Sichere Datenübertragung mit Ultraschall am Handy

FH St. Pölten entwickelt neue Methode
zur Nahfeldkommunikation

Durch das Internet-of-Things (IoT) kommunizieren zunehmend mehr Geräte
miteinander. Ultraschallkommunikation ist eine völlig neue Methode für den
Datenaustausch zwischen IoT-Geräten sowie Mobiltelefonen. Die Kommunikation ist
unhörbar und benötigt nur ein Minimum an Hardware, nämlich Mikrofon und
Lautsprecher. Forscher der Fachhochschule St. Pölten haben nun ein erstes
offenes Kommunikationsprotokoll samt Open-Source-Entwicklungs-Kit für
Ultraschallkommunikation mit dem Namen SoniTalk entwickelt. Die Technik ist frei
verfügbar und setzt im Gegensatz zu ähnlichen Technologien ihren Schwerpunkt auf
Sicherheit und Datenschutz. So ermöglicht SoniTalk den Nutzerinnen und Nutzern
frei zu entscheiden, in welchen Fällen welche Apps und Geräte mit Ultraschall
kommunizieren dürfen.

Die Vernetzung von Geräten im Alltag und in Unternehmen nimmt stetig zu.
Ultraschallkommunikation ist eine bisher wenig beachtete, aber vielversprechende
Technologie für Ad-hoc-Datenaustausch, Nahfeldkommunikation und als Kanal zur
sicheren Authentifizierung von Geräten und Personen.

“Ansätze zur Ultraschallkommunikation wurden bereits von einzelnen Firmen
entwickelt, die Technik ist aber im Copyright der Firmen und wirft teilweise
Fragen bezüglich des Schutzes der Privatsphäre der Userinnen und User auf. Ein
offenes Protokoll war daher dringend notwendig, um sichere Kommunikation zu
gewährleisten und die Privatsphäre zu schützen”, sagt Matthias Zeppelzauer,
Senior Researcher am Institut für CreativeMedia/Technologies der FH St. Pölten.

Frei verfügbare Technik und besserer Datenschutz

Er hat gemeinsam mit seinen Kollegen Alexis Ringot und Florian Taurer mit
SoniTalk ein solches offenes und transparentes Kommunikationsprotokoll für die
Datenübertragung mittels Ultraschall (Data-over-Sound) entwickelt. SoniTalk ist
als Open-Source frei verfügbar. Das gleichnamige Software-Development-Kit hinter
SoniTalk wurde mittels Java für Android umgesetzt und ermöglicht das Senden und
Empfangen beliebiger Daten im Ultraschallfrequenzbereich. SoniTalk stellt damit
eine kostengünstige Alternative zu Bluetooth und anderen funkbasierten
Kommunikationstechniken wie RFID (Radio-frequency identification) und NFC (Near
Field Communication) dar.

“Wir haben SoniTalk nach dem Grundsatz –Privacy-by-Design– entwickelt. Das
bedeutet, dass Mechanismen zum Schutz der Privatsphäre bereits beim Design des
Systems berücksichtigt werden. Sonitalk gibt Userinnen und Usern volle Kontrolle
darüber, was von welcher App gesendet werden darf, und hilft so, die eigene
Privatsphäre zu schützen”, erklärt Zeppelzauer.

Vorläuferprojekt Ultraschallfirewall und juristische Überlegungen

Mobiltelefone und Tablets können durch sogenanntes Audiotracking mittels
Ultraschall auch unbemerkt das Verhalten ihrer BenutzerInnen verfolgen – etwa
das Betrachten bestimmter Videos oder den Aufenthalt an bestimmten Räumen und
Plätzen. Vergangenes Jahr im Frühjahr haben Zeppelzauer und seine Kollegen die
von ihnen entwickelte App SoniControl veröffentlicht, mit der das akustische
Tracking blockiert werden kann. Derzeit wird die App weiterentwickelt, um sie
für Nutzerinnen und Nutzer noch attraktiver zu machen. Sie soll in Zukunft in
das SoniTalk-Protokoll integriert werden, um dort sichere Datenübertragung zu
gewährleisten.

