Entwurf und Implementierung von Schutzmechanismen zur sicheren Verfolgung privater Bluetooth Low Energy Geräte

Abstract

Die Verfolgung eines mobilen Gerätes ist eine nützliche Möglichkeit für den alltäglichen Gebrauch, allerdings sollte diese Verfolgung nur befugten Personen möglich sein. Bluetooth Low Energy-Beacons bieten eine Möglichkeit dies zu implementieren ohne die Mobilität eines mobilen Geräts einzuschränken. Da BLE-Beacons sehr energieeffizient arbeiten können, ist es möglich ein solches Beacon für mehrere Monate oder Jahre zu betrieben ohne die Batterie wechseln zu müssen. In dieser Arbeit wird ein System vorgestellt und implementiert, das dem Besitzer eines BLE-Beacons die Verfolgung dieser Geräte ermöglicht, ohne dass Dritten diese Verfolgung auch möglich ist. Hierfür verwendet ein Beacon Pseudonyme, die sich periodisch ändern, ohne dass ein Angreifer das nächste Pseudonym vorhersagen kann, obwohl der Besitzer des Beacons hierzu in der Lage ist. Diese Pseudonyme werden von einem Sensornetz aus Smartphones empfangen und an einen zentralen Server weitergeleitet, welcher es dem Besitzer ermöglicht die Position des eigenen Beacons abzufragen. Um die Energieeffizienz der Beaconimplementierungen zu testen wurde der Energieverbrauch der Beacons gemessen. Hierbei wurde eine Laufzeit von ca. einem Jahr auf einer üblichen 3V Knopfzelle errechnet.

Tracking a mobile device is a useful ability for day to day use. However, tracking the device should only be possible for people who are authorized to do so. Bluetooth Low Energy Beacons provide the means to do this without compromising the mobility of the device. Due to the low energy usage of BLE it is possible to operate a Beacon for multiple years without having to change the battery. This thesis presents and implements a system which allows the owner of a BLE beacon to track their devices without exposing this information to third parties. To do this it uses pseudonyms which change periodically to obfuscate the identity of a beacon. The used pseudonyms can be regenerated by the owner because only they posses the necessary information to do this. The BLE signals of the beacons containing the pseudonyms are received by a sensor net of smartphones which add their own position and relay this information to a central server which stores this data. This server allows the owner to retrieve the position of their beacon and track its movements. The energy efciency of the beacons was analyzed by measuring the energy consumption. This showed that a beacon could operate for up to one year on a typical 3 V button cell.