[论文解读] MessageGuard: Retrofitting the Web with User-to-user Encryption

Scott Ruoti, Daniel Zappala+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 30, 2015

Internet Traffic Analysis and Secure E-voting参考文献 28被引用 4

一句话总结

MessageGuard 是一种系统，可为现有网站添加端到端的用户对用户加密，实现无需修改网站、浏览器或平台的客户端加密和解密。它在 94% 的 Alexa 排名前 50 个网站中实现了无缝集成，性能影响极小，并在用户研究中表现出高可用性。

ABSTRACT

Users today share a great deal of private information on the Web. While HTTPS protects this data during transmission, it does not protect data at rest, nor does it protect user data from the websites which store or transmit that data. These issues can be addressed with user-to-user encryption, an approach where data is encrypted and decrypted at the user's computer and is opaque to websites. In this paper we present MessageGuard, the first system that retrofits the Web with user-to-user encryption and is designed to work with all websites, in all browsers, on all platforms. We demonstrate that MessageGuard operates out-of-the-box on 47 of the Alexa top 50 sites, has minimal performance overhead, and is rated as highly usable by study participants.

研究动机与目标

• 解决超文本传输安全协议（HTTPS）之外网页上端到端数据保护的缺失问题。
• 实现跨所有网站、浏览器和平台的透明用户对用户加密。
• 在不修改现有网页基础设施或用户行为的前提下，确保强隐私保护。
• 评估大规模改造端到端加密的可行性、性能和可用性。

提出的方法

• 设计一种客户端加密层，可在不修改服务器端代码的情况下与网页应用集成。
• 使用基于浏览器的 JavaScript 在用户设备上处理加密和解密，确保数据在传输和存储过程中始终保持加密状态。
• 利用现有网页标准和协议，确保与所有现代浏览器和平台的兼容性。
• 实施一种密钥管理方案，使用户能够安全地共享加密密钥，而无需依赖网站。
• 采用插件或扩展架构，实现与现有网站的透明集成。
• 通过在真实网站上部署以及对参与者进行可用性测试来验证系统。

实验结果

研究问题

• RQ1 是否可以在不修改网站或浏览器的前提下，将端到端的用户对用户加密 retrofitted 到现有网站上？
• RQ2 在各种网页应用中添加客户端加密会带来多大的性能开销？
• RQ3 该系统在真实场景中对非技术用户而言有多高的可用性？
• RQ4 该系统在架构各异的流行网站上能够实现多大程度的可扩展性？

主要发现

• MessageGuard 在 Alexa 排名前 50 个网站中的 47 个上可开箱即用，表现出广泛的兼容性。
• 该系统带来的性能开销极小，对页面加载时间或用户交互无显著影响。
• 用户研究参与者对 MessageGuard 的可用性评价很高，表明其具备强大的实际应用潜力。
• 通过确保数据仅在用户设备上加密和解密，系统维持了端到端的安全性，网站和中间人无法访问数据。