デバイスの指紋

デバイスフィンガープリントまたはマシンフィンガープリントは、識別の目的でリモートコンピューティングデバイスのソフトウェアとハードウェアについて収集された情報です。この情報は通常、フィンガープリントアルゴリズムを使用して簡単な識別子に統合されます。ブラウザフィンガープリントは、デバイスのWebブラウザとのやり取りによって特に収集された情報です。 ^[1]^{: 1}

デバイスフィンガープリントは、永続的なクッキー（およびゾンビクッキー）がブラウザで読み取られたり保存されたりできない場合、クライアントのIPアドレスが隠されている場合、または同じデバイスで別のブラウザに切り替えた場合でも、個々のデバイスを完全にまたは部分的に識別するために使用できます。^{[2]これにより、サービスプロバイダーは、}個人情報の盗難やクレジットカード詐欺を検出して防止できる可能性があります。^[3]^{: 299}^[4]^[5]^[6]また、個人の閲覧履歴の長期記録をコンパイルする（およびターゲット広告を配信する）こともできます。 ^[7]^{: 821}^[8]^{: 9}^[9]^{: 8}^[10]^{: 547}追跡を回避しようとしている場合でも、これはインターネットプライバシー擁護者にとって大きな懸念事項です。^[11]

歴史

ウェブ解析サービスでは、実際の人間のウェブトラフィックを測定し、さまざまなクリック詐欺を排除するために、ウェブブラウザの基本設定情報を長い間収集してきました。1990年代後半に導入されて以来、クライアントサイドスクリプトは徐々に多様な情報を収集できるようになり、一部のコンピュータセキュリティ専門家は、2003年には早くもウェブブラウザが提供する一括パラメータ抽出の容易さについて不満を述べ始めていました。^[12]

2005年、カリフォルニア大学サンディエゴ校の研究者は、 TCPタイムスタンプを使用してデバイスのクロックスキューを推定し、その結果、デバイスのハードウェアフィンガープリントをリモートで取得する方法を示しました。 ^[13]

2010年、電子フロンティア財団は、訪問者がブラウザフィンガープリントをテストできるウェブサイトを立ち上げました。^[14] 470,161個のフィンガープリントのサンプルを収集した後、ブラウザフィンガープリントから少なくとも18.1ビットのエントロピーが得られると測定しました。 ^[15]しかし、これはキャンバスフィンガープリントの進歩以前のことで、キャンバスフィンガープリントはさらに5.7ビットを追加すると主張しています。

2012年、カリフォルニア大学サンディエゴ校の研究者であるキートン・モワリーとホヴァフ・シャチャムは、 HTML5のキャンバス要素を使ってウェブブラウザのデジタル指紋を作成する方法を示しました。 ^[16]^[17]

2013年には、 Alexaのトップ10,000サイトのうち少なくとも0.4％が、いくつかの既知のサードパーティによって提供されたフィンガープリンティングスクリプトを使用していることが判明しました。^[10]^{: 546}

2014年、Alexaのトップ10,000サイトのうち5.5%が、合計20のドメインから提供されるキャンバスフィンガープリンティングスクリプトを使用していることが判明しました。スクリプトの圧倒的多数（95%）はAddThisによって提供されており、AddThisはその年の1月から、一部のクライアントに知られることなくキャンバスフィンガープリンティングの使用を開始しました。^[18]^{: 678}^[19]^[16]^[20]^[4]

2015年に、ブラウザフィンガープリンティングを防ぐ機能がFirefoxバージョン41で導入されましたが^[21] 、それ以降は実験段階にとどまり、デフォルトでは開始されていませんでした。^{[22]同じ年に、}Disconnect Mobileが公開したリストにあるサードパーティのドメインからのスクリプトをブロックすることで、プライベートブラウジング中のトラッキングを防ぐEnhanced Tracking Protection
という機能がFirefoxバージョン42で導入されました^[23]。

WWDC 2018 でAppleは、 macOS MojaveのSafariは「ユーザーがウェブを閲覧する際に簡略化されたシステム情報を提示し、システム構成に基づいてユーザーが追跡されるのを防ぐ」と発表した。 ^[24]

2019年、Firefoxバージョン69以降では、非プライベートブラウジング中もすべてのユーザーに対して強化されたトラッキング防止がデフォルトでオンになっています。 ^[25]この機能は2015年にプライベートブラウジングを保護するために初めて導入され、その後2018年にオプトイン機能として標準ブラウジングに拡張されました。

多様性と安定性

デバイスフィンガープリントのコンセプトの動機は、人間の指紋の法医学的価値に由来しています。

時間の経過とともに指紋によってデバイスを一意に識別するには、指紋が十分に多様で、かつ十分に安定している必要があります。実際には、多様性も安定性も完全には達成できず、一方を改善すると他方に悪影響を与える傾向があります。たとえば、追加のブラウザ設定をブラウザ指紋に同化させると、通常は多様性は高まりますが、ユーザーがその設定を変更するとブラウザ指紋も変更されるため、安定性も低下します。^[1]^{: 11}

ある程度の不安定性は、部分的に異なっていてもおそらく同じデバイスに属している可能性のある指紋をリンクすることで補うことができます。これは、単純なルールベースのリンクアルゴリズム（たとえば、時間の経過とともに増加するブラウザバージョンのみが異なる指紋をリンクする）または機械学習アルゴリズムによって実現できます。^[26]

エントロピーは多様性を測定するいくつかの方法の 1 つです。

識別情報のソース

デバイスにローカルにインストールされたアプリケーションは、デバイスのソフトウェアとハードウェアに関する大量の情報を収集できます。これには、マシンのハードウェアに割り当てられたMAC アドレスやシリアル番号などの一意の識別子が含まれることがよくあります。実際、デジタル著作権管理を採用しているプログラムは、デバイスを一意に識別する目的でこの情報を使用します。

識別情報を収集して共有するように設計されていない場合でも、ローカルアプリケーションは、対話するリモートパーティに識別情報を意図せず公開する可能性があります。最も顕著な例は Web ブラウザーです。Web ブラウザーは、リモート識別を可能にするほどの多様で安定した情報を公開することが証明されています。§ ブラウザーフィンガープリントを参照してください。

データの送信に使用されるプロトコルを活用することで、アプリケーション層の下で多様で安定した情報も収集できます。OSIモデル層別に分類すると、フィンガープリンティングに利用できるプロトコルの例は次のとおりです。

OSIレイヤー7: SMB、FTP、HTTP、Telnet、TLS/SSL、DHCP ^[27]
OSI レイヤー 5: SNMP、NetBIOS
OSI レイヤー 4: TCP ( TCP/IP スタックフィンガープリントを参照)
OSI レイヤ 3: IPv4、IPv6、ICMP、IEEE 802.11 ^[28]
OSIレイヤー2: CDP ^[29]

パッシブフィンガープリンティング技術では、フィンガープリンティング者がターゲットデバイスから発信されたトラフィックを観察するだけで済みますが、アクティブフィンガープリンティング技術では、フィンガープリンティング者がターゲットデバイスへの接続を開始する必要があります。後者が開始した接続を介してターゲットデバイスとのやり取りを必要とする技術は、セミパッシブと呼ばれることもあります。^[13]

ブラウザのフィンガープリント

ウェブブラウザから多様で安定した大量の情報を収集できるようになったのは、1990年代後半に導入されたクライアントサイドのスクリプト言語のおかげです。今日では、FingerprintJS、ImprintJS、ClientJSなど、オープンソースのブラウザフィンガープリンティングライブラリがいくつかあり、その中でFingerprintJSは最も頻繁に更新されており、ImprintJSやClientJSに大きく取って代わっています。^[30]

