Amirshayan Ahmadian

• Nowadays, almost any IT system involves personal data processing. In such systems, many privacy risks arise when privacy concerns are not properly addressed from the early phases of the system design. The General Data Protection Regulation (GDPR) prescribes the Privacy by Design (PbD) principle. As its core, PbD obliges protecting personal data from the onset of the system development, by effectively integrating appropriate privacy controls into the design. To operationalize the concept of PbD, a set of challenges emerges: First, we need a basis to define privacy concerns. Without such a basis, we are not able to verify whether personal data processing is authorized. Second, we need to identify where precisely in a system, the controls have to be applied. This calls for system analysis concerning privacy concerns. Third, with a view to selecting and integrating appropriate controls, based on the results of system analysis, a mechanism to identify the privacy risks is required. Mitigating privacy risks is at the core of the PbD principle. Fourth, choosing and integrating appropriate controls into a system are complex tasks that besides risks, have to consider potential interrelations among privacy controls and the costs of the controls. This thesis introduces a model-based privacy by design methodology to handle the above challenges. Our methodology relies on a precise definition of privacy concerns and comprises three sub-methodologies: model-based privacy analysis, modelbased privacy impact assessment and privacy-enhanced system design modeling. First, we introduce a definition of privacy preferences, which provides a basis to specify privacy concerns and to verify whether personal data processing is authorized. Second, we present a model-based methodology to analyze a system model. The results of this analysis denote a set of privacy design violations. Third, taking into account the results of privacy analysis, we introduce a model-based privacy impact assessment methodology to identify concrete privacy risks in a system model. Fourth, concerning the risks, and taking into account the interrelations and the costs of the controls, we propose a methodology to select appropriate controls and integrate them into a system design. Using various practical case studies, we evaluate our concepts, showing a promising outlook on the applicability of our methodology in real-world settings.
• In IT-Systemen treten viele Datenschutzrisiken auf, wenn Datenschutzbedenken in den frühen Phasen des Entwicklungsprozesses nicht angemessen berücksichtigt werden. Die Datenschutz-Grundverordnung (DSGVO) schreibt das Prinzip des Datenschutz durch Technikgestaltung (PbD) vor. PbD erfordert den Schutz personenbezogener Daten von Beginn des Entwicklungsprozesses an, durch das frühzeitige Integrieren geeigneter Maßnahmen. Bei der Realisierung von PbD ergeben sich nachfolgende Herausforderungen: Erstens benötigen wir eine präzise Definition von Datenschutzbedenken. Zweitens müssen wir herausfinden, wo genau in einem System die Maßnahmen angewendet werden müssen. Drittens ist zur Auswahl geeigneter Maßnahmen, ein Mechanismus zur Ermittlung der Datenschutzrisiken erforderlich. Viertens müssen bei der Auswahl und Integration geeigneter Maßnahmen, neben den Risiken, die Abhängigkeiten zwischen Maßnahmen und die Kosten der Maßnahmen berücksichtigt werden. Diese Dissertation führt eine modellbasierte Methodik ein, um die oben genannten Herausforderungen zu bewältigen und PbD zu operationalisieren. Unsere Methodik basiert auf einer präzisen Definition von Datenschutzbedenken und umfasst drei Untermethodiken: modellbasierte Datenschutzanalyse, modellbasierte Datenschutz-Folgenabschätzung und datenschutzfreundliche Systemmodellierung. Zunächst führen wir eine Definition für Datenschutzpräferenzen ein, anhand derer die Datenschutzbedenken präzisiert werden können und überprüft werden kann, ob die Verarbeitung personenbezogener Daten autorisiert ist. Zweitens präsentieren wir eine modellbasierte Methodik zur Analyse eines Systemmodells. Die Ergebnisse dieser Analyse ergeben die Menge der Verstöße gegen die Datenschutzpräferenzen in einem Systemmodell. Drittens führen wir eine modellbasierte Methode zur Datenschutzfolgenabschätzung ein, um konkrete Datenschutzrisiken in einem Systemmodell zu identifizieren. Viertens schlagen wir in Bezug auf die Risiken, Abhängigkeiten zwischen Maßnahmen und Kosten der Maßnahmen, eine Methodik vor, um geeignete Maßnahmen auszuwählen und in ein Systemdesign zu integrieren. In einer Reihe von realistischen Fallstudien bewerten wir unsere Konzepte und geben einen vielversprechenden Ausblick auf die Anwendbarkeit unserer Methodik in der Praxis.