10. esquema de micropago anónimo, equitativo y no rastreable aplicación a los servicios lbs
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Esquema de Micropago Anonimo, Equitativo y noRastreable: Aplicacion a los Servicios LBS
Andreu Pere Isern-Deya, Llorenc Huguet-Rotger, MagdalenaPayeras-Capella, Macia Mut-Puigserver
Departamento de Matematicas e InformaticaUniversidad de las Islas Baleares, Espana
email: {andreupere.isern, lhuguet, mpayeras, macia.mut }@uib.es
Congreso Iberoamericano de Seguridad Informatica 2011(CIBSI 2011)
2-4 de Noviembre de 2011, Bucaramanga, Santander, Colombia
Indice de Contenidos
1 Introduccion
2 Propiedades Sistemas Micropago
3 Descripcion del Esquema de Micropago
4 Analisis Informal de las Propiedades de Seguridad
5 Conclusiones y Trabajos Futuros
IntroduccionPropiedades Sistemas Micropago
Descripcion del Esquema de MicropagoAnalisis Informal de las Propiedades de Seguridad
Conclusiones y Trabajos Futuros
Introduccion
Indice de Contenidos
1 Introduccion
2 Propiedades Sistemas Micropago
3 Descripcion del Esquema de Micropago
4 Analisis Informal de las Propiedades de Seguridad
5 Conclusiones y Trabajos Futuros
Isern-Deya, Huguet-Rotger, Payeras-Capella, Mut-Puigserver Esquema de Micropago Anonimo, Equitativo y no Rastreable 3
IntroduccionPropiedades Sistemas Micropago
Descripcion del Esquema de MicropagoAnalisis Informal de las Propiedades de Seguridad
Conclusiones y Trabajos Futuros
Introduccion
Introduccion
Los micropagos son un factor clave dentro del comercio electronico
Estan disenados para pagar pequenas cantidades de dinero a cambio debienes de bajo coste (por ejemplo, informacion)
Las medidas de seguridad se relajan para conseguir mayor eficiencia perohay que evitar el fraude
Por sus semejanzas en requerimientos de seguridad y eficiencia, losmicropagos pueden aplicarse al acceso a servicios basados en localizacion(LBS)
Contribucion
Presentamos un esquema de micropago seguro, que evita el fraude y quees eficiente para su uso en dispositivos moviles basado en el intercambio
de cupones por bienes o servicios (y especıficamente servicios LBS)
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IntroduccionPropiedades Sistemas Micropago
Descripcion del Esquema de MicropagoAnalisis Informal de las Propiedades de Seguridad
Conclusiones y Trabajos Futuros
Propiedades FundamentalesRelacion con Servicios LBS
Indice de Contenidos
1 Introduccion
2 Propiedades Sistemas Micropago
3 Descripcion del Esquema de Micropago
4 Analisis Informal de las Propiedades de Seguridad
5 Conclusiones y Trabajos Futuros
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IntroduccionPropiedades Sistemas Micropago
Descripcion del Esquema de MicropagoAnalisis Informal de las Propiedades de Seguridad
Conclusiones y Trabajos Futuros
Propiedades FundamentalesRelacion con Servicios LBS
Propiedades de los Sistemas de Micropago (I)
Los sistemas de micropago tienen unas caracterısticas propias que losdiferencıan de otros sistemas de pago para cantidades mas elevadas
Bajos costes transaccionales. El coste de una transaccion debe ser unapequena fraccion del total del pago
Lımite inferior. Debe permitir la compra de pequenas piezas de informacion
Control de riesgos financieros. Los riesgos asumidos deben controlarseaunque las medidas de seguridad se limitan a favor de la eficiencia
Equidad. Es deseable el intercambio atomico entre monedas y bienes
Privacidad. Deberıan cumplir una serie de medidas de seguridad(anonimato, no vinculacion, no rastreo) que normalmente son opuestas ala eficiencia
El objetivo es llegar a un compromiso entre la eficiencia y la seguridad
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Conclusiones y Trabajos Futuros
Propiedades FundamentalesRelacion con Servicios LBS
Propiedades de los Sistemas de Micropago (II)
Para minimizar los costes, se requiere ajustar algunas caracterısticas
Los pagos off-line. Los costes de comunicacion son mas bajos cuando elbanco no interviene en el
Los datos transmitidos. El volumen de datos transmitido tiene que sermınimo
Los costes computacionales. El uso de criptografıa asimetrica debe serreducido
Requisitos almacenamiento. Evitar el uso de grandes bases de datos y dehardware costoso
Costes de la privacidad y el anonimato. El coste de implementar estaspropiedades tiene que balancearse con respecto a la eficiencia
Uso de monedas especıficas. Las monedas con un unico receptor implicanmayor eficiencia
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Conclusiones y Trabajos Futuros
Propiedades FundamentalesRelacion con Servicios LBS
Relacion con Servicios LBS
Los servicios LBS son un nuevo tipo de servicios ubicuos que hacen uso delos datos de localizacion de los usuarios (ej: localizar puntos de interes).
Son servicios donde el anonimato y la privacidad de los usuarios esclave: los usuarios no quieren revelar ni su identidad ni su localizacion
Al ser usados desde dispositivos moviles, la eficiencia tambien es clave:las redes moviles tienen anchos de banda y dispositivos mas limitados
Si a eso unimos el interes de los proveedores de poder cobrar por laprestacion de sus servicios
- entonces -
Los micropagos pueden utilizarse en los sistemas LBS. Ambos tienenaspectos en comun (requisitos de rendimiento y privacidad) y permiten a
los proveedores obtener ingresos por sus servicios
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Conclusiones y Trabajos Futuros
Entidades y Flujo de ProtocoloConsideraciones InicialesResumen de la PropuestaAplicacion a Servicios LBS
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1 Introduccion
2 Propiedades Sistemas Micropago
3 Descripcion del Esquema de Micropago
4 Analisis Informal de las Propiedades de Seguridad
5 Conclusiones y Trabajos Futuros
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Conclusiones y Trabajos Futuros
Entidades y Flujo de ProtocoloConsideraciones InicialesResumen de la PropuestaAplicacion a Servicios LBS
Entidades y Flujo de Protocolo
Nuestra propuesta define las siguientes entidades y las relaciones entreellas mediante varios protocolos
5.deposito
1.configuracion
2.solicitud de servicio
3.retirada
1.configuracion
6. intercambio anonimo
B
UP
4.transferencia
y reembolso
Usuario (U). Es un cliente del sistemaque adquiere un servicio de P y pagacon una moneda de cupones extraidade B
Proveedor (P). Procesa y respondelas solicitudes de servicios realizadaspor U
Banco (B). Almacena cuentasbancarias y emite, deposita yreembolsa monedas de cupones
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Conclusiones y Trabajos Futuros
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Consideraciones Iniciales
Para el diseno del esquema que presentamos asumimos una serie deconsideraciones iniciales
Diseno para su uso en dispositivos moviles con recursos limitados
Se trata de un esquema a debito
Los cupones tienen un valor pequeno para no tener que ser divididos
El usuario puede solicitar el reembolso de una moneda parcialmente usada
Se tiene en cuenta un diagrama de tiempo para limitar la ejecucion decada fase del protocolo
retirada
transferencia
intercambio anonimo
τexp τd τrsolicitud de servicio
reembolso
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Conclusiones y Trabajos Futuros
Entidades y Flujo de ProtocoloConsideraciones InicialesResumen de la PropuestaAplicacion a Servicios LBS
Configuracion
5.deposito
1.configuracion
2.solicitud de servicio
3.retirada
1.configuracion
6. intercambio anonimo
B
UP
4.transferencia
y reembolsoB obtiene un par de claves RSA
U y P abren un cuenta en B
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Conclusiones y Trabajos Futuros
Entidades y Flujo de ProtocoloConsideraciones InicialesResumen de la PropuestaAplicacion a Servicios LBS
Solicitud de Servicio
5.deposito
1.configuracion
2.solicitud de servicio
3.retirada
1.configuracion
6. intercambio anonimo
B
UP
4.transferencia
y reembolso
Objetivo
Permite a U descargar de P unalista de sus servicios disponibles
P obtiene un elemento W1Paleatorio y lo guarda en secreto
P calcula y envıa a U el hashW0P = H(W1P) (sera elidentificador de la moneda)
Acuerdan entre los dos una clavesimetrica compartida
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Conclusiones y Trabajos Futuros
Entidades y Flujo de ProtocoloConsideraciones InicialesResumen de la PropuestaAplicacion a Servicios LBS
Retirada de Moneda
5.deposito
1.configuracion
2.solicitud de servicio
3.retirada
1.configuracion
6. intercambio anonimo
B
UP
4.transferencia
y reembolso
Objetivo
Permite a U retirar monedas decupones no rastreables de sucuenta en B
Estas monedas de cupones seranespecıficas para pagar los serviciosdel proveedor PUsamos un esquema de firmaparcialmente ciega: B emite unamoneda y la firma sin conocer suidentificador (W0U ,W0P)
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Conclusiones y Trabajos Futuros
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Retirada de Moneda: Firma Parcialmente Ciega
cupon rootcupon inicial
datos comunesdatos verificacion
datos cegados
firma parcialmente ciegasobre la moneda
(idservicio , 2c, v , τexp , τd ) (W0U ,W0P )
W0U W0P
cadena de cupones de longitud 2c
La pareja (W0U ,W0P) esta oculta para B pero no los datos comunes
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Conclusiones y Trabajos Futuros
