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Code injection attacks like the one used in the high-profile 2017 Equifax breach, have become increasingly common, ranking at the top of OWASP’s list of critical web application vulnerabilities. The injection attacks can also target embedded applications running on processors like ARM and Xtensa by exploiting memory bugs and maliciously altering the program’s behavior or even taking full control over a system. Especially, ARM’s support of low power consumption without sacrificing performance is leading the industry to shift towards ARM processors, which advances the attention of injection attacks as well.
In this thesis, we are considering web applications and embedded applications (running on ARM and Xtensa processors) as the target of injection attacks. To detect injection attacks in web applications, taint analysis is mostly proposed but the precision, scalability, and runtime overhead of the detection depend on the analysis types (e.g., static vs dynamic, sound vs unsound). Moreover, in the existing dynamic taint tracking approach for Java- based applications, even the most performant can impose a slowdown of at least 10–20% and often far more. On the other hand, considering the embedded applications, while some initial research has tried to detect injection attacks (i.e., ROP and JOP) on ARM, they suffer from high performance or storage overhead. Besides, the Xtensa has been neglected though used in most firmware-based embedded WiFi home automation devices.
This thesis aims to provide novel approaches to precisely detect injection attacks on both the web and embedded applications. To that end, we evaluate JavaScript static analysis frameworks to evaluate the security of a hybrid app (JS & native) from an industrial partner, provide RIVULET – a tool that precisely detects injection attacks in Java-based real-world applications, and investigate injection attacks detection on ARM and Xtensa platforms using hardware performance counters (HPCs) and machine learning (ML) techniques.
To evaluate the security of the hybrid application, we initially compare the precision, scalability, and code coverage of two widely-used static analysis frameworks—WALA and SAFE. The result of our comparison shows that SAFE provides higher precision and better code coverage at the cost of somewhat lower scalability. Based on these results, we analyze the data flows of the hybrid app via taint analysis by extending the SAFE’s taint analysis and detected a potential for injection attacks of the hybrid application.
Similarly, to detect injection attacks in Java-based applications, we provide Rivulet which monitors the execution of developer-written functional tests using dynamic taint tracking. Rivulet uses a white-box test generation technique to re-purpose those functional tests to check if any vulnerable flow could be exploited. We compared Rivulet to the state-of-the-art static vulnerability detector Julia on benchmarks and Rivulet outperformed Julia in both false positives and false negatives. We also used Rivulet to detect new vulnerabilities.
Moreover, for applications running on ARM and Xtensa platforms, we investigate ROP1 attack detection by combining HPCs and ML techniques. We collect data exploiting real- world vulnerable applications and small benchmarks to train the ML. For ROP attack detection on ARM, we also implement an online monitor which labels a program’s execution as benign or under attack and stops its execution once the latter is detected. Evaluating our ROP attack detection approach on ARM provides a detection accuracy of 92% for the offline training and 75% for the online monitoring. Similarly, our ROP attack detection on the firmware-only Xtensa processor provides an overall average detection accuracy of 79%.
Last but not least, this thesis shows how relevant taint analysis is to precisely detect injection attacks on web applications and the power of HPC combined with machine learning in the control flow injection attacks detection on ARM and Xtensa platforms.
In den vergangenen Jahrzehnten hat es unübersehbar zahlreiche Fortschritte im Bereich der IT-Sicherheitsforschung gegeben, etwa in den Bereichen Systemsicherheit und Kryptographie. Es ist jedoch genauso unübersehbar, dass IT-Sicherheitsprobleme im Alltag der Menschen fortbestehen. Mutmaßlich liegt dies an der Komplexität von Alltagssituationen, in denen Sicherheitsmechanismen und Gerätefunktionalität sowie deren Heterogenität in schwer antizipierbarer Weise mit menschlichem Verständnis und Alltagsgebrauch interagieren. Um die wissenschaftliche Forschung besser auf Menschen und deren IT-Sicherheitsbedürfnisse auszurichten, müssen wir daher den Alltag der Menschen besser verstehen. Das Verständnis von Alltag ist in der Informatik jedoch noch unterentwickelt. Dieser Beitrag möchte das Forschungsfeld “Sicherheit in der Digitalisierung des Alltags” definieren, um Forschenden die Gelegenheit zu geben, ihre Anstrengungen in diesem Bereich zu bündeln. Wir machen dabei Vorschläge einerseits zur inhaltlichen Eingrenzung der informatischen Forschung. Andererseits möchten wir durch die Einbeziehung von Forschungsmethoden aus der Ethnografie, die Erkenntnisse aus der durchaus subjektiven Beobachtung des “Alltags” vieler einzelner Individuen zieht, zur methodischen Weiterentwicklung interdisziplinärer Forschung in diesem Feld beitragen. Die IT- Sicherheitsforschung kann dann Bestehendes gezielt für eine richtige Alltagstauglichkeit optimieren und neue grundlegende Sicherheitsfunktionalitäten für die konkreten Herausforderungen im Alltag entwickeln.
