-world security principles. Each time the CyberCIEGE game runs, it loads a Scenario Definition File (SDF) written to teach specific security concepts. This thesis developed such a scenario definition file for the CyberCIEGE game. The educational purpose of the scenario is to illustrate secrecy issues in the context of mandatory and discretionary access control in a multilevel networked environment. The primary work of this thesis was to construct the scenario definition file such that playing the resulting game would achieve this educational purpose. This thesis also resulted in the construction of scenario definition files to test the CyberCIEGE game engine for expected results. These tests resulted in several recommendations for improvement in the game engine. / First Lieutenant, United States Air Force

Doctor of Philosophy / Department of Computing and Information Sciences / Xinming Ou / If you cannot measure it, you cannot improve it. Quantifying security with metrics is important not only because we want to have a scoring system to track our efforts in hardening cyber environments, but also because current labor resources cannot administrate the exponentially enlarged network without a feasible risk prioritization methodology. Unlike height, weight or temperature, risk from vulnerabilities is sophisticated to assess and the assessment is heavily context-dependent. Existing vulnerability assessment methodologies (e.g. CVSS scoring system, etc) mainly focus on the evaluation over intrinsic risk of individual vulnerabilities without taking their contexts into consideration. Vulnerability assessment over network usually output one aggregated metric indicating the security level of each host. However, none of these work captures the severity change of each individual vulnerabilities under different contexts. I have captured a number of such contexts for vulnerability assessment. For example, the correlation of vulnerabilities belonging to the same application should be considered while aggregating their risk scores. At system level, a vulnerability detected on a highly depended library code should be assigned with a higher risk metric than a vulnerability on a rarely used client side application, even when the two have the same intrinsic risk. Similarly at cloud environment, vulnerabilities with higher prevalences deserve more attention. Besides, zero-day vulnerabilities are largely utilized by attackers therefore should not be ignored while assessing the risks. Historical vulnerability information at application level can be used to predict underground risks. To assess vulnerability with a higher accuracy, feasibility, scalability and efficiency, I developed a systematic vulnerability assessment approach under each of these contexts. ​

<div>In a potentially hostile networked environment, a large diversity of security mechanisms with varying degree of sophistication are being deployed to protect valuable computer systems and digital assets. </div><div><br></div><div>While many competing implementations of similar security mechanisms are available in the current software development landscape, the robustness and reliability of such implementations are often overlooked, resulting in exploitable flaws in system deployments. In this dissertation, we systematically evaluate implementations of security mechanisms that are deployed in the wild. First, we examine how content distribution applications on the Android platform control access to their multimedia contents. With respect to a well-defined hierarchy of adversarial capabilities and attack surfaces, we find that many content distribution applications, including that of some world-renowned publications and streaming services, are vulnerable to content extraction due to the use of unjustified assumptions in their security mechanism designs and implementations. Second, we investigate the validation logic of X.509 certificate chains as implemented in various open-source TLS libraries. X.509 certificates are widely used in TLS as a means to achieve authentication. A validation logic that is overly restrictive could lead to the loss of legitimate services, while an overly permissive implementation could open door to impersonation attacks. Instead of manual analysis and unguided fuzzing, we propose a principled approach that leverages symbolic execution to achieve better coverage and uncover logical flaws that are buried deep in the code. We find that many TLS libraries deviate from the specification. Finally, we study the verification of RSA signatures, as specified in the PKCS#1 v1.5 standard, which is widely used in many security-critical network protocols. We propose an approach to automatically generate meaningful concolic test cases for this particular problem, and design and implement a provenance tracking mechanism to assist root-cause analysis in general. Our investigation revealed that several crypto and IPSec implementations are susceptible to new variants of the Bleichenbacher low-exponent signature forgery.</div>

Diversas aplicações de redes de sensores sem fio necessitam de serviços de segurança, como confidencialidade, integridade e autenticação de origem de dados. Contudo, dadas as limitações de processamento, memória e suprimento de energia dos dispositivos, os mecanismos de segurança tradicionais podem causar efeitos indesejáveis na rede, como atraso na comunicação e aumento no consumo de energia, impondo obstáculos para seu uso na tecnologia em questão. Muitas propostas de esquemas de segurança baseados em criptografia simétrica projetados especificamente para redes de sensores sem fio são encontradas na literatura. Contudo, essas soluções são focadas na segurança salto-a-salto. Tal abordagem é adequada para garantir a segurança dos enlaces deste tipo de rede, mas não garante a segurança na comunicação fim-a-fim. Neste trabalho são apresentados cenários e desafios de implementação de segurança neste tipo de rede, e a concepção, o projeto e a implementação de uma arquitetura de segurança para redes de sensores sem fio, que tem como objetivos: prover segurança na comunicação fim-a-fim; permitir a interoperabilidade entre diferentes sistemas; e possibilitar uma maior flexibilidade em relação à utilização de chaves criptográficas em diferentes cenários e topologias. Adicionalmente, a solução proposta suporta ativação e desativação de seus serviços em tempo de execução. O