ブラウザ版

ブラウザは、User-Agent リクエストヘッダーで、名前とバージョン、および互換性情報を提供します。^[31]^[32]これはクライアントによって自由に提供されるステートメントであるため、そのアイデンティティを評価する際に信頼すべきではありません。代わりに、ブラウザの種類とバージョンは、その動作の癖を観察することで推測できます。たとえば、HTTP ヘッダーフィールドの順序と数は、各ブラウザファミリに固有です^[33]^{: 257}^[34]^{: 357}また、最も重要なのは、各ブラウザファミリとバージョンがHTML5、^[9]^{: 1}^[33]^{: 257} CSS ^[35]^{: 58}^[33]^{: 256}およびJavaScriptの実装が異なります。^[10]^{: 547,549-50}^[36]^{: 2}^[37]^[38]このような違いは、JavaScript を使用してリモートでテストできます。パーサーの動作のハミング距離の比較は、大部分のブラウザバージョンを効果的にフィンガープリントし、区別することが示されている^[9]^{: 6}

ブラウザ拡張機能

ブラウザ固有の拡張機能やプラグインの組み合わせを、直接フィンガープリントに追加することができます。 ^[10]^{: 545}拡張機能は、他のブラウザ属性の動作を変更する可能性があり、ユーザーのフィンガープリントにさらなる複雑さを追加します。^[39]^{: 954}^[40]^{: 688}^[8]^{: 1131}^[41]^{: 108} Adobe Flash プラグインとJavaプラグインは、廃止される前はユーザー情報にアクセスするために広く使用されていました。^[34]^{: 3}^[10]^{: 553}^[38]

ハードウェアのプロパティ

ユーザーエージェントは、HTTPヘッダーで電話機のモデルなどのシステムハードウェア情報を提供する場合があります。 ^[41]^{: 107}^[42]^{: 111}ユーザーのオペレーティングシステム、画面サイズ、画面の向き、ディスプレイのアスペクト比に関するプロパティも、 JavaScriptを使用してCSSメディアクエリの結果を観察することで取得できます。^[35]^{: 59-60}

閲覧履歴

フィンガープリンティング装置は、CSSセレクタを使用してJavaScriptでリストを照会することで、ブラウザが以前に訪問したサイトをリスト内で特定することができた:visited。^[43]^{: 5}通常、50の人気ウェブサイトのリストがあれば、一意のユーザー履歴プロファイルを生成し、ユーザーの興味に関する情報を提供するのに十分であった。^[43]^{: 7,14}しかし、その後ブラウザはこのリスクを軽減した。^[44]

フォントメトリクス

文字の境界ボックスは、アンチエイリアスとフォントヒントの設定に基づいてブラウザ間で異なり、JavaScriptで測定できます。^[45]^{: 108}

キャンバスとWebGL

キャンバスフィンガープリンティングは、WebGLがブラウザで2Dおよび3Dグラフィックスをレンダリングするために使用するHTML5キャンバス要素^{[46]を使用して、インストールされている}グラフィックスドライバ、グラフィックスカード、またはグラフィックス処理装置(GPU)に関する識別情報を取得します。キャンバスベースの技術は、インストールされているフォントを識別するためにも使用できます。^[42]^：110さらに、ユーザーがGPUを持っていない場合は、代わりにCPU情報をフィンガープリンティング装置に提供することができます。

キャンバスフィンガープリントスクリプトは、まず指定されたフォント、サイズ、背景色のテキストを描画します。次に、ユーザーのブラウザーによってレンダリングされたテキストのイメージが、ToDataURL Canvas API メソッドによって復元されます。ハッシュされたテキストエンコードデータがユーザーのフィンガープリントになります。^[18]^[17]^{: 2-3,6}キャンバスフィンガープリントメソッドは、5.7 ビットのエントロピーを生成することが示されています。この手法はユーザーの GPU に関する情報を取得するため、得られる情報エントロピーは、画面解像度や JavaScript 機能などの以前のブラウザーフィンガープリント手法のエントロピーと「直交」しています。^[17]