Zwei Wiener Datenschutz- und IT-Juristen haben nach der Veröffentlichung von
SoniControl eine rechtliche Einordnung dieser Form des Trackings vorgenommen und
zu mehr Transparenz im Umgang mit der neuen Technik aufgerufen. Ein wesentlicher
Punkt sei die explizite Zustimmung der NutzerInnen zur Datenübertragung mittels
Ultraschall. Dies wird nun durch SoniTalk und das technische Protokoll dahinter
möglich.

Firmen gesucht: Nutzen für Industrie, Kunst und Alltag

SoniTalk ermöglicht neue Funktionen und Services für die Digitalisierung: So
ließe sich SoniTalk etwa zur Authentifikation und Verifikation von Daten und
Personen einsetzen, zum Verfolgen von Objekten in der Produktion (Asset
Tracking), zum Aufbau von lokalen Netzwerken (Ad-hoc Netzwerke), für mobile
Zahlungen und Geldtransfer, zur Gerätekopplung und zur Steuerung von Smart
Homes.

SoniTalk soll in naher Zukunft in ersten Industrie-4.0-Anwendungen in der Praxis
evaluiert werden. Derzeit entwickeln Zeppelzauer und seine Kolleginnen und
Kollegen einen dazu passenden Ultraschall-Beacon (eine Art Lautsprecher) für
ortsabhängige Dienste auf Basis von SoniTalk. Dieser soll als frei und offen
spezifizierte Hardware zur Verfügung gestellt werden.

Zielgruppe sind laut Zeppelzauer Firmen und Personen im Bereich der
IT-Sicherheit und Industrie 4.0, AnbieterInnen von Indoor-Navigations-Systemen
sowie von bargeld- und kontaktlosen Zahlsystemen, KünstlerInnen und Museen, die
Ausstellungen interaktiv gestalten wollen, sowie die Open-Source-Community.

Da die neue Technik als Open-Source verfügbar ist, kann sie von Interessierten
Entwicklerinnen, Entwicklern und Firmen adaptiert und verbessert werden. Auch
die ForscherInnen der FH St. Pölten wollen SoniTalk technisch weiterentwickeln
und suchen derzeit nach Firmen, die sich durch die neue Technologie einen
Vorteil verschaffen wollen.

Weiterführender Artikel zu Ultraschallkommunikation

Ein Artikel von Matthias Zeppelzauer zu den Risiken und Chancen von
Ultraschallkommunikation mit dem Titel “Data Over Sound” erschien in der Ausgabe
2019#4 der Zeitschrift Die Zeitschrift für Informations-Sicherheit.

https://www.kes.info/archiv/heft-archiv/jahrgang-2019/ausgabe-20194/

Projekt SoniTalk
Das Projekt SoniTalk wurde unterstützt von der Förderinitiative
netidee.
https://sonitalk.fhstp.ac.at/
https://www.netidee.at/sonitalk

Video zum Projekt

https://www.youtube.com/watch?v=QIdWeoSQ3mM#action=share

Fotos:

Screenshots der App, Credit: FH St. Pölten

Über die Fachhochschule St. Pölten

Die Fachhochschule St. Pölten ist Anbieterin praxisbezogener und
leistungsorientierter Hochschulausbildung in den sechs Themengebieten Medien &
Wirtschaft, Medien & Digitale Technologien, Informatik & Security,
Bahntechnologie & Mobilität, Gesundheit und Soziales. In mittlerweile 22
Studiengängen werden circa 3.200 Studierende betreut. Neben der Lehre widmet
sich die FH St. Pölten intensiv der Forschung. Die wissenschaftliche Arbeit
erfolgt zu den oben genannten Themen sowie institutsübergreifend und
interdisziplinär. Die Studiengänge stehen in stetigem Austausch mit den
Instituten, die laufend praxisnahe und anwendungsorientierte Forschungsprojekte
entwickeln und umsetzen.

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