Väitös tietoverkkotekniikan alalta, M.Sc. Si Zuo

Väitöskirjan nimi: Balancing privacy and utility of smart devices utilizing explicit and implicit context

Väittelijä: Si Zuo
Vastaväittäjä: Prof. Eran Toch, Tel Aviv University, Israel
Kustos: Prof. Stephan Sigg, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu, informaatio- ja tietoliikennetekniikan laitos

Väitöskirja tutkii tapoja turvata älylaitteen käyttäjän yksityisyys, ilman että älylaitteen hyötyjä menetetään. Väitöskirja esittelee sekä yleisen menetelmän että erikoistuneempia lähestymistapoja, joitten sovellusalue on rajatumpi. Yleinen menetelmä soveltaa datasynteesiä: aidon datan sijasta järjestelmä lähettää synteettistä dataa. Erityisesti väitöskirja tarkastelee tilastollista ominaispiirteisiin pohjautuvaa diffuusiomallia (SF-DM), joka on yksi datasynteesin toteuttamistavoista. SF-DM luo synteettisen datajoukon, joka kuvaa alkuperäistä dataa kattavasti ja monipuolisesti, ilman että dataa on tarpeen korvamerkitä. Datasynteesin parametreina käytetään alkuperäisen datan tilastollisia momentteja, kuten keskiarvoa, keskihajontaa sekä vinoutta. Kun datasynteesi tehdään erikoistuneella, sovelluskohtaisella tavalla, merkitystä on sekä suoralla että epäsuoralla asiayhteydellä. Suora asiayhteys pitää sisällään tietoa, jonka käyttäjä jakaa tietoisesti, kun taas epäsuora asiayhteys sisältää passiivisesti kerättyä dataa, jonka käyttösovellusten laajuudesta älylaitteen käyttäjä ei ole tietoinen. Kun suora ja epäsuora asiayhteys eritellään toisistaan, käyttäjän on mahdollista varjella yksityisyyttään ja noudattaa tietoturvaa koskevia vaatimuksia. Kun tietoturvaa halutaan parantaa suoran asiayhteyden kohdalla, suurin ongelma on laaja-alainen valvonta. Väitöskirja esittelee ratkaisun, nimeltä Point-Former. Kyseessä on algoritmi, joka muokkaa dynaamisten pistejoukkojen liikettä esimerkkiin pohjautuen. Toisaalta, kun tietoturvaa halutaan parantaa epäsuoran asiayhteyden kohdalla, haasteena ovat mukana kannettavat laitteet sekä ympäristön sensorit. Mahdollinen ratkaisu mukana kannettavien laitteitten tietoturvan parantamiseen on ilman käyttäjän vuorovaikutusta toimiva algoritmi, nimeltä CardioID. Algoritmi generoi salausavaimia, joitten salaus perustuu ihmisen elintoimintojen, kuten sydämen sykkeen, satunnaisuuteen. Sen sijaan ympäristön älylaitteitten aiheuttama tietoturvariski vaatii eri lähestymistavan. Väitöskirja esittelee algoritmin, nimeltä GIHNET, joka yksinkertaisesta toteutuksestaan huolimatta on turvallinen tapa soveltaa esineiden internetiä (IoT) suojaamattoman yhteyden kautta. GIHNET muokkaa alkuperäisen datan esitystapaa siten, että data sekoittuu geometrisiin kuvioihin, jotka ovat ulkopuolisen tarkkailijan näkökulmasta katsottuna merkityksettömiä.

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/

Sähkötekniikan korkeakoulun väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/53