Internet and mobile communications have had a profound effect on today’s society. New services are constantly being deployed, in which an increasing amount of personal data is being processed in return for personally tailored services. Further, the use of electronic surveillance is increasing. There is the risk that honest citizens will have their privacy invaded for “the greater good”. We argue that it is of uttermost importance to retain the individuals’ control over their personal spheres. One approach for enhancing the users’ privacy is to deploy technical measures for safeguarding privacy, so-called Privacy-Enhancing Technologies (PETs). This thesis examines a set of PETs for enabling anonymous communication, so-called anonymous overlay networks,which eliminate the processing of personal data altogether by allowing the users act anonymously when communicating in a networked environment. This thesis focuses mainly on mobile networks. These are of great interest because on the one hand they lay the groundwork for new innovative applications, but on the other hand they pose numerous novel challenges to privacy. This thesis describes the implementation and performance evaluation of mCrowds – an anonymous overlay network for mobile Internet that enables anonymous browsing. It also describes the ongoing investigation on how to design anonymous overlay networks in order to make them suitable for mobile ad hoc networks, a required building block for ambient intelligence.

Les systèmes distribués sont de plus en plus grands et complexes, alors que leur utilisation s'étend à de nombreux domaines (par exemple, les communications, la domotique, la surveillance, le ``cloud''). Par conséquent, les contextes d'exécution des systèmes distribués sont très divers. Dans cette thèse, nous nous focalisons sur des contextes incertains, autrement dit, le contexte n'est pas complètement connu au départ ou il est changeant. Plus précisément, nous nous focalisons sur deux principaux types d'incertitudes : une identification incomplète des processus et la présence de fautes. L'absence d'identification est fréquente dans de grands réseaux composés d'appareils produits et déployés en masse. De plus, l'anonymat est souvent une demande pour la sécurité et la confidentialité. De la même façon, les grands réseaux sont exposés aux pannes comme la panne définitive d'un processus ou une perte de connexion sans fil. Néanmoins, le service fourni doit rester disponible.Cette thèse est composée de quatre contributions principales. Premièrement, nous étudions le problème de l'élection de leader dans les anneaux unidirectionnels de processus homonymes (les processus sont identifiés mais leur ID n'est pas forcément unique). Par la suite, nous proposons un algorithme d'élection de leader silencieux et autostabilisant pour tout réseau connecté. Il s'agit du premier algorithme fonctionnant sous de telles conditions qui stabilise en un nombre polynomial de pas de calcul. La troisième contribution est une nouvelle propriété de stabilisation conçue pour les réseaux dynamiques qui garantit des convergences rapides et progressives après des changements topologiques. Nous illustrons cette propriété avec un algorithme de synchronisation d'horloges. Finalement, nous considérons la question de la concurrence dans les problèmes d'allocation de ressources. En particulier, nous étudions le niveau de concurrence qui peut être atteint dans une grande classe de problèmes d'allocation de ressources, l'allocation de ressources locales. / Distributed systems become increasingly wide and complex, while their usage extends to various domains (e.g., communication, home automation, monitoring, cloud computing). Thus, distributed systems are executed in diverse contexts. In this thesis, we focus on uncertain contexts, i.e., the context is not completely known a priori or is unsettled. More precisely, we consider two main kinds of uncertainty: processes that are not completely identified and the presence of faults. The absence of identification is frequent in large networks composed of massively produced and deployed devices. In addition, anonymity is often required for security and privacy. Similarly, large networks are exposed to faults (e.g, process crashes, wireless connection drop), but the service must remain available.This thesis is composed of four main contributions. First, we study the leader election problem in unidirectional rings of homonym processes, i.e., processes are identified but their ID is not necessarily unique. Then, we propose a silent self-stabilizing leader election algorithm for arbitrary connected network. This is the first algorithm under such conditions that stabilizes in a polynomial number of steps. The third contribution is a new stabilizing property designed for dynamic networks that ensures fast and gradual convergences after topological changes. We illustrate this property with a clock synchronizing algorithm. Finally, we consider the issue of concurrency in resource allocation problems. In particular, we study the level of concurrency that can be achieved in a wide class of resource allocation problem, i.e., the local resource allocation.

