Testbed für Flow-Korrelationsangriffe auf verschlüsselte Messenger-Anwendungen - Linus Kurz (2025)
Aktuelle politische Entwicklungen verdeutlichen die Relevanz verschlüsselter und anonymer Kommunikation für die Wahrung unserer Menschenrechte. Daher sind Angriffe auf Anwendungen, die solche Dienste bereitstellen, äußerst besorgniserregend. Aktuelle Forschungsarbeiten stellen vollständig passive Angriffe auf verschlüsselte Messenger-Anwendungen vor, die es ermöglichen, die Anonymität der kommunizierenden Parteien offenzulegen. Mithilfe von Traffic-Analyse können Nutzer*innen von Messaging-Anwendungen mit einer Erkennungsgenauigkeit von 97 % als Mitglied eines IM-Kanals identifiziert werden. Diese Entwicklungen sind äußerst bedenklich und erfordern weitere Forschung zu diesen Techniken. Um solche Angriffe hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit und möglichen Gegenmaßnahmen zu untersuchen, wird im Rahmen dieser Arbeit ein Testbed zur Analyse und Erforschung dieses Angriffs entwickelt. Das entwickelte Testbed zeichnet sich durch die Integration verschiedener physischer Geräte wie Desktop-PCs und Smartphones aus, um realitätsnahe Umgebungsbedingungen zu simulieren. Um die Verwendung in einem wissenschaftlichen Kontext zu unterstützen und aussagekräftige Ergebnisse zu erzielen, wurde das Testbed mit klarem Fokus auf Reproduzierbarkeit und Fidelität konzipiert. Einige zentrale Technologieentscheidungen wurden zudem im Hinblick auf kostengünstige und quelloffene Nutzung getroffen. Das Testmanagementsystem basiert daher auf der quelloffenen Lösung OpenTAP. Das Testbed erwies sich als geeignetes Instrument, um verschiedene Aspekte und Auswirkungen auf den Erfolg des Angriffs offenzulegen. Es konnte gezeigt werden, dass die Konfiguration der Endgeräte einen starken Einfluss auf die Erkennungsrate und somit den Erfolg des Angriffs hat. Ein Endgerät mit gesperrtem Bildschirm ließ sich nicht mehr konsistent als Mitglied eines Kanals identifizieren. Der modulare Aufbau des Testbeds ermöglichte auch die Analyse veröffentlichter Erkennungsalgorithmen und Datensätze. Es wurde festgestellt, dass die Datensätze eine Inkonsistenz aufweisen, die durch die Verwendung des Testbeds verbessert werden konnte. Darüber hinaus wurde ermittelt, dass die vorliegende Version des Erkennungs-algorithmus die angegebene Genauigkeit nicht erreicht. Durch den Einsatz des Testbeds konnte die Erkennungsgenauigkeit dieser Version um 30 % verbessert werden. Die Entwicklung dieses Testbeds soll dazu beitragen, dass solche Angriffe weiterführend untersucht werden - nicht nur, um ein größeres Bewusstsein für derartige Bedrohungen zu schaffen, sondern auch, um die Forschung im Bereich der Gegenmaßnahmen voranzutreiben.
Keywords: Flow-Korrelationsangriff; Verschlüsselte Kommunikation; Instant Messenger; Testumgebung; IT-Sicherheit; Seitenkanalangriff; Flow-correlation attack; encrypted communication; instant-messenger; testbed; sidechannel attack; IT-Security