projeto da referida arquitetura, atuante na camada de aplicação da pilha de protocolos de rede, foi construído com base na análise das características de arquiteturas encontradas na literatura, bem como de estratégias adotadas por estas. Para a construção da implementação foram selecionados mecanismos e algoritmos criptográficos a partir da avaliação de desempenho que considerou assimétricas de uso de memória, tempo de execução e consumo de energia. Como resultados são apresentados a especificação da arquitetura, a avaliação qualitativa da mesma e a avaliação de desempenho da implementação desenvolvida como prova de conceito. Além disso, é apresentada uma análise do impacto de diferentes topologias e características de disposição na tarefa de distribuição de chaves criptográficas em redes de sensores sem fio. / Many wireless sensor networks applications need security services, such as confidentiality, data integrity and data source authentication. On the other hand, because of device limitations, security mechanisms may affect the network energy consumption and communication delay, which impose a great challenge for practical implementation of security mechanisms in such scenario. Many solutions based on symmetric cryptography were proposed for the specific challenges of wireless sensor networks. Nevertheless, they are focused on hop-by-hop security. Such approach is suited to provide link-layer security, but it cannot guarantee end-to-end security. This work presents scenarios and challenges to implement security in wireless sensor networks, and the conception, design and implementation of a security architecture, which aims to provide: security in end-to-end communication; interoperability between different systems, and enable greater flexibility in cryptographic keys distribution in different scenarios and topologies. Additionally, the proposed solution supports on-the-y adjustment of its security services. The architecture design, which targets the application layer of the network protocol stack, was based on the main properties of the architectures found in literature as well as adopted strategies. For the implementation, mechanisms and cryptographic algorithms were selected through the performance evaluation that considers memory usage, execution time and power consumption as metrics. The results were the architecture specification and its qualitative analysis, and the performance evaluation of the implementation developed as proof of concept. Furthermore, we present an analysis of topology and deployment impact on key distribution task.

O sistema de televisão é considerado o principal meio de comunicação e entretenimento no Brasil. Com o início das transmissões do sistema de televisão digital brasileiro no final de 2007, os principais impactos da digitalização do sistema de TV são: a alta definição de imagens e som, a mobilidade e a portabilidade. Com o tempo, outras funcionalidades serão incorporadas: a multiprogramação (mais de um programa no mesmo canal) e a interatividade. E é a partir da TV interativa que passa a ser possível o oferecimento de serviços para a população. Este trabalho tem como objetivo sistematizar as questões relacionadas com segurança no âmbito da televisão digital terrestre, além de propor e avaliar contribuições para uma arquitetura de segurança considerando o cenário expandido da televisão digital brasileira; especialmente no que tange a proteção de direitos autorais em TV aberta e a autenticação de aplicativos e serviços para TV interativa. A pesquisa realizada considera a realidade brasileira, suas necessidades específicas e as tecnologias disponíveis mais adequadas a elas, viabilizando o uso de serviços com alto valor agregado. Para atingir estes objetivos, foi realizado um amplo levantamento de tecnologias e sistemas existentes relacionados com o tema de segurança em TV digital. Com base neste levantamento, o trabalho apresenta uma sistematização da segurança para a televisão digital terrestre e aberta no Brasil na qual são identificados casos de uso e requisitos. É proposto o SPDA-BR, um sistema de proteção de direitos autorais adequado ao parque de televisores nacional e com menor impacto no custo de receptores; é proposto também o AUTV, um mecanismo de autenticação de aplicativos flexível (que possa ser utilizada para atualização de software, instalação de drivers, aplicativos interativos), compatível com padrões abertos e com a ICP Brasil. Esta dissertação forneceu subsídios para a escrita da norma de segurança para o Sistema Brasileiro de Televisão Digital, gerou publicações de artigos científicos e técnicos, e a comprovação de viabilidade, tanto do SPDA-BR como do AUTV, através de simulações e prova de conceito, respectivamente. / In Brazil, the television system is considered an important source of communication and entertainment. The Brazilian digital transmissions started on December 2007 and first offered functionalities were the high definition, mobility and portability. In a later moment other functionalities will be added: multiprogramming (more than one service per channel) and interactivity. With the interactivity it is possible to offer digital services to the public. This work goals are to present a systematic DTV security issues overview, to propose and analyze DTV security issues contributions; specifically to the digital rights protection, considering free to air DTV, and the services and applications to interactive TV. This research considers the Brazillian requirements and identifies the most suitable technologies to these requirements, allowing high value services integration to the television system. In order to achieve these goals, it was done a wide state of the art research and the DTV security use cases identification and its requirements specification. The SPDA-BR and AUTV were proposed. The SPDA-BR is a digital rights protection system suitable to the Brazilian scenario with the minimum cost impact. The AUTV is a flexible authentication mechanism (that can be applied to software update, driver installation and interactive DTV applications), compatible to the open standards and to the Brazilian Public Key Cryptographic Infrastructure. This text contributed to the DTV Brazilian system, generated scientific and technical publications, and specified as well as proved the feasibility of both SPDA-BR and AUTV, through simulation and proof of concept, respectively.