L’avènement de l’ère digitale a changé la façon dont les individus communiquent à travers le monde, et a amené de nouvelles problématiques en terme de vie privée. La notion d’anonymat la plus répandue pour les communications sur Internet consiste à empêcher tout acteur du réseau de connaître à la fois l’expéditeur d’un message et son destinataire. Bien que ce niveau de protection soit adéquat pour l’utilisateur d’Internet moyen, il est insuffisant lorsqu’un individu peut être condamné pour le simple envoi de documents à une tierce partie. C’est le cas en particulier des lanceurs d’alerte, prenant des risques personnels pour informer le public de pratiques illégales ou antidémocratiques menées par de grandes organisations. Dans cette thèse, nous envisageons un niveau d’anonymat plus fort, où l’objectif est de dissimuler le fait même qu’un utilisateur envoie ou reçoive des données. Pour cela, nous délaissons l’architecture client-serveur couramment utilisée dans les réseaux anonymes, en faveur d’une architecture entièrement distribuée et homogène, où chaque utilisateur remplit également le rôle de serveur relai, lui permettant de dissimuler son propre trafic dans celui qu’il relai pour les autres. Dans cette optique, nous proposons un nouveau protocole pour les communications pairs à pairs sur Internet. À l’aide de récents outils de preuves cryptographiques, nous prouvons que ce protocole réalise les propriétés d’anonymat désirées. De plus, nous montrons par une étude pratique que, bien que le protocole induise une grande latence dans les communications, il assure un fort anonymat, même pour des réseaux de petite taille. / With the development of online communications in the past decades, new privacy concerns have emerged. A lot of research effort have been focusing on concealing relationships in Internet communications. However, most works do not prevent particular network actors from learning the original sender or the intended receiver of a communication. While this level of privacy is satisfactory for the common citizen, it is insufficient in contexts where individuals can be convicted for the mere sending of documents to a third party. This is the case for so-called whistle-blowers, who take personal risks to alert the public of anti-democratic or illegal actions performed by large organisations. In this thesis, we consider a stronger notion of anonymity for peer-to-peer communications on the Internet, and aim at concealing the very fact that users take part in communications. To this end, we deviate from the traditional client-server architecture endorsed by most existing anonymous networks, in favor of a homogeneous, fully distributed architecture in which every user also acts as a relay server, allowing it to conceal its own traffic in the traffic it relays for others. In this setting, we design an Internet overlay inspired from previous works, that also proposes new privacy-enhancing mechanisms, such as the use of relationship pseudonyms for managing identities. We formally prove with state-of-the-art cryptographic proof frameworks that this protocol achieves our privacy goals. Furthermore, a practical study of the protocol shows that it introduces high latency in the delivery of messages, but ensures a high anonymity level even for networks of small size.

L’essor considérable d’Internet a permis l’émergence de nouveaux espaces d’échanges et d’interactions réunissant les individus à distance. Ces nouvelles formes d’interactions sociales ont conduit les chercheurs, dans le cadre des Communications Médiatisées par Ordinateur (CMO) à étudier la composante sociale des échanges en ligne, les spécificités et les conséquences de ce type d’interaction. Dans cette perspective, l’objectif de ce travail est d’examiner dans quelle mesure les spécificités des CMO – en premier lieu l’anonymat – peuvent moduler les perceptions sociales et les processus impliqués lors des interactions en ligne. Cette problématique concerne nombre de situations de communication et implique différents processus. De fait, le présent travail s’organise selon trois axes de recherche. Le premier axe aborde l’étude des perceptions groupales basées sur des appartenances circonscrites à un environnement virtuel. Le second axe s’intéresse à la modulation des perceptions de genre sur Internet, en tenant compte de la structure asymétrique de ces perceptions. Le troisième axe étudie la modulation des pressions normatives et des possibilités d’expression lors des CMO. Dans leur ensemble, ces travaux suggèrent que les CMO n’induisent pas un affaiblissement des facteurs sociaux, mais une modulation des processus en fonction des spécificités du contexte d’interaction. Les résultats de ces recherches sont discutés au regard notamment des théories de l’identité sociale, de l’auto-catégorisation et du modèle SIDE. / The growth of Internet allowed the emergence of new spaces of exchanges and social interaction between remote individuals. These new modalities of social interactions led the researchers, in the framework of Computer-Mediated Communication (CMC), to study the social component of online exchanges, characteristics and consequences of this type of interaction. In this perspective, the aim of this work is to examine how the characteristics of CMC - first anonymity - can modulate social perceptions and the processes involved in online interactions. This problem concerns many communication situations and involves different processes. Accordingly, the present work is organized in three research areas. The first part deals with the study of perceptions based on membership confined to a virtual environment. The second part focuses on the asymmetric modulation of gender perceptions on the Internet. The third part examines the influence of social norms and possibilities of expression in the CMC. Taken together, the results suggest that the CMC does not induce a weakening of social factors, but a modulation of the processes according to the characteristics of the context of interaction. The results are discussed in the light of the social identity theory, the self-categorization theory and the SIDE model.

