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Sensoren im Smartphone geben Daten preis

Smartphone Sensoren

Jedes neuere Smartphone besitzt verschiedene Messfühler. Diese Sensoren ermitteln zum Beispiel, wie das Handy gehalten wird, in welcher Höhe es sich befindet und vieles mehr. In Kombination lassen diese Messdaten weitreichende Rückschlüsse auf eine Person zu.

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App-Berechtigungen · Passwörter · Sensoren · Tracking
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Smartphones stecken voller Sensoren

Moderne Smartphones benötigen zahlreiche Sensoren, um ihre Aufgaben zu erfüllen und die Umgebung zu erkunden. Teure Geräte besitzen meist mehr Messfühler als günstige Telefone – darunter so ausgefallen wie einen Feuchtigkeitssensor.

In diesem Beitrag konzentrieren wir uns auf die gängigsten Sensoren, die in den meisten Handys verbaut sind. Bei genauer Betrachtung sind auch Kameras Sensoren – diese bleiben jedoch hier außen vor.

Technisch handelt es sich bei Sensoren um kleine elektronische Komponenten, die als MEMS, mikroelektromechanische Systeme, bezeichnet werden. Einer der größten Hersteller dieser Bauteile ist das deutsche Unternehmen Bosch. In jedem Smartphone, ob von Apple, Samsung oder No-Name-Geräten befinden sich fast immer Sensoren von Bosch.

Die neun häufigsten Sensoren in Smartphones

Die permanent im Hintergrund messenden Bauteile können auch zweckentfremdet werden. Denn sie liefern Daten, die tiefe Einblicke in das Privatleben von Nutzern und Nutzerinnen zulassen. Ein Blick auf die Einsatzgebiete und Aufgaben der einzelnen Sensoren ist notwendig, um Missbrauchsgefahren aufzuzeigen.

Näherungssensor

Ein Näherungssensor ermittelt, ob das Gerät zum Beispiel gerade dicht ans Ohr gehalten wird. Dann muss der Bildschirm abgeschaltet werden, damit das Ohr nicht versehentlich Aktionen auslöst, beispielsweise das Telefonat beendet. Dieser Sensor ist unverzichtbar und in jedem Gerät vorhanden. Seine Reichweite liegt zwischen dreißig Zentimetern und einem Meter. In diesem Bereich erkennt er, ob und in welchem Abstand sich etwas vor dem Bildschirm befindet.

Helligkeitssensor

Er steuert die Bildschirmhelligkeit. So regelt er etwa bei Sonneneinstrahlung die Bildschirmhelligkeit auf das Maximum und minimiert sie bei Dunkelheit, um Akku zu sparen. Alte oder einfache Handys bieten diese Automatik nicht.

Neigungssensor

Dieser Sensor ist nicht nur für Spiele wichtig, die teils durch Schräglage gesteuert werden oder ihr Verhalten ändern. Im Zusammenspiel mit anderen Sensoren wird er auch benötigt, um den Bildschirm zu drehen, wenn das Telefon gekippt wird.

Gyroskop / Rotationssensor

Dieser Sensor misst die Drehungen des Smartphones um seine Achsen. So kann der Bildschirm je nach Lage auf Quer- oder Hochformat eingestellt werden. Ebenso die Kamera. Auch für die Bildstabilisierung beim Fotografieren wird dieser Sensor herangezogen.

Beschleunigungssensor

Er misst Geschwindigkeitsänderungen des Smartphones. Zusammen mit Neigungssensor und Gyroskop erkennt das Smartphone dadurch Positionsveränderungen. Für die Navigation ist dieser Sensor ebenfalls wichtig, zum Beispiel für die Positionsbestimmung zwischen zwei GPS-Signalen oder bei schlechtem GPS-Empfang. Neigungssensor, Gyroskop und Beschleunigungssensor werden auch von Spielen intensiv genutzt.

GPS-Sensor

Dieser Sensor dient der Ortung und Navigation. Er ermittelt anhand von Satellitensignalen den Standort. In geschlossenen Räumen funktioniert er nicht oder nur schlecht. In vielen Geräten empfängt der Sensor nicht nur Signale der US-betriebenen GPS-Satelliten, sondern auch solche vom russischen Satellitennavigationssystem GLONASS. Anwender profitieren davon, denn sollten GPS Satelliten gerade nicht erreichbar sein, funktionieren Navigation und Standortbestimmung trotzdem, sofern auf GLONASS Satelliten zurückgegriffen werden kann.

Magnetfeldsensor / Kompass

Ebenfalls für Navigation und Ortung wichtig, um herauszufinden, wo die vier Himmelsrichtungen liegen und in welcher Richtung ein Smartphone sich gerade bewegt oder gehalten wird. Damit wird auch die Blickrichtung mit der Ausrichtung einer Landkarte koordiniert. Auch viele Virtual- und Augmented-Reality-Apps benötigen den Magnetfeldsensor.

Thermometer

Die Temperaturen von Akku und Prozessor müssen überwacht werden, damit sie nicht überhitzen und Schaden nehmen. Das geschieht am einfachsten durch Messung der Temperatur des Smartphones. Darüber kann auch in einer Annäherung die Umgebungstemperatur ermittelt werden.

Voltmeter / Spannungsmesser

Um den Ladezustand des Akkus festzustellen, benutzen Handys ein einfaches Voltmeter. Auch beim Aufladen kommt er zum Einsatz, damit das Gerät in den Lademodus geschaltet wird.

Weitere Sensoren

Darüber hinaus sind in einigen Geräten weitere Sensoren zu finden, etwa ein elektromagnetischer Sensor. Wer für sein Telefon eine zuklappbare Schutzhülle haben will, die beim Öffnen den Bildschirm aktiviert, benötigt diesen Sensor. Er ist nötig, damit das Handy registriert, ob eine Schutzhülle mit magnetischem Schloss geöffnet oder geschlossen ist.