Entidades y Flujo de ProtocoloConsideraciones InicialesResumen de la PropuestaAplicacion a Servicios LBS
Transferencia
5.deposito
1.configuracion
2.solicitud de servicio
3.retirada
1.configuracion
6. intercambio anonimo
B
UP
4.transferencia
y reembolso
Objetivo
Permite a U acceder a los serviciosde P y pagar por su obtencion
Los cupones se dividen entrecupones de pago y cupones deprueba y se utilizan por parejas encada transaccion
El protocolo es de tres pasos ymantiene la equidad:
1 U envıa un cupon de pago a P2 P envıa el servicio solicitado a U3 U envıa un cupon de prueba a P
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Conclusiones y Trabajos Futuros
Entidades y Flujo de ProtocoloConsideraciones InicialesResumen de la PropuestaAplicacion a Servicios LBS
Deposito
5.deposito
1.configuracion
2.solicitud de servicio
3.retirada
1.configuracion
6. intercambio anonimo
B
UP
4.transferencia
y reembolso
Objetivo
Permite a P depositar cuponesrecibidos de los usuarios a cambiode un incremento de saldo en sucuenta en B
P tiene que mostrar la pruebasecreta W1P para demostrar que eles el receptor previsto de lamoneda
B verifica si P intenta hacer dobledeposito, comparando los ındicesde los cupones recibidos
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Conclusiones y Trabajos Futuros
Entidades y Flujo de ProtocoloConsideraciones InicialesResumen de la PropuestaAplicacion a Servicios LBS
Intercambio Anonimo y Reembolso
5.deposito
1.configuracion
2.solicitud de servicio
3.retirada
1.configuracion
6. intercambio anonimo
B
UP
4.transferencia
y reembolso
Objetivo
El intercambio anonimo permite aU cambiar una monedaparcialmente usada por una nuevasin ningun vınculo con la anterior
Entonces, U puede solicitar a B elreembolso para esta moneda nueva
Se obtiene a partir de un nuevoW
′0P aleatorio generado por U
El reembolso es similar al deposito:B verifica el doble uso comparandolos ındices de los cupones
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Conclusiones y Trabajos Futuros
Entidades y Flujo de ProtocoloConsideraciones InicialesResumen de la PropuestaAplicacion a Servicios LBS
Aplicacion a Servicios LBS
Tal como se ha comentado, el sistema de micropago generico propuestopuede adaptarse para el acceso a servicios LBS
El usuario solicitarıa un servicio al proveedor dando su localizacion y unapregunta relacionada
(¿como esta el trafico en mi zona [lat=x, long=y]?)
El servicio entregado por el proveedor serıa la respuesta
(embotellamiento en la salida Ma-1 sentido N)
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IntroduccionPropiedades Sistemas Micropago
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Conclusiones y Trabajos Futuros
Acerca de la Privacidad del UsuarioAcerca de la Propiedad de EquidadAcerca de las Propiedades Contra el Fraude
Indice de Contenidos
1 Introduccion
2 Propiedades Sistemas Micropago
3 Descripcion del Esquema de Micropago
4 Analisis Informal de las Propiedades de Seguridad
5 Conclusiones y Trabajos Futuros
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IntroduccionPropiedades Sistemas Micropago
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Conclusiones y Trabajos Futuros
Acerca de la Privacidad del UsuarioAcerca de la Propiedad de EquidadAcerca de las Propiedades Contra el Fraude
Acerca de la Privacidad del Usuario (I)
El esquema preserva la privacidad del usuario: anonimato, vinculabilidadlimitada, no rastreable y confidencialidad de los datos
Anonimato del usuario con respecto a los proveedores
U no necesita ninguna identificacion para pagar a PLa moneda no contiene ningun dato acerca de la identidad de UPor tanto, P no es capaz de identificar a U
P no puede vincular pagos realizados con diferentes monedas
Cupones de diferentes monedas no son vinculables (diferentes cupones root)
La vinculabilidad dentro de una misma moneda puede controlarse por la longitudde la cadena
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Conclusiones y Trabajos Futuros
Acerca de la Privacidad del UsuarioAcerca de la Propiedad de EquidadAcerca de las Propiedades Contra el Fraude
Acerca de la Privacidad del Usuario (II)
El esquema preserva la privacidad del usuario: anonimato, vinculabilidadlimitada, no rastreable y confidencialidad de los datos
No es posible vincular (rastrear) la identidad de U con el servicio solicitado
En el momento de la emision de una moneda, B no puede vincular una moneda auna identidad (por el uso de la firma parcialmente ciega)
P no puede determinar la identidad del U que gasta
Un conjunto de cupones gastados no puede ser vinculado a una identidad,incluso ante una confabulacion entre P y B