O sistema de televisão é considerado o principal meio de comunicação e entretenimento no Brasil. Com o início das transmissões do sistema de televisão digital brasileiro no final de 2007, os principais impactos da digitalização do sistema de TV são: a alta definição de imagens e som, a mobilidade e a portabilidade. Com o tempo, outras funcionalidades serão incorporadas: a multiprogramação (mais de um programa no mesmo canal) e a interatividade. E é a partir da TV interativa que passa a ser possível o oferecimento de serviços para a população. Este trabalho tem como objetivo sistematizar as questões relacionadas com segurança no âmbito da televisão digital terrestre, além de propor e avaliar contribuições para uma arquitetura de segurança considerando o cenário expandido da televisão digital brasileira; especialmente no que tange a proteção de direitos autorais em TV aberta e a autenticação de aplicativos e serviços para TV interativa. A pesquisa realizada considera a realidade brasileira, suas necessidades específicas e as tecnologias disponíveis mais adequadas a elas, viabilizando o uso de serviços com alto valor agregado. Para atingir estes objetivos, foi realizado um amplo levantamento de tecnologias e sistemas existentes relacionados com o tema de segurança em TV digital. Com base neste levantamento, o trabalho apresenta uma sistematização da segurança para a televisão digital terrestre e aberta no Brasil na qual são identificados casos de uso e requisitos. É proposto o SPDA-BR, um sistema de proteção de direitos autorais adequado ao parque de televisores nacional e com menor impacto no custo de receptores; é proposto também o AUTV, um mecanismo de autenticação de aplicativos flexível (que possa ser utilizada para atualização de software, instalação de drivers, aplicativos interativos), compatível com padrões abertos e com a ICP Brasil. Esta dissertação forneceu subsídios para a escrita da norma de segurança para o Sistema Brasileiro de Televisão Digital, gerou publicações de artigos científicos e técnicos, e a comprovação de viabilidade, tanto do SPDA-BR como do AUTV, através de simulações e prova de conceito, respectivamente. / In Brazil, the television system is considered an important source of communication and entertainment. The Brazilian digital transmissions started on December 2007 and first offered functionalities were the high definition, mobility and portability. In a later moment other functionalities will be added: multiprogramming (more than one service per channel) and interactivity. With the interactivity it is possible to offer digital services to the public. This work goals are to present a systematic DTV security issues overview, to propose and analyze DTV security issues contributions; specifically to the digital rights protection, considering free to air DTV, and the services and applications to interactive TV. This research considers the Brazillian requirements and identifies the most suitable technologies to these requirements, allowing high value services integration to the television system. In order to achieve these goals, it was done a wide state of the art research and the DTV security use cases identification and its requirements specification. The SPDA-BR and AUTV were proposed. The SPDA-BR is a digital rights protection system suitable to the Brazilian scenario with the minimum cost impact. The AUTV is a flexible authentication mechanism (that can be applied to software update, driver installation and interactive DTV applications), compatible to the open standards and to the Brazilian Public Key Cryptographic Infrastructure. This text contributed to the DTV Brazilian system, generated scientific and technical publications, and specified as well as proved the feasibility of both SPDA-BR and AUTV, through simulation and proof of concept, respectively.

