Intrinsèquement inséparables : enquête sur les nouvelles pratiques de suivi et évaluation de l'empreinte carbone des publicités

Intrinsically inseparable : investigating novel tracking practices and assessing the carbon footprint of ads

• Auteur / Autrice : Naif Mehanna
• Direction : Walter Rudametkin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique et applications
• Date : Soutenance le 30/05/2024
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences du numérique et de leurs interactions (Lille ; 2021-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche en Informatique, Signal et Automatique de Lille - Centre Inria de l'Université de Lille
• Jury : Président / Présidente : Jérémie Dequidt
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Oana Goga, Benjamin Nguyen
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Sascha Fahl, Kévin Huguenin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Identification électronique

Web usage mining

Empreinte écologique

Mesures de sûreté

Web

Informatique

Vie privée

Navigateurs (logiciels)

Traces numériques

Environnement

Publicité sur Internet

Mots clés libres

Empreintes de navigateur

Vie privée

Sécurité web

Traçage en ligne

Empreinte carbone

Publicité

Browser fingerprints

Web Security

Privacy

Web tracking

Carbon Footprint

Advertising

Résumé

Alimentée par des méthodologies de traçage complexes et avancées, la publicité en ligne est devenue un élément majeur du Web tel que nous le connaissons aujourd'hui. L'explosion de l'usage des réseaux sociaux au milieu des années 2000 et l'adoption exponentielle des smartphones ont contribué à transformer le domaine de la publicité en ligne en une industrie valant plus de 600 milliards de dollars US. Cependant, les problématiques de vie privée sur le Web prenant de l'ampleur depuis quelques années ont poussé les acteurs principaux du Web à introduire des défenses contre le traçage en ligne. Des régulations régionales, comme le RGPD, et des défenses directement incluses dans les navigateurs poussent ainsi les publicitaires à rechercher de nouvelles méthodologies de suivi, moins connues mais maintenant une efficacité élevée. C'est notamment le cas du traçage par empreinte de navigateur, qui exploite la configuration logicielle et matérielle des appareils naviguant le Web pour les identifier. Cette course perpétuelle vers un suivi toujours plus précis n'est pas sans conséquences et amplifie la demande de l'industrie de la publicité en ligne pour une infrastructure Web toujours plus capable et toujours plus gourmande en ressources afin d'accommoder un flux de données en augmentation constante et des publicités toujours plus riches en contenu, ce qui contribue à augmenter l'impact environnemental de la publicité en ligne.À travers cette thèse, je mets en lumière différents aspects du traçage en ligne et de l'industrie de la publicité en introduisant trois contributions majeures :1. Dans un premier temps, nous introduisons DrawnApart, une technique qui exploite des propriétés uniques des GPU afin d'identifier des appareils similaires en tous points. Nous montrons ainsi que notre algorithme est capable de différencier des appareils avec la même configuration logicielle et matérielle, avec des taux de succès dépassant les 95 % en environnement contrôlé. Nous évaluons également DrawnApart sur 2 550 appareils uniques et 370 392 empreintes de navigateurs collectés sur la plateforme AmIUnique et montrons que nous sommes capables d'allonger de manière significative le temps de traçage par empreinte de navigateur de l'état de l'art, FP-Stalker.2. Les smartphones ont trouvé leur place dans les poches de la majeure partie du globe. Dans cette optique, nous avons analysé l'écosystème du suivi au sein des jeux Android. Notre analyse d'un jeu de données composé de 6 355 jeux gratuits et 396 jeux payants montre que les jeux payants ont effectivement moins de traceurs, mais ceux-ci restent malgré tout prévalents dans certains cas. Nous avons investigué le programme ''Teachers Approved'' de Google et montrons ainsi que le nombre de traceurs et de publicités est significativement réduit dans les jeux portant cette mention, soulignant l'importance de l'application des règles dans l'écosystème de la vie privée.3. Finalement, nous introduisons une méthodologie de calcul de bout en bout de l'impact carbone de l'industrie de la publicité en ligne. Nous montrons que le fait de naviguer sur le Web en autorisant les traceurs et la publicité peut être responsable d'une augmentation du coût carbone de plus de 144 %. Nos résultats montrent également que les régulations ont un impact positif au niveau environnemental : en instrumentant les bannières à cