Personal data utilization and protection through algorithms and protocols for privacy-preserving electronic transactions

Abstract

The widespread use of information and communication technologies and electronic transactions today leads to vast amounts of personal data being gathered and stored, making the need for personal data protection more imminent than ever. The protection of personal privacy and the negative externalities that arise from the exploitation of personal information have become growing concerns for Internet users. Moreover, transactions today are conducted in a way that leaves the consumer at a disadvantage when it comes to privacy protection. Sensitive private information is left at the disposal of companies and is often (un)intentionally leaked to unauthorised parties. As a result, incidents of private data loss are an almost daily occurrence. There is a growing demand for privacy-preserving management of private information that will make individuals feel safer during their transactions and assist companies with customer data management. Additionally, personal data processing brings about important benefits to the marketplace for both companies and customers. Therefore, a fair, effective and legitimate way to acquire individuals' personal information for processing should exist. Indeed, the aspiration of privacy protection technology is not to lock all personal information away from any possible access or use, but to allow access to personal information in a controlled manner. Moreover, it is possible that individuals would be willing to provide access to (some of) their personal information in exchange for some profit, provided they could be assured of the safety of their information.In this thesis we investigate and propose methods for the utilization and protection of personal information, offering data owners the ability to maintain the benefits of the use of their information in electronic transactions, while retaining control over the way their information is distributed and used.We argue that today the enabling technologies exist to create such accountable privacy-preserving services, protecting parties from fraud and identity theft. Following the principle that personal data should remain at its owner's control, we propose privacy-preserving applications that allow data owners to protect and utilize their information to receive personalised services without giving up their privacy. More specifically, starting from the Polis personal data management framework, we proceed to propose applications that address the economic aspects of privacy, the FPIT personal information market and the Portfolio consumer data management system. We apply the idea of FPIT in the PrivTAM system for privacy-preserving television audience measurements and the Portfolio concept in the PrivCAPTCHA system for user-centric VoIP CAPTCHA adaptation. Experimental implementations are developed in several of the proposed applications to illustrate the feasibility of the proposed solutions. Moreover, privacy protection principles are applied to achieve user profile data protection in myVisitPlanner, a real-world travel recommendation and planning system.

Ο τρόπος που διεξάγονται οι ηλεκτρονικές συναλλαγές σήμερα αναγκάζει τους πολίτες να παραχωρούν τα προσωπικά τους δεδομένα σε εταιρείες και φορείς, χωρίς να γνωρίζουν πώς αυτά θα χρησιμοποιηθούν στην συνέχεια. Περιστατικά σκόπιμης ή μη διαρροής προσωπικών δεδομένων έρχονται στο φως της δημοσιότητας καθημερινά, προκαλώντας την έντονη ανησυχία των πολιτών. Η ψηφιοποίηση πολλών δραστηριοτήτων της καθημερινότητας του σύγχρονου ατόμου, οι αυξημένες δυνατότητες αποθήκευσης μεγάλου όγκου δεδομένων και τα ισχυρά μέσα επεξεργασίας που υπάρχουν διαθέσιμα σήμερα, καθιστούν τη διαρροή προσωπικών δεδομένων σημαντική απειλή για την ασφάλεια και την ευημερία των πολιτών. Η έλλειψη προστασίας της ιδιωτικότητας και οι αρνητικές συνέπειες που προκύπτουν από την καταχρηστική εκμετάλλευση των προσωπικών δεδομένων, απασχολεί όλο και περισσότερο τους σύγχρονους πολίτες, οι οποίοι νιώθουν ανίκανοι να ελέγξουν πού διακινούνται και με ποιόν τρόπο χρησιμοποιούνται τα προσωπικά τους δεδομένα. Το γεγονός αυτό έχει άμεσες επιπτώσεις στην εμπιστοσύνη των πολιτών προς τις τεχνολογίες της Πληροφορικής και αποτελεί εμπόδιο στην ανάπτυξη και διάδοση εφαρμογών ηλεκτρονικών δραστηριοτήτων.Από την άλλη πλευρά, οι δυνατότητες μαζικής συλλογής προσωπικών δεδομένων από τις όλο και αυξανόμενες ηλεκτρονικές δραστηριότητες των πολιτών, ανοίγει νέες ευκαιρίες αξιοποίησης των δεδομένων αυτών, τόσο προς όφελος των εταιρειών, όσο και προς όφελος του ίδιου του πολίτη, ο οποίος έχει πλέον την δυνατότητα να μελετήσει την ίδια του τη συμπεριφορά και τις συνήθειές του και να εξάγει χρήσιμα συμπεράσματα από τα δεδομένα αυτά. Επιπλέον, η δυνατότητα χρήσης των δεδομένων των χρηστών για την αποτελεσματικότερη εξατομίκευση των υπηρεσιών που τους παρέχονται αποτελεί σημαντικό παράγοντα βελτίωσης των παρεχόμενων υπηρεσιών σήμερα.Για τους παραπάνω λόγους, καθίσταται κρίσιμη η ανάπτυξη σύγχρονων συστημάτων προστασίας της ιδιωτικότητας, τα οποία θα ενισχύουν την σωστότερη και αποδοτικότερη αξιοποίηση των προσωπικών δεδομένων, μειώνοντας τις πιθανότητες διαρροής και των κινδύνων που αυτή ενέχει.Η οικονομική διάσταση της ιδιωτικότητας (Economics of Privacy) αποτελεί ένα σύγχρονο και ιδιαίτερα επίκαιρο αντικείμενο έρευνας. Η επεξεργασία προσωπικών δεδομένων επιφέρει σημαντικά κέρδη στην αγορά σήμερα, αλλά ταυτόχρονα κρύβει σημαντικούς κινδύνους για την ιδιωτικότητα των πολιτών, με σημαντικά κόστη, σχετικά τόσο με την ασφάλεια όσο και με την οικονομία. Ταυτόχρονα, ο πολίτης δεν λαμβάνει κανένα μέρος από τα κέρδη των εταιρειών από την εκμετάλλευση των προσωπικών του δεδομένων. Για τους παραπάνω λόγους, ενισχύεται η ιδέα ότι ο πολίτης έχει το δικαίωμα να γνωρίζει και να ελέγχει τους αποδέκτες και τις χρήσεις των προσωπικών του δεδομένων, καθώς και να αποζημιώνεται για την χρήση τους. Η παρούσα διδακτορική έρευνα περιλαμβάνει τη διερεύνηση των τρόπων αξιοποίησης και προστασίας προσωπικών δεδομένων προς όφελος των κατόχων τους, προσφέροντάς τους τον έλεγχο της διακίνησης των προσωπικών τους πληροφοριών, καθώς και οφέλη από την χρήση τους στις συναλλαγές τους. Βασική αρχή της έρευνας είναι η ιδέα ότι τα προσωπικά δεδομένα των πολιτών οφείλουν να παραμένουν στον έλεγχο των ίδιων των κατόχων τους, με συνέπεια αυτοί να παραμένουν ενήμεροι για τους σκοπούς, αλλά και για τους τρόπους που αυτά χρησιμοποιούνται. Στόχος είναι η δημιουργία ενός δίκαιου, ασφαλούς και νόμιμου τρόπου απόκτησης πρόσβασης και αξιοποίησης των προσωπικών δεδομένων των πολιτών. Άλλωστε, ο σκοπός της προστασίας της ιδιωτικότητας δεν είναι να αποκλειστεί η πρόσβαση σε κάθε είδους προσωπικά δεδομένα, αλλά να επιτευχθεί η πρόσβαση στα κατάλληλα δεδομένα με ελεγχόμενο τρόπο.