Exposure Notification

Das Exposure Notification Framework (ENF; Vorlage:DeS; auch Google/Apple Exposure Notification, GAEN^[1]) ist ein von Apple und Google entwickeltes System, dessen Ziel die Reduzierung der Verbreitung von COVID-19 durch Contact-Tracing ist.^[2]^[3]^[4] Es stellt eine Programmierschnittstelle (API) bereit, über das offizielle Regierungsstellen wie Gesundheitsbehörden beziehungsweise von diesen beauftragte Dritte auf bereitgestellte Funktionen zugreifen können.^[3]^[5] Das ENF ist auf Betriebssystemebene in iOS und die Google-Play-Dienste eingebunden und ermöglicht den Austausch von Zufallsschlüsseln über Bluetooth Low Energy (BLE).^[6]

Funktionsweise

Die hier beschriebene Funktionsweise des ENF basiert auf den Spezifikationen zur Kryptografie in der Version 1.2.^[7]

Zu Beginn des Key Schedules wird ein Temporary Exposure Key ( $t e k_{i}$ ) – ein 16-Byte-Schlüssel – mit einem Cryptographic Random Number Generator (CRNG) generiert. Generierte $t e k_{i}$ wechseln täglich und umfassen jeweils $T E K R o l l i n g P e r i o d : = 144$ ca. zehn-minütige Zeitintervalle der Form $E N I n t e r v a l N u m b e r (z) = \frac{Z e i t s t e m p e l}{60 \times 10}$ mit Zeitangabe in Unixzeit. Die $t e k_{i}$ werden jeweils mit dem Startintervall $i = ⌞ \frac{E N I n t e r v a l N u m b e r (S t a r t z e i t p u n k t)}{T E K R o l l i n g P e r i o d} ⌟ \times T E K R o l l i n g P e r i o d$ assoziiert. Das ENF speichert die letzten 14 $t e k_{i}$ auf dem Endgerät ab.^[7]

Durch $R P I K_{i} = H K D F_{i} (t e k_{i}, N U L L, U T F 8 (^{'} E N - R P I K^{'}), 16)$ und $A E M K_{i} = H K D F_{i} (t e k_{i}, N U L L, U T F 8 (^{'} E N - A E M K^{'}), 16)$ ergeben sich die mit HKDF abgeleiteten Schlüssel Rolling Proximity Identifier Key ( $R P I K_{i}$ ) und Associated Encrypted Metadata Key ( $A E M K_{i}$ ). Für jedes der 144 zehn-minütigen Zeitintervalle können unter Verwendung des Advanced Encryption Standard (AES) durch $R P I_{i, j} = A E S_{128} (R P I K_{i}, P a d d e d D a t a_{j})$ Rolling Proximity Identifier ( $R P I_{i, j}$ ) gebildet werden. $P a d d e d D a t a_{j}$ besteht dabei aus $U T F 8 (^{'} E N - R P I^{'})$ , $0 x 000000000000$ sowie $E N I n t e r v a l N u m b e r (j)$ mit $j$ als Zeitpunkt der $R P I_{i, j}$ -Erzeugung. Der $R P I_{i, j}$ fließt dann als Initialisierungsvektor in die Verschlüsselung von Bluetooth-Daten wie der Protokollversion und Signalstärke mit AES im Counter Mode. Durch $A E M_{i, j} = A E S_{128} - C T R (A E M K_{i}, R P I_{i . j}, M e t a d a t e n)$ entsteht die Associated Encrypted Metadata ( $A E M_{i, j}$ ). $R P I_{i, j}$ und $A E M_{i, j}$ wechseln parallel zur zufälligen BLE MAC-Adresse.^[7]^[8]

Die entstandenen $R P I_{i, j}$ und $A E M_{i, j}$ werden in einem Broadcast via Bluetooth an Geräte in der Umgebung verschickt. Zudem empfängt das Endgerät selbst die $R P I_{i, j}$ und $A E M_{i, j}$ anderer Geräte, die das ENF nutzen, und speichert diese ab.^[7]

Liegt ein bestätigtes positives Ergebnis eines COVID-19-Tests vor, können die $t e k_{i}$ der letzten 14 Tage mit den zugehörigen $i$ als Diagnosis Keys zu einem designierten Server hochgeladen werden, welcher die Schlüssel verwaltet und den Clients zur Verfügung stellt.^[7]

Die Clients können die Diagnosis Keys herunterladen und über die aufgeführten Schritte die $R P I_{i, j}$ infizierter Personen generieren. Durch einen Vergleich der so generierten $R P I_{i, j}$ mit den über Bluetooth gesammelten $R P I_{i, j}$ lässt sich ermitteln, ob eine Übereinstimmung vorliegt. Ist dies der Fall, liegt ein Risikokontakt vor und die zugehörige $A E M_{i, j}$ wird entschlüsselt, um eine Risikoeinschätzung zu ermöglichen.^[7]

Einstellung

Mitte Oktober 2023 hat Google das ENF aus Android entfernt. Die Änderung wurde mit Google Play Version 23.42 eingeführt.^[9]

Einzelnachweise

[1] Vorlage:Internetquelle

[2] Vorlage:Internetquelle

[:0-3] 3,0 ^3,1 Vorlage:Internetquelle

[4] Vorlage:Internetquelle

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[:1-7] 7,0 ^7,1 ^7,2 ^7,3 ^7,4 ^7,5 Vorlage:Internetquelle

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