Das chinesische Zivilgesetzbuch wurde am 28. Mai 2020 verkündet, mit vielen Änderungen gegenüber der vorherigen Gesetzgebung. In diesem Zusammenhang ist das Leistungsstörungsrecht, das ein Kerngebiet des Schuldrechts ist, neu zu erfassen. Dies soll insbesondere anhand des deutschen Leistungsstörungsrechts und eines Vergleichs zwischen beiden geschehen. Die vorliegende Arbeit befasst sich daher mit einer Reihe grundlegender Fragen des chinesischen Leistungsstörungsrechts. So kann man sich über die Herkunft des chinesischen Vertragsrechts, seinen gegenwärtigen Stand, das rechtliche Regelsystem sowie die einschlägige Behandlung in der Rechtsprechung informieren.
A Comprehensive Comparison of Fuzzy Extractor Schemes Employing Different Error Correction Codes
(2023)
This thesis deals with fuzzy extractors, security primitives often used in conjunction with Physical Unclonable Functions (PUFs). A fuzzy extractor works in two stages: The generation phase and the reproduction phase. In the generation phase, an Error Correction Code (ECC) is used to compute redundant bits for a given PUF response, which are then stored as helper data, and a key is extracted from the response. Then, in the reproduction phase, another (possibly noisy) PUF response can be used in conjunction with this helper data to extract the original key.
It is clear that the performance of the fuzzy extractor is strongly dependent on the underlying ECC. Therefore, a comparison of ECCs in the context of fuzzy extractors is essential in order to make them as suitable as possible for a given situation. It is important to note that due to the plethora of various PUFs with different characteristics, it is very unrealistic to propose a single metric by which the suitability of a given ECC can be measured.
First, we give a brief introduction to the topic, followed by a detailed description of the background of the ECCs and fuzzy extractors studied. Then, we summarise related work and describe an implementation of the ECCs under consideration. Finally, we carry out the actual comparison of the ECCs and the thesis concludes with a summary of the results and suggestions for future work.
Was möchten Politikerinnen und Politiker mit dem Gesagten wirklich ausdrücken? Welchen spezifischen Zweck erfüllen bestimmte Worte im politischen Kontext?
In dieser Arbeit wird die sprachliche Signifikanz des Zusammenspiels von Frame-Semantik und Plastikwörtern im Kontext der Politik des 21. Jahrhunderts untersucht. Nach der Vorstellung dieser beiden Theorien werden grundlegende Definitionen aus der Frame-Semantik und der Forschung zu Plastikwörtern adaptiert, um das Vokabular in der politischen Kommunikation fachlich adäquat analysieren zu können. Für diese politolinguistische Analyse wurde eigenständig ein Untersuchungskorpus erstellt, das aus Reden und Redeanteilen von deutschen Politikerinnen und Politikern aus dem Zeitraum von 2005 bis 2020 besteht. Das Korpus umfasst Reden bzw. Redeanteile verschiedener Politikerinnen und Politiker. Die korpuslinguistische Analyse soll den Zusammenhang zwischen Frame-Semantik und Plastikwörtern in der Politik, sowie die dabei auftretenden sprachlichen Muster und Praktiken empirisch nachweisen. Hierzu wurde eine com-putergestützte Analyse mithilfe der Programmiersprachen Python und R durchgeführt.
Sprache in der Politik bietet einen relevanten Themenbereich der Sprachwissenschaft. Sie ist durch die Medien in der Gesellschaft omnipräsent und betrifft alle Bürgerinnen und Bürger. Aus diesem Grund ist die Bearbeitung dieses Fachgebietes von allgemeinem Interesse. Der kombinierte quantitative wie qualitative Einsatz von Frame-Semantik und Plastikwort-Forschung bei der Analyse eines politiksprachlichen Korpus stellt ein Forschungsdesiderat dar.