Confidencialidad de los datos
Los intercambios entre U y P estan protegidos mediante el uso de un cifradosimetrico con clave compartida intercambiada usando un protocolo deintercambio seguro
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Conclusiones y Trabajos Futuros
Acerca de la Privacidad del UsuarioAcerca de la Propiedad de EquidadAcerca de las Propiedades Contra el Fraude
Acerca de la Propiedad de Equidad
El micropago propuesto presenta la caracterıstica de equidad
El intercambio entre un micropago y el servicio requerido es equitativo
Pueden aparecer dos casos conflictivos para la equidad:
Caso 1 P no envıa la respuesta del servicio en el segundo paso. P nopodra depositar sin el cupon de prueba, que el usuario noenviarıa si no obtiene el servicio
Caso 2 U no envıa el cupon de prueba en el tercer paso. P rechazaraproximas transacciones de U hasta que no envıe un cupon deındice superior
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Conclusiones y Trabajos Futuros
Acerca de la Privacidad del UsuarioAcerca de la Propiedad de EquidadAcerca de las Propiedades Contra el Fraude
Acerca de las Propiedades Contra el Fraude (I)
La propuesta presentada es segura contra el fraude con las monedas
Imposibilidad de robar monedas
Los cupones se transmiten cifrados y de uno en uno
Si se robaran todos los cupones, el atacante no podrıa depositar la moneda por eldesconocimiento de W1P (solo conocido por P)
Deteccion de doble gasto
Tanto P como B mantienen una lista de monedas validas actualmente usadasguardando hasta donde estan usadas
P y B detectan doble gasto cuando se intenta usar un cupon con ındice igual oinferior al que P o B tienen guardado en sus bases de datos
Proteccion frente la falsificacion
Solo B con su clave privada puede emitir monedas validas mediante el uso de unafirma parcial ciega
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IntroduccionPropiedades Sistemas Micropago
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Conclusiones y Trabajos Futuros
Acerca de la Privacidad del UsuarioAcerca de la Propiedad de EquidadAcerca de las Propiedades Contra el Fraude
Acerca de las Propiedades Contra el Fraude (II)
La propuesta presentada es segura contra el fraude con las monedas
Evita el exceso de gasto
El protocolo de retirada es a debito, con lo cual U no puede gastar mas de lo quetiene en su cuenta bancaria
El esquema permite a U solitar un reembolso de cupones no usados
B puede reembolsar un conjunto de cupones no usados de una moneda yaexpirada y no valida para su uso en el protocolo de transferencia
El reembolso solo se ejecuta cuando P ya ha ejecutado el protocolo de deposito
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Conclusiones y Trabajos Futuros
ConclusionesTrabajos Futuros
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1 Introduccion
2 Propiedades Sistemas Micropago
3 Descripcion del Esquema de Micropago
4 Analisis Informal de las Propiedades de Seguridad
5 Conclusiones y Trabajos Futuros
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IntroduccionPropiedades Sistemas Micropago
Descripcion del Esquema de MicropagoAnalisis Informal de las Propiedades de Seguridad
Conclusiones y Trabajos Futuros
ConclusionesTrabajos Futuros
Conclusiones
Hemos propuesto un sistema de micropagos que cumple con los requisitosde seguridad expuestos, asegura la privacidad de los usuarios y evita el
fraude ocasionado por comportamientos maliciosos
Permite a los usuarios realizar micropagos de forma anonima con losproveedores (la moneda no lleva ningun tipo de identificacion del usuario)
Los micropagos no pueden rastrearse dado que la moneda se emitemediante el uso de una firma parcialmente ciega
Conserva la equidad de los intercambios (varios cupones se intercambianpor un bien electronico)
Es eficiente y adecuado para su uso en dispositivos moviles
Desde nuestro conocimiento, es la unica propuesta que satisface todasestas caracterısticas de forma conjunta
El analisis de seguridad muestra que no es posible cometer fraude (doblegasto, gasto excesivo y falsificacion de monedas)
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Conclusiones y Trabajos Futuros
ConclusionesTrabajos Futuros
Trabajos Futuros
Implementacion y evaluacion del rendimiento del esquema propuesto sobreuna plataforma movil (Android y/o IOS)
Evaluacion de su uso sobre la tecnologıa NFC (Near-FieldCommunications) para la realizacion de las comunicaciones
Determinacion y adaptacion del protocolo a servicios similares con otrosrequerimientos
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