Diversas aplicações de redes de sensores sem fio necessitam de serviços de segurança, como confidencialidade, integridade e autenticação de origem de dados. Contudo, dadas as limitações de processamento, memória e suprimento de energia dos dispositivos, os mecanismos de segurança tradicionais podem causar efeitos indesejáveis na rede, como atraso na comunicação e aumento no consumo de energia, impondo obstáculos para seu uso na tecnologia em questão. Muitas propostas de esquemas de segurança baseados em criptografia simétrica projetados especificamente para redes de sensores sem fio são encontradas na literatura. Contudo, essas soluções são focadas na segurança salto-a-salto. Tal abordagem é adequada para garantir a segurança dos enlaces deste tipo de rede, mas não garante a segurança na comunicação fim-a-fim. Neste trabalho são apresentados cenários e desafios de implementação de segurança neste tipo de rede, e a concepção, o projeto e a implementação de uma arquitetura de segurança para redes de sensores sem fio, que tem como objetivos: prover segurança na comunicação fim-a-fim; permitir a interoperabilidade entre diferentes sistemas; e possibilitar uma maior flexibilidade em relação à utilização de chaves criptográficas em diferentes cenários e topologias. Adicionalmente, a solução proposta suporta ativação e desativação de seus serviços em tempo de execução. O projeto da referida arquitetura, atuante na camada de aplicação da pilha de protocolos de rede, foi construído com base na análise das características de arquiteturas encontradas na literatura, bem como de estratégias adotadas por estas. Para a construção da implementação foram selecionados mecanismos e algoritmos criptográficos a partir da avaliação de desempenho que considerou assimétricas de uso de memória, tempo de execução e consumo de energia. Como resultados são apresentados a especificação da arquitetura, a avaliação qualitativa da mesma e a avaliação de desempenho da implementação desenvolvida como prova de conceito. Além disso, é apresentada uma análise do impacto de diferentes topologias e características de disposição na tarefa de distribuição de chaves criptográficas em redes de sensores sem fio. / Many wireless sensor networks applications need security services, such as confidentiality, data integrity and data source authentication. On the other hand, because of device limitations, security mechanisms may affect the network energy consumption and communication delay, which impose a great challenge for practical implementation of security mechanisms in such scenario. Many solutions based on symmetric cryptography were proposed for the specific challenges of wireless sensor networks. Nevertheless, they are focused on hop-by-hop security. Such approach is suited to provide link-layer security, but it cannot guarantee end-to-end security. This work presents scenarios and challenges to implement security in wireless sensor networks, and the conception, design and implementation of a security architecture, which aims to provide: security in end-to-end communication; interoperability between different systems, and enable greater flexibility in cryptographic keys distribution in different scenarios and topologies. Additionally, the proposed solution supports on-the-y adjustment of its security services. The architecture design, which targets the application layer of the network protocol stack, was based on the main properties of the architectures found in literature as well as adopted strategies. For the implementation, mechanisms and cryptographic algorithms were selected through the performance evaluation that considers memory usage, execution time and power consumption as metrics. The results were the architecture specification and its qualitative analysis, and the performance evaluation of the implementation developed as proof of concept. Furthermore, we present an analysis of topology and deployment impact on key distribution task.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-06-23T20:47:23Z No. of bitstreams: 1 LuanCarlosOliveira.pdf: 3830694 bytes, checksum: c832e643ca1fc89969e8abd443a7b6a2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-23T20:47:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LuanCarlosOliveira.pdf: 3830694 bytes, checksum: c832e643ca1fc89969e8abd443a7b6a2 (MD5) Previous issue date: 2016-08-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The Internet of Things (IoT) is a paradigm in which smart objects collaborate actively with other physical and virtual objects available in the Internet. IoT environments are characterized by a high degree of heterogeneity of devices and network protocols. However, many challenging social and technological issues still need to be addressed, including the interoperability of devices, autonomous systems, privacy and security issues, which could have a significant impact on many aspects of everyday life of potential end user. To deal with these issues some type of middleware layer or frameworks to show fundamental enforce the seamless integration of devices and functionality within the same network information, providing security and reliability. Therefore, the objective of this work is to design and implement a secure and reliable framework in this scenario using the XMPP protocol (eXtensible Messaging and Presence Protocol). Based on the model publish / subscribe, the proposed framework has reliability mechanism for real-time communication, security features provided by the XMPP based on TLS and SASL authentication. Based on case studies demonstrate the framework’s ability reliability and the results demonstrate the feasibility of the model. / A Internet das Coisas (IoT) é um paradigma no qual objetos inteligentes colaboram de forma ativa com outros objetos físicos e virtuais disponíveis na Internet. Ambientes de IoT são caracterizados por um alto grau de heterogeneidade de dispositivos e protocolos de rede. Entretanto, muitas questões tecnológicas desafiadoras e sociais ainda precisam ser abordadas, incluindo a interoperabilidade de dispositivos, autonomia de sistemas, privacidade e questões de segurança, o quê poderia ter um impacto significativo em vários aspectos da vida cotidiana do usuário potencial final. Para lidar com essas questões algum tipo de camada de middleware ou frameworks se mostram fundamentais para fazer cumprir a integração de dispositivos e funcionalidades dentro da mesma rede de informação, provendo segurança e confiabilidade. Desta forma, o objetivo deste trabalho é projetar e implementar um Framework seguro e confiável neste cenário usando o protocolo XMPP (eXtensible Messaging and Presence Protocol). Baseado no modelo publish/subscribe, o framework proposto possui mecanismo de confiabilidade na comunicação em tempo real, recursos de segurança fornecidos pelo XMPP baseado no protocolo Transport Layer Security (TLS) e autenticação Simple Authentication and Security Layer (SASL). Com base nos estudos de caso, demonstramos a capacidade do framework na confiabilidade e os resultados obtidos demonstram a viabilidade do mesmo.