Macht und Legitimität der europäischen Argumentationszusammenhänge haben gelitten. Dennoch zählen Interessen und Ideen in Europa weiter nur dann, wenn sie als Argumente vorgebracht werden. Jenseits des Argumentierens ist Europa unregierbar. Zwei Fragen stehen im Zentrum des Bandes: Was meint Argumentieren? Wie lauten die Argumente Europas?
Mit Aristoteles und Wittgenstein entwickelt der erste Teil eine Methode zur Narration politischer Argumentationszusammenhänge. Der zweite Teil legt eine historische Sprachspieltopik von der Montanunion bis zum Green New Deal vor.
Das Buch ist gleichermaßen interessant für alle mit praktischem Interesse an der EU wie für alle mit sprachphilosophischem Interesse an der Politikwissenschaft.
In empirical research, scholars can choose between an exploratory causes-of-effects analysis, a confirmatory effects-ofcauses approach, or a mechanism-of-effects analysis that can be either exploratory or confirmatory. Understanding the choice between the approaches is important for two reasons. First, the added value of each approach depends on how much is known about the phenomenon of interest at the time of the analysis. Second, because of the specializations of methods, there are benefits to a division of labor between researchers who have expertise in the application of a given method. In this preregistered study, we test two hypotheses that follow from these arguments. We theorize that exploratory research is chosen when little is known about a phenomenon and a confirmatory approach is taken when more knowledge is available. A complementary hypothesis is that quantitative researchers opt for confirmatory designs and qualitative researchers for exploration because of their academic socialization. We test the hypotheses with a survey experiment of more than 900 political scientists from the United States and Europe. The results indicate that the state of knowledge has a significant and sizeable effect on the choice of the approach. In contrast, the evidence about the effect of methods expertise is more ambivalent.
Welche Typen von Lernaufgaben werden von Jugendlichen als interessant und bedeutsam wahrgenommen? Lassen sich positive Zusammenhänge zwischen Aufgabenmerkmalen und aufgabenbezogenem situationalem Interesse von Schülerinnen und Schülern herstellen? Diese Arbeit untersucht auf der Basis von Interessentheorien die Wirkung von Aufgabenmerkmalen auf situationales Interesse im Fach Geschichte. Aufgrund hauptsächlich normativ gesetzter geschichtsdidaktischer Vorschläge zur Lernaufgabengestaltung fehlt bislang ein empirisch überprüftes Klassifikationsschema zur Beschreibung von unterschiedlichen Aufgabenmerkmalen. Die vorliegende Studie stellt die Entwicklung eines Aufgabenkategoriensystems vor und untersucht den Zusammenhang zwischen Aufgabenmerkmalen und aufgabenspezifischem situationalem Interesse [Aufgabeninteressantheit (AI) und subjektive Bedeutsamkeit (SB)] von Lernenden. Als Aufgabenmerkmale ließen sich ‚Aufgabenschwierigkeit‘, ‚Offenheit der Aufgabenstellung‘ (Aufgabenstruktur), ‚Kognitive Anforderungen‘, ‚Lebensweltbezug‘, ‚Oberflächenmerkmale‘ (grafische Elemente) und ‚Aufgabenumfang‘ (Leseaufwand und Schreibaufwand) feststellen und wurden hinsichtlich AI und SB näher untersucht.
Es wurden insgesamt 801 bayerische Realschülerinnen und Realschüler (30 Klassen) der 9. Jahrgangsstufe dreimal innerhalb eines Zeitraums von zwei bis drei Wochen im Rahmen eines lernaufgabengesteuerten Unterrichts befragt.
Nach Überprüfung des Klassifikationsschemas zeigten multiple Regressionsanalysen, dass in den Einzelanalysen (Betrachtung der einzelnen Aufgabenmerkmale) AI vorwiegend durch schwierige Aufgaben, wenig strukturierte Aufgaben, Aufgaben mit hohen kognitiven Anforderungen sowie Aufgaben mit reiner Textdarstellung und hohem Lese- und Schreibaufwand vorhergesagt wurde, während SB nur durch Aufgaben mit Lebensweltbezug und Aufgaben mit hohem Leseaufwand prädiziert wurde. Betrachtet man die Gesamtmodelle (Aufnahme aller Aufgabenmerkmale ins Modell) unter Berücksichtigung von Multikollinearität, zeigten sich positive Effekte auf SB bei Aufgaben mit dem Erfordernis eines historischen Werturteils, das ein In-Beziehung-Setzen des historischen Geschehens mit der eigenen Gegenwart impliziert. Hinsichtlich AI und SB zeigten sich positive Effekte bei Aufgaben mit hohem Leseaufwand. Negative Effekte auf AI ließen sich bei schwierigen Aufgaben und Aufgaben mit hohem Schreibaufwand feststellen. Hinsichtlich AI und SB zeigten sich negative Effekte bei Aufgaben mit reiner Textdarstellung.