Auch ein Barometer ist in manchem Gerät zu finden. Neuere Geräte können so den Luftdruck messen. Mobiltelefone werden damit zu Wetterstationen. Das Smartphone weiß dadurch auch, in welcher Höhe es sich befindet. Die Genauigkeit liegt bei etwa einem Meter, sodass auch zu ermitteln ist, in welchem Stockwerk sich eine Person befindet.

In Samsungs Galaxy-Modellen ist zusätzlich ein Feuchtigkeitssensor verbaut. Damit kann die Wetterprognose optimiert werden. Das Gerät misst damit aber auch, ob Wasser ins Innere eingedrungen ist.

Hinzu kommen immer häufiger biometrische Sensoren, wie Fingerabdruck-Sensor oder Iris-Scanner.

Welche Sensoren hat mein Smartphone?

Mit verschiedenen Apps kann man ermitteln, welche Sensoren im eigenen Handy vorhanden sind. Auch deren Daten lassen sich auslesen. Eine Suche im jeweiligen App-Store mit dem Stichwort Sensor liefert eine umfangreiche Auswahl. Wir empfehlen zum Beispiel die quelloffene und werbefreie App Sensors Sandbox, die auch im alternativen App-Store F-Droid verfügbar ist.

Bei einigen Android-Geräten kann auch über das verborgene Testmenü auf die Sensoren zugegriffen werden. Dazu wählt man im Tastenfeld des Telefons den Code „*#*#4636#*#*“ und schon öffnet sich das Menü. Doch Vorsicht, hier können manchmal auch Telefoneinstellungen verändert werden, die Auswirkungen auf die Funktion des Gerätes haben.

Sensordaten können Aufenthaltsort verraten

Apps können auf die eingebauten Sensoren eines Smartphones ohne weiteres zugreifen. Es ist keine besondere Berechtigung nötig und Nutzer oder Nutzerinnen werden nicht über den Zugriff informiert. Die Anbieter der Betriebssysteme Google und Apple lesen die Messdaten der eingebauten Sensoren standardmäßig aus. Ausnahmen sind Kamera, Mikrofon, GPS und Fingerabdrucksensor, für die eine extra Berechtigung nötig ist.

Für einen einzelnen Sensor erscheint das nicht sehr problematisch. In Kombination mit anderen Daten können diese Messwerte aber sehr aussagekräftig sein: So stellten Forscher der US-Univerität Princton im September 2017 die App „PinMe“ vor, mit der sie den Aufenthaltsort eines Handys genau bestimmen konnten, ohne dabei auf GPS oder andere berechtigungsgeschützte Funktionen zuzugreifen.

Die Demo-App kombiniert dazu Sensordaten wie Beschleunigung, Himmelsrichtung oder Luftdruck mit öffentlich verfügaren Informationen wie dem Standort von WLAN-Netzen in der Nähe, Landkarten oder dem Höhenprofil eines Landes.

Dabei bestimmte die App nicht nur den Aufenthaltsort, sondern auch, wie man sich fortbewegt, zum Beipsiel im Flieger. Theoretisch könnten Sensoren noch viel mehr verraten, etwa, ob man das Gerät in die Tasche steckt oder in der Hand hält, oder ob man zu viel Alkohol getrunken hat, denn dann ändern sich die Bewegungsabläufe.

Unter anderem wollten die Forscher in Princton mit ihrer Arbeit zeigen, wie wichtig es ist, dass die Hersteller der Betriebssysteme, vornehmlich Google und Apple, den Zugriff auf Sensoren besser schützen.

Sensordaten verraten PIN-Code

Inzwischen ist es mehreren Forscherteams gelungen, anhand der Sensordaten sogar die PIN für die Bildschirmsperre zu erraten. Dazu liest eine App die Bewegungssensoren aus, während der Nutzer oder die Nutzerin die PIN eingibt, um kleinste Bewegungsänderungen zu bemerken, die durch Tippen oder Scrollen ausgelöst werden. So wird beispielsweise beim Drücken der am linken Rand liegenden Taste 1 das Smartphone ganz leicht nach links geneigt.

Wissenschaftler aus Singapur und Deutschland stellten Ende 2017 in einer Arbeit einen Algorithmus vor, mit dem sie allein aus ungeschützten Sensordaten eine 4-Stellige PIN in 83,7 Prozent der Fälle erraten konnten (jeweils 20 Versuche).

Im April 2017 hatten Forscher aus Newcastle, UK, einen ähnlichen Angriff vorgestellt, bei dem eine präparierte Webseite Sensordaten vom Browser eines Smartphones abfragt und damit den eingegebenen PIN errät. Das funktioniert, weil Webbrowser ebenfalls auf Sensoren zugreifen und die Daten auf Anfrage an Webseiten weitergeben.

Manche Browser gewähren diesen Zugriff auch, wenn das Gerät nicht benutzt wird und gesperrt ist. Nutzer können auf dieser Webseite testen, ob der eigene Browser fremden Webseiten Zugriff gewährt: http://www.albertosarullo.com/demos/accelerometer/

Ist der Browser sicher, werden keine Werte ausgegeben.

Der Firefox-Browser hat das Problem ab Version 42 behoben – er gibt keine Daten aus den Bewegungssensoren mehr an Webseiten weiter. Bei Chrome und Safari war das Problem im Januar 2018 noch vorhanden.

Bei Apps lässt sich das Problem nur von Seiten der Betriebssystem-Hersteller beheben, indem sie die Sensoren mit Berechtigungen schützen.

 

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