MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
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■020    ▼a9798382760766
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31243408
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a004
■1001  ▼aXiao,  Yunming.▼0(orcid)0000-0002-4913-4881
■24510▼aRevising  System  Premises  for  a  Secure  and  Private  Web
■260    ▼a[Sl]▼bNorthwestern  University▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a202  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  85-11,  Section:  A.
■500    ▼aAdvisor:  Kuzmanovic,  Aleksandar.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Northwestern  University,  2024.
■520    ▼aAs  residential  bandwidth  continues  to  grow  and  people  become  increasingly  dependent  on  the  Internet,  previously  overlooked  security  and  privacy  issues  have  become  severe  threats  to  Internet  users,  raising  public  concerns.  These  threats  are  numerous  and  far-reaching,  spanning  across  various  network  or  system  layers,  as  well  as  different  applications  and  services.  Despite  the  considerable  efforts  made,  the  current  situation  is  still  far  from  ideal,  mainly  because  of  the  continuously  evolving  security  and  privacy  demands,  as  well  as  the  rapid  development  of  counter  measures.This  thesis  aims  to  examine  the  security  and  privacy  vulnerabilities  in  the  current  Web  components  and  present  appropriate  solutions  to  address  them.  My  approach  is  to  develop  practical  cutting-edge  network  systems  that  enhance  security  and  privacy  without  compromising  on  efficiency.  To  achieve  this  objective,  I  undertake  comprehensive  evaluations  to  gain  insights  into  the  current  systems,  and  suggest  enhancements  through  revising  the  key  system  premises  that  contribute  to  the  vulnerabilities.  Such  revisions  facilitate  the  mitigation  of  vulnerabilities  and  allow  the  incorporation  of  new  system  pieces,  e.g.,  advanced  cryptographic  tools.  The  resulting  system  should  also  provide  satisfactory  performance  and  be  feasible  to  be  deployed  today.In  this  thesis,  I  begin  by  examining  one  general  concept  for  securing  any  network  system  -  the  virtual  private  network  (VPN).  Specifically,  I  concentrate  on  decentralized  VPN  (DVPN),  a  recent  system  revision  proposal  that  improves  user  privacy  by  distributing  VPN  proxies  to  multiple  parties,  making  it  challenging  for  anyone  to  retrieve  information  about  users  and  connections.  Nonetheless,  my  analysis  reveals  that  DVPN  fails  to  provide  adequate  security  and  privacy  guarantees  due  to  the  reliance  on  trust  placed  in  the  proxies.Unfortunately,  relieving  such  trust  dependencies  in  a  proxy-based  system  proves  to  be  a  formidable  task.  Hence,  I  pivot  to  directly  enhancing  the  specific  Internet  services  and  applications  themselves.  My  first  target  is  the  domain  name  service  (DNS),  a  fundamental  Internet  service  behind  almost  any  wild-area  network  requests.  Through  careful  scrutinization  of  existing  proposals,  I  find  that  the  presence  of  recursive  resolvers  is  the  key  system  premise  that  contribute  to  the  current  DNS  privacy  vulnerabilities.  DNS  privacy  can  be  substantially  improved  by  having  the  recursive  resolvers  operate  in  blind,  i.e.,  answering  the  queries  without  knowing  their  contents.  While  this  sounds  counter-intuitive,  it  can  actually  be  realized  through  advanced  cryptography  tools  named  private  information  retrieval  (PIR).  Following  this  direction,  I  build  PDNS,  an  efficient  and  practical  DNS  system  based  on  PIR.  Thorough  evaluations  demonstrate  that  PDNS  achieves  acceptable  performance  as  of  today  and  offers  better  privacy  preservation  than  any  state-of-the-art  proposals.PDNS  cannot  safeguard  the  interconnected  and  multi-layered  Internet  alone.  Indeed,  user  privacy  exposure  at  one  component  negates  protective  measures  at  other  components.  With  this  in  mind,  I  proceed  to  investigate  another  vital  Internet  component,  the  Hypertext  Transfer  Protocol  (HTTP)  --  the  bedrock  of  the  Web  --  where  I  identify  an  instance  of  such  a  privacy  violation.  Specifically,  Web  providers  are  harvesting  user  information  through  HTTP  cookies.  The  root  cause  is  that  current  cookies  are  semantically  oblivious,  i.e.,  they  carry  personally  identifiable  information  (PII)  but  lack  useful  information  for  analytics.  To  solve  this  issue,  I  revise  the  system  premises  and  propose  semantic  cookies  --  cookies  discarding  any  PII.  Evaluations  show  that  semantic  cookies  not  only  patch  up  privacy  leakage  in  HTTP  requests  but  also  accelerate  cookie  analytics  by  exploiting  edge  infrastructures,  providing  incentives  for  adoption.  This  exemplifies  my  system  design  philosophy  of  achieving  balance  among  performance,  security/privacy  guarantees,  and  practicality.
■590    ▼aSchool  code:  0163.
■650  4▼aComputer  science
■650  4▼aWeb  studies
■650  4▼aInformation  technology
■653    ▼aPrivate  information  retrieval
■653    ▼aWeb  components
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■653    ▼aPersonally  identifiable  information
■690    ▼a0984
■690    ▼a0489
■690    ▼a0646
■71020▼aNorthwestern  University▼bComputer  Science.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g85-11A.
■790    ▼a0163
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17161409▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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