This thesis deals with security, privacy, and anonymity on the internet. In this thesis are described tracking mechanisms and approaches that are being used to collect and send away users' personal information. Information that leaks using this tracking approaches can be used to identify user, to monitor and analyze his behavior on specific web pages and several leaked pieces of information can be misused (for example the leaked credit card number or password). In this thesis is described and tested the functionality and reliability of several current web add-ons providing the protection on the internet. New security increasing web add-on has been designed and developed to demonstrate a technique, that redefines and wraps the original JavaScript implementation of several functions and objects, the wrapping is executed before the visited web page starts processing the source code. Running the wrapping code at this time will ensure, that no other code in loaded web page will ever have access to the original implementation. This add-on is also well-tested. The final thesis' stage provides a great amount of possibilities to improve implemented add-on.

Master´s thesis focuses on certain possibilities of how user can anonymously commununicate through the Internet. There are described following anonymous programs: TOR, JAP, I2P and CyberGhost, which allow user to hide his own identity to other IP address. Subsequently, measurements from different technologies are made by anonymous program TOR for calculate transmission speed.

Tato dizertační práce se zabývá kryptografickými prostředky pro autentizaci. Hlavním tématem však nejsou klasické autentizační protokoly, které nabízejí pouze ověření identity, ale tzv. atributové autentizační systémy, pomocí kterých mohou uživatelé prokazovat svoje osobní atributy. Tyto atributy pak mohou představovat jakékoliv osobní informace, např. věk, národnost či místo narození. Atributy mohou být prokazovány anonymně a s podporou mnoha funkcí na ochranu digitální identity. Mezi takové funkce patří např. nespojitelnost autentizačních relací, nesledovatelnost, možnost výběru prokazovaných atributů či efektivní revokace. Atributové autentizační systémy jsou již nyní považovány za nástupce současných systémů v oficiálních strategických plánech USA (NSTIC) či EU (ENISA). Část požadovaných funkcí je již podporována existujícími kryptografickými koncepty jako jsou U-Prove či idemix. V současné době však není známý systém, který by poskytoval všechny potřebné funkce na ochranu digitální identity a zároveň byl prakticky implementovatelný na zařízeních, jako jsou čipové karty. Mezi klíčové slabiny současných systémů patří především chybějící nespojitelnost relací a absence revokace. Není tak možné efektivně zneplatnit zaniklé uživatele, ztracené či ukradené autentizační karty či karty škodlivých uživatelů. Z těchto důvodů je v této práci navrženo kryptografické schéma, které řeší slabiny nalezené při analýze existujících řešení. Výsledné schéma, jehož návrh je založen na ověřených primitivech, jako jsou $\Sigma$-protokoly pro důkazy znalostí, kryptografické závazky či ověřitelné šifrování, pak podporuje všechny požadované vlastnosti pro ochranu soukromí a digitální identity. Zároveň je však návrh snadno implementovatelný v prostředí smart-karet. Tato práce obsahuje plný kryptografický návrh systému, formální ověření klíčových vlastností, matematický model schématu v programu Mathematica pro ověření funkčnosti a výsledky experimentální implementace v prostředí .NET smart-karet. I přesto, že navrhovaný systém obsahuje podporu všech funkcí na ochranu soukromí, včetně těch, které chybí u existujících systémů, jeho výpočetní složitost zůstává stejná či nižší, doba ověření uživatele je tedy kratší než u existujících systémů. Výsledkem je schéma, které může velmi znatelně zvýšit ochranu soukromí uživatelů při jejich ověřování, především při využití v elektronických dokladech, přístupových systémech či Internetových službách.

