Context-awareness privacy in data communications

Abstract

Internet users consume online targeted advertising based on information collected about them and voluntarily share personal information in social networks. Sensor information and data from smart-phones is collected and used by applications, sometimes in unclear ways. As it happens today with smartphones, in the near future sensors will be shipped in all types of connected devices, enabling ubiquitous information gathering from the physical environment, enabling the vision of Ambient Intelligence. The value of gathered data, if not obvious, can be harnessed through data mining techniques and put to use by enabling personalized and tailored services as well as business intelligence practices, fueling the digital economy. However, the ever-expanding information gathering and use undermines the privacy conceptions of the past. Natural social practices of managing privacy in daily relations are overridden by socially-awkward communication tools, service providers struggle with security issues resulting in harmful data leaks, governments use mass surveillance techniques, the incentives of the digital economy threaten consumer privacy, and the advancement of consumergrade data-gathering technology enables new inter-personal abuses. A wide range of fields attempts to address technology-related privacy problems, however they vary immensely in terms of assumptions, scope and approach. Privacy of future use cases is typically handled vertically, instead of building upon previous work that can be re-contextualized, while current privacy problems are typically addressed per type in a more focused way. Because significant effort was required to make sense of the relations and structure of privacy-related work, this thesis attempts to transmit a structured view of it. It is multi-disciplinary - from cryptography to economics, including distributed systems and information theory - and addresses privacy issues of different natures. As existing work is framed and discussed, the contributions to the state-of-theart done in the scope of this thesis are presented. The contributions add to five distinct areas: 1) identity in distributed systems; 2) future context-aware services; 3) event-based context management; 4) low-latency information flow control; 5) high-dimensional dataset anonymity. Finally, having laid out such landscape of the privacy-preserving work, the current and future privacy challenges are discussed, considering not only technical but also socio-economic perspectives.

Quem usa a Internet vê publicidade direccionada com base nos seus hábitos de navegação, e provavelmente partilha voluntariamente informação pessoal em redes sociais. A informação disponível nos novos telemóveis é amplamente acedida e utilizada por aplicações móveis, por vezes sem razões claras para isso. Tal como acontece hoje com os telemóveis, no futuro muitos tipos de dispositivos elecónicos incluirão sensores que permitirão captar dados do ambiente, possibilitando o surgimento de ambientes inteligentes. O valor dos dados captados, se não for óbvio, pode ser derivado através de técnicas de análise de dados e usado para fornecer serviços personalizados e definir estratégias de negócio, fomentando a economia digital. No entanto estas práticas de recolha de informação criam novas questões de privacidade. As práticas naturais de relações inter-pessoais são dificultadas por novos meios de comunicação que não as contemplam, os problemas de segurança de informação sucedem-se, os estados vigiam os seus cidadãos, a economia digital leva á monitorização dos consumidores, e as capacidades de captação e gravação dos novos dispositivos eletrónicos podem ser usadas abusivamente pelos próprios utilizadores contra outras pessoas. Um grande número de áreas científicas focam problemas de privacidade relacionados com tecnologia, no entanto fazem-no de maneiras diferentes e assumindo pontos de partida distintos. A privacidade de novos cenários é tipicamente tratada verticalmente, em vez de re-contextualizar trabalho existente, enquanto os problemas actuais são tratados de uma forma mais focada. Devido a este fraccionamento no trabalho existente, um exercício muito relevante foi a sua estruturação no âmbito desta tese. O trabalho identificado é multi-disciplinar - da criptografia à economia, incluindo sistemas distribuídos e teoria da informação - e trata de problemas de privacidade de naturezas diferentes. À medida que o trabalho existente é apresentado, as contribuições feitas por esta tese são discutidas. Estas enquadram-se em cinco áreas distintas: 1) identidade em sistemas distribuídos; 2) serviços contextualizados; 3) gestão orientada a eventos de informação de contexto; 4) controlo de fluxo de informação com latência baixa; 5) bases de dados de recomendação anónimas. Tendo descrito o trabalho existente em privacidade, os desafios actuais e futuros da privacidade são discutidos considerando também perspectivas socio-económicas.