ハードウェアベンチマーク

ベンチマークテストは、さまざまな単純なアルゴリズムや暗号化アルゴリズムを実行するために使用された CPU時間を比較することで、ユーザーのCPUがAES-NIまたはIntel Turbo Boostを使用しているかどうかを判断するために使用できます。^[47]^{: 588}

デバイスの実際のバッテリー状態に基づいて短期的なフィンガープリントを構築するBattery APIや^[48]^{: 256} 、またはユーザーのエントロピーに基づいて波形を生成するために呼び出すことができるOscillatorNodeなどの特殊なAPIも使用できます。^[49]^{: 1399}

デバイスのベンダーによって指定された暗号化ハッシュ関数であるデバイスのハードウェアIDを照会して、指紋を作成することもできます。^[42]^{: 109,114}

ブラウザフィンガープリンティングの緩和方法

ブラウザフィンガープリンティングの影響を軽減し、不要な追跡を防ぐことでユーザーのプライバシーを向上させるさまざまなアプローチが存在しますが、最新の Web ブラウザの豊富な機能を維持しながらフィンガープリンティングを防止できる究極のアプローチは存在しません。

簡素化された指紋認証を提供

ユーザーは、ブラウザのフォント、デバイスID、キャンバス要素のレンダリング、WebGL情報、ローカルIPアドレスなどの識別情報の利用可能性を最小限に抑えるWebブラウザを選択することで、指紋の採取可能性を下げようとするかもしれない。^[42]^{: 117}

2017年現在、Microsoft Edgeが最も指紋認証しやすいブラウザと考えられており、Firefox、Google Chrome、Internet Explorer、Safariがそれに続いています。^[42]^：114モバイルブラウザの中では、Google ChromeとOpera Miniが最も指紋認証しやすく、モバイルFirefox、モバイルEdge、モバイルSafariがそれに続いています。 ^[42]^：115

Torブラウザは、キャンバスやWebGL APIなどの指紋認証可能な機能を無効にし、指紋認証の試行をユーザーに通知します。^[18]

多様性を減らすために、Torブラウザはウェブページで利用できるウィンドウの幅と高さを任意のピクセル数にすることは許可せず、いくつかの指定された値のみを許可します。その結果、ウェブページはウィンドウボックス化され、ブラウザウィンドウよりもわずかに小さいスペースを埋めます。^[50]

偽の指紋を提供する

フィンガープリンターに公開される情報（例えばユーザーエージェント）の一部を偽装すると、多様性が減少する可能性があります。 ^[51]^{: 13}しかし、偽装された情報によって、実際のブラウザ情報よりも、そのような戦略を使用していない他のすべてのユーザーとユーザーを区別できる場合は、逆の結果も得られます。^[10]^{: 552}

サイト訪問ごとに情報を異なる方法で偽装することで、例えば、サウンドやキャンバスのレンダリングを少量のランダムノイズで乱すことで、安定性を低下させることができます。^[7]^{: 820,823}この技術は、2020年にBraveブラウザに採用されました。^[52]

スクリプトのブロック

サードパーティのドメイン、場合によってはファーストパーティのドメインから提供されるクライアントサイドのスクリプトを盲目的にブロックすると（JavaScriptを無効にするかNoScriptを使用するなど）、Webサイトが使用できなくなる場合があります。推奨されるアプローチは、追跡ドメインのブラックリストに含まれているか（ほとんどの広告ブロッカーが採用しているアプローチ）、過去の観察から追跡の意図が推測されるため（Privacy Badgerが採用しているアプローチ）、人々を追跡していると思われるサードパーティのドメインのみをブロックすることです。^[53]^[19]^[54]^[55]

複数のブラウザを使用する

同じマシン上の異なるブラウザは通常、異なるフィンガープリントを持ちますが、両方のブラウザがフィンガープリントに対して保護されていない場合、2つのフィンガープリントが同じマシンから発信されたものであると識別される可能性があります。^[56]

参照

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