Les clouds publics permettent de stocker et de partager des données à faible coût et haute disponibilité. Néanmoins, les avantages, les fournisseurs de cloud sont contournés de manière récurrente par des utilisateurs malveillants exposant des contenus utilisateurs sensibles. Face au manque de garanties de sécurité, les utilisateurs peuvent imposer une sécurité de bout-en-bout en chiffrant les données avant de les stocker à distance.Les mécanismes de contrôle d’accès filtrent les utilisateurs autorisés à produire ou à utiliser les données distantes. Au fur et à mesure que les données sont chiffrées, le contrôle d’accès est effectué de manière cryptographique, indépendamment du stockage en nuage. La gestion des clés cryptographiques régule l’accès des utilisateurs, tandis que des techniques de rechiffrement sont utilisées pour les mises à jour de clés. Une gestion des clés permet souvent d’arbitrer entre le temps de calcul et l’empreinte de stockage, tandis que les techniques de rechiffrement arbitrent entre les garanties de sécurité et la rapidité. Dans le cas de très volumineuses et dynamiques charges de travail spécifiques sur le cloud, un contrôle d’accès cryptographique même performant est généralement inefficace.Cette thèse propose une intégration minimale des environnements d’exécution de confiance (TEE) pour obtenir un contrôle d’accès efficace. En utilisant TEE, nous modifions les hypothèses des schémas de distribution de clés traditionnels, en dérivant deux schémas, un confidentiel et un anonyme, permettant à la fois d’obtenir une latence informatique supportable en même temps qu’une faible empreinte de stockage. La réactivité pour les utilisateurs finaux peut être encore optimisée par le recours à des techniques de partitionnement et d’indexation. De plus, nous proposons une méthode légère de rechiffrement des données en ne traitant que des parties des données dans TEE directement chez le fournisseur. Nous réalisons une mise en œuvre et une évaluation complètes en utilisant Intel Software Guard Extensions (SGX) comme TEE. Les résultats de l’analyse comparative montrent que nos systèmes de gestion de clés et de rechiffrement accroissent l’état de la technique de plusieurs ordres de grandeur. / Public clouds enable storing and sharing data with efficient cost and high availability. Nevertheless the benefits, cloud providers are recurrently breached by malicious users exposing sensitive user content. To mitigate the lack of security guarantees, users can impose end-to-end security by encrypting the data before remotely storing it.Access control mechanisms specify the users who are allowed to produce or consume the re-mote data. As data is encrypted, access control is performed cryptogrpahically, concealed from the cloud storage. Cryptographic key management is used for regulating user access while re-encryption techniques are used for key updates. State-of-the-art key management often trades computational time for storage footprint, while re-encryption techniques exchange great security guarantees for speed. In the context of very large and highly dynamic cloud specific workloads,state-of-the-art cryptographic access control is generally inefficient.This thesis proposes a minimal integration of Trusted Execution Environments (TEE) to achieve efficient access control. Leveraging TEE, we perform a change in assumptions of traditional key distribution schemes, deriving a confidential and an anonymous scheme, both achieving efficient computational latency and low storage footprint. End-users servicing time is further optimized by partitioning and indexing techniques. In addition, we propose a lightweight data re-encryption method by processing only portions of the data in TEE directly at the provider side. We carry out a comprehensive implementation and evaluation using Intel Software Guard Extensions (SGX) as TEE. Benchmarking results highlight that our key management and re-encryption schemes can be few orders of magnitude better than state-of-the-art.

(in English): This diploma thesis aims to find out whether there is a higher occurrence of vulgarity in discussions where users are anonymous than in non-anonymous discussions. The text of the thesis presents the concept of anonymity and the concept of hate speech and puts them in the context of the Internet environment and online discussions forums. The individual phenomena and their contexts are presented using selected relevant studies. The thesis also deals with the issue of the presence of a conflict topic in the discussions as a potential factor influencing their nature in the matter of civility and vulgarity. Then follows a practical part, which is based on an original research. This part starts with a description of methodology and the preparation of the survey, and then presents the results and their interpretation. The research analyzes a sample of 1,200 discussion comments divided into two groups anonymous and non-anonymous. These are comments on articles on news sites. The results then describe not only the effect of anonymity on the amount of vulgar and uncivil comments in discussion forums but also the influence of the presence of a conflict topic. The interpretation of results also includes a comparison with foreign research (Santana, 2014).

This diploma thesis deals with ways of using Tor anonymization network both from the point of view of the use in the positive sense and the use in the negative sense, the abuse. The aim of this work is to identify different ways of using the network and to quantify network abuse based on analyzed abuse reports. First, the basic concepts are defined and the development of the Internet and identification technologies in its environment are briefly described. Then, the concept of Onion routing, based on which the Tor network works, together with more technical details about the functioning of the network, is introduced. Last but not least, the Tor Browser is described as the most common tool for using the Tor network along with the types of users who use it. The last chapter of the theoretical part introduces the problem of network abuse. The practical part is primarily solved in the form of a quantitative analysis of abuse, due to their volume of almost 3 million. Quantitative analysis is done using the statistical language R and basic mining data, text mining and statistical methods. The analyzed data are related to several large nodes of the Tor network and contains several years of history. Although the total number of complaints increases almost exponentially over time, complaints about malicious...