Smartphones und Tablets sind heute zentrale Bestandteile unseres privaten und beruflichen Alltags. Diese Geräte sind in eine Vielzahl von Internetdiensten eingebettet und ermöglichen Anwendungen den Zugriff auf und die Verarbeitung von sicherheits- und datenschutzkritischen Informationen. Eine Vielzahl von Sensoren, angefangen bei Kameras und Mikrofonen bis hin zu Geopositions- und Beschleunigungssensoren, erlauben diesen Anwendungen und den dazugehörigen Internetdiensten tiefe Einblicke in das Nutzerverhalten. In vielen Branchen gelten Smartphones und Tablets zudem als wichtige Arbeitsmittel.

Es ist daher kaum überraschend, dass Smartphones und Tablets heute ein besonders beliebtes Ziel für Angreifer darstellen. Dementsprechend hat die Anzahl von bösartigen und den Datenschutz gefährdenden Anwendungen beständig zugenommen. Das Erkennen und Entschärfen von derartigem bösartigen Verhalten ist heute ein wesentlicher Schwerpunkt der Forschung im Bereich sicherer mobiler Systeme. Dem Betriebssystem Android wird dabei aufgrund seiner Popularität und seines Open-Source Charakters besondere Aufmerksamkeit gewidmet.

Die IT-Sicherheitsforschung hat die Architektur des Betriebssystems, bekannte Angriffsvektoren und Schwachstellen genauestens untersucht und eine Reihe von sinnvollen Sicherheitserweiterungen entwickelt. Trotz der unterschiedlichen Ziele dieser Erweiterungen basieren die meisten von ihnen auf spezifischen Modifikationen des Betriebssystems und seines Zugriffskontrollmodells. Diese Ansätze sind jedoch nicht generischer Natur und decken nur bestimmte Sicherheits- und Datenschutzprobleme ab.

Das Ziel dieser Dissertation ist es, durch die Entwicklung generischer und erweiterbarer Sicherheitsarchitekturen einen soliden Grundstein für spezifische Sicherheitserweiterungen zu legen. Dieser Ansatz erlaubt die Entwicklung und Integration von Sicherheitserweiterungen, ohne das Betriebssystem selbst verändern zu müssen. Um dieses Ziel zu erreichen, analysieren wir zunächst das \emph{digitale Ökosystem} von Smartphones und Tablets und identifizieren dessen inhärente Sicherheitsprobleme. Anschließend beschreiben wir, wie die Sicherheitsarchitektur von Android diese Probleme zu lösen versucht. Weiterhin untersuchen wir bekannte Sicherheitserweiterungen und erstellen auf Basis dieses Wissens eine Anforderungsanalyse für generische und erweiterbare systemzentrische Zugriffskontrollsysteme. Wir entwickeln zwei neuartige Sicherheitsarchitekturen, welche die Umsetzung von spezifischen Zugriffskontrollmodellen mittels Sicherheitspolicies und durch die Bereitstellung einer programmierbaren Schnittstelle ermöglichen. Anhand von vielfältigen Anwendungsfällen aus den Bereichen kontextbasierte Sicherheit, dynamische Verhaltensanalyse von Anwendungen und Isolation von Sicherheitsdomänen beschreiben wir die vielseitigen Vorzüge systemzentrischer und erweiterbarer Sicherheitsarchitekturen. Zuletzt stellen wir einen alternativen Ansatz vor, welcher die Umsetzung von Zugriffskontrollrichtlinien auf Anwendungsebene erlaubt und immer dann verwendet werden kann, wenn praktische Aspekte den Einsatz von systemzentrischen Sicherheitsarchitekturen verwehren.