Der signifikant positive Einfluss von Aufgaben mit hohem Leseaufwand auf AI und SB deutet auf einen Prädiktor hin, der Ansätze für Nachfolgestudien im Fach Geschichte bietet. Da besonders die Lesekompetenz eine Voraussetzung und Teil historischer Kompetenz darstellt, sollte z. B. auf die Textschwierigkeit mehr Aufmerksamkeit gerichtet werden. Auch die Ergebnisse zum Schreibaufwand weisen auf Untersuchungsansätze hin, welche Aufgabenkonstruktionen mit dem Erfordernis historischer Werturteile betreffen.
Looking at what Geographers do – Empirische Beiträge zur Wissenschaftsbeobachtung in der Geographie
(2022)
The research interest of this doctoral thesis addresses the academic practice of German-speaking geography. It is thus both a "meta-geographical" thesis in the sense of disciplinary science research and a social-geographical thesis that examines how scientists interact with each other as social actors in the academic field. In this dissertation, a total of five scientific articles are presented. All contributions examine German-language geography from a scientometric perspective. The unifying aspect of this work is not the one major research question, but the research object and the methodological perspective taken. The work is divided into two parts: Based on bibliometric data research and network analysis, the first part is dealing with the question of the unity of geography (papers 1-3) and paradigm evolution exemplified by the new cultural geography (paper 4). The second part deals with gender inequalities in geography. Here, one scientific article (paper 5) is presented and put into context. The focus is on gender differences in scientific practices at geographic conferences.
Empathie – häufig verstanden als die Fähigkeit, sich vorstellen und nachempfinden zu können, was in einer anderen Person vor sich gehen könnte (vgl. Wirtz 2013, S. 447) – ist ein Begriff, der im pädagogischen Schulalltag bedeutsam ist und zur Professionalisierung von Lehrkräften beiträgt. So ist Empathie beispielsweise essenziell für die Gestaltung sozialer Interaktionen (vgl. Baron-Cohen & Wheelwright 2004, S. 163), die Qualität der Interaktion zwischen Lehrenden und Lernenden (vgl. Warren 2013, S. 6), deren Vertrauensverhältnis (vgl. Gassner 2006, S. 8) und die Lehrer/-innen-Schüler/-innen-Beziehung (vgl. Liekam 2004, S. 21). Über welches subjektive Verständnis des Empathiebegriffs verfügen jedoch Lehrpersonen selbst? Für wie wichtig erachten sie es, dass Lehrkräfte empathisch sind und warum? Was macht aus ihrer Sicht eine empathische Lehrkraft aus, welche Faktoren werden als empathiefördernd bzw. empathiehemmend empfunden und welche Begründungslinien führen sie für die Einschätzung ihrer eigenen Empathiefähigkeit bzw. der von KollegInnen an? Ergebnisse einer qualitativen Inhaltsanalyse von Expertinneninterviews mit österreichischen Grundschullehrkräften legen strukturiert subjektive Empathiedefinitionen von Lehrpersonen dar, fassen Begründungslinien für die Wichtigkeit einer empathischen Lehrperson im Schulalltag zusammen, beschreiben empathisch eingestufte Ausdrucksweisen und Grundhaltungen der befragten Lehrpersonen und identifizieren subjektive Förder- und Hemmfaktoren auf Empathie. Weitere Aspekte im Empathiebewusstsein von Lehrpersonen werden vorgestellt sowie Veränderungen im Empathiebewusstsein von Lehrkräften aufgrund von Expertise und Berufserfahrung herausgearbeitet. Diese Arbeit leistet einen Beitrag zur Grundlagenforschung und Empathiediskussion im bildungswissenschaftlichen wie grundschulpädagogischen und -didaktischen Feld. Erkenntnisse könnten für die Lehramtsausbildung sowie die Weiterbildung von Pädagoginnen und Pädagogen bedeutsam sein und neue Impulse liefern, beispielsweise was die Forcierung sozialer Kompetenzen betrifft.