Novel Perspectives on Physical Layer Security and Privacy in Wireless Communications

Advanced analysis of wireless signals can tell much more than one would expect. Even systems deemed “secure” in the classical sense might reveal sensitive information, such as users’ identities or current locations. The computing capability of modern platforms is enabling applications that have long been considered impractical or computationally infeasible. In this dissertation, we show several classes of attacks that, exploiting different features of Bluetooth and Wi-Fi systems, can undermine people’s privacy through device re-identification and device-free localization. To this end, we present: (i) different implementations of a Bluetooth sniffer to monitor all types of Bluetooth traffic in real-time; (ii) a general framework to disrupt unauthorized device-free localization in Wi-Fi without hindering the correct operation of Wi-Fi networks. Our discussion is supported by empirical results obtained using both commercial devices and software-defined radios, without the need for other specialized hardware that may limit the replicability of our results.

Sicurezza e privacy sono temi fondamentali in ogni ambito delle telecomunicazioni la cui definizione evolve di pari passo con la tecnologia disponibile. Nel caso specifico delle comunicazioni wireless, nuove tecniche di analisi del segnale radio (spesso supportate da piattaforme di calcolo parallelo) dimostrano che anche sistemi ritenuti “sicuri” in senso classico possono in realtà rivelare informazioni sensibili come l’identità o la posizione degli utenti. In questa tesi presentiamo alcuni possibili attacchi alla privacy degli utenti basati sulle tecnologie Bluetooth e Wi-Fi, proponendo anche contromisure attuabili. In particolare si dimostra: (i) che è possibile catturare tutto il traffico Bluetooth in tempo reale, re-identificando i dispositivi anche in giorni diversi; (ii) che esistono diversi modi per impedire la localizzazione di utenti basata su tecniche di Wi-Fi sensing, senza tuttavia interrompere le trasmissioni Wi-Fi legittime. Tutti i risultati presentati in questa tesi sono ottenuti tramite esperimenti effettuati sia con dispositivi commerciali che con prototipi basati su software-defined radio.