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Bachelorarbeit

Eine sichere Schnittstelle zu Wearable Computers
Projekt Privacy in Stream Processing
Betreuer Dr. rer. nat. Christoph Stach
Prüfer PD Dr. rer. nat. habil. Holger Schwarz
Ende2017/01/31
Beschreibung

Ausgangssituation

Die sogenannten Wearable Computers (z.B. Smartglasses oder Smartwatches) nehmen immer mehr Einzug in unseren Alltag und verwirklichen dadurch Mark Weisers Vision vom Computer des 21. Jahrhunderts [16]. Speziell Smartwatches sagen Analysten ein starkes Wachstum voraus [8]. In Smartwatches sind eine Vielzahl an Sensoren verbaut, wie GPS Sensoren, Beschleunigungssensoren oder Pulsmesser, wodurch sie sich als Fitnesstrainer fürs Handgelenk eignen [1]. Neben dieser eher spielerischen Nutzung der Geräte, können sie auch im mHealth-Bereich eingesetzt werden und so Behandlungskosten reduzieren sowie gesundheitliche Probleme frühzeitig erkennen [7]. Meist muss hierfür die Smartwatch mit einem Smartphone gekoppelt werden, auf dem dann die Sensorwerte der Smartwatch verarbeitet werden. Für Android-basierte Geräte stellt Google mit Android Wear [5] eine Schnittstellen-Software zur Entwicklung von Apps für Smartwatches zur Verfügung.


Entwickler sehen sich dennoch mit einer Vielzahl an Problemen konfrontiert. Zwei der größten Schwierigkeiten liegen aktuell in der Interoperabilität [4], da für jede App eine spezielle Sende-App für die Smartwatch und eine Empfangs-App für das Smartphone geschrieben werden muss, und in der Gewährleistung eines sicheren Umgangs mit den privaten Gesundheitsdaten [2]. Die Lösung dieser Probleme würde zu einer gesteigerten Akzeptanz seitens der Entwickler und der Anwender führen.

Ziel und Aufgabenstellung

Im Rahmen dieser Arbeit soll daher unter Verwendung von Android Wear eine universelle Schnittstelle zwischen einem Smartphone und einer Smartwatch realisiert werden, die es Anwendern erlaubt, die Verwendung ihrer Daten beliebig einschränken zu können. Zu diesem Zweck soll auf die Privacy Management Platform (PMP) [9, 11, 12, 10] sowie den Secure Data Container (SDC) [13, 14] zurückgegriffen werden, um sichere Schnittstellen zwischen Datenprovidern und Apps zu definieren.


Die zu entwickelnde Schnittstelle soll als PMP-Ressource entworfen werden und (mindestens) einen Sensor der Smartwatch auslesen und die Werte Apps zur Verfügung stellen (vgl. Sensor Dashboard [6]). Des Weiteren muss eine App entwickelt werden, die die Sensorwerte auf einem Smartphone verarbeitet und die Analyseergebnisse auf der Smartwatch anzeigt.

Zu bearbeitende Teilaufgaben

  • Analyse bestehender Schnittstellen zu Wearable Computers (Adopted GATT Profiles [3], Terminal I/O Profile [15] und Android Wear [5])
  • Entwurf einer Schnittstelle zwischen einer Smartwatch und einem Smartphone
  • Implementierung der Schnittstelle als PMP-Ressource
  • Implementierung einer Beispielanwendung
  • Evaluation der Arbeit
  • Vorstellung der Ergebnisse in einem wissenschaftlichen Vortrag

Literatur

[1] ALTENHOFF, B., VAIGNEUR, H., AND CAINE, K. One Step Forward, Two Steps Back: The Key to Wearables in the Field is the App. In Proceedings of the 9th International Conference on Pervasive Computing Technologies for Healthcare (2015), PervasiveHealth ’15, pp. 241–244.
[2] AUSTEN, K. The Trouble with Wearables. Nature 525, 7567 (2015), 22–24.
[3] BLUETOOTH SIG, INC. Adopted Specifications, 2016.
[4] CHAN, M., ESTÈVE, D., FOURNIOLS, J.-Y., ESCRIBA, C., AND CAMPO, E. Smart Wearable Systems: Current Status and Future Challenges. Artificial Intelligence in Medicine 56, 3 (2012), 137–156.
[5] GOOGLE INC. Android Wear, 2016.
[6] LEHTIMAEKI, J. Sensor Dashboard. Google Play, 2015.
[7] MARTIN, D., VICENTE, O., VICENTE, S., BALLESTEROS, J., AND MAYNAR, M. I Will Prescribe You an App. In Proceedings of the 2014 Summer Simulation Multiconference (2014), SummerSim ’14, pp. 58:1–58:8.
[8] O’DONNELL, B. The Slow Build: Smart Wearables Forecast, 2014-2020. Market analysis, technalysis Research, 2015.
[9] STACH, C. How to Assure Privacy on Android Phones and Devices? In Proceedings of the 2013 IEEE 14th International Conference on Mobile Data Management (2013), MDM ’13, pp. 350–352.
[10] STACH, C. Privacy_Management_Platform: Privacy Management Platform for Android 6.0, 2015.
[11] STACH, C., AND MITSCHANG, B. Privacy Management for Mobile Platforms – A Review of Concepts and Approaches. In Proceedings of the 2013 IEEE 14th International Conference on Mobile Data Management (2013), MDM ’13, pp. 305–313.
[12] STACH, C., AND MITSCHANG, B. Design and Implementation of the Privacy Management Platform. In Proceedings of the 2014 IEEE 15th International Conference on Mobile Data Management (2014), MDM ’14, pp. 69–72.
[13] STACH, C., AND MITSCHANG, B. Der Secure Data Container (SDC) - Sicheres Datenmanagement für mobile Anwendungen. Datenbank-Spektrum 15, 2 (2015), 109–118.
[14] STACH, C., AND MITSCHANG, B. The Secure Data Container: An Approach to Harmonize Data Sharing with Information Security. In Proceedings of the 2016 IEEE 17th International Conference on Mobile Data Management (2016), MDM ’16.
[15] STOLLMANN. Terminal I/O Profile. Client Implementation Guide, Stollmann Entwicklungs- und Vertriebs-GmbH, 2015.
[16] WEISER, M. The Computer for the 21st Century. Scientific American 265, 3 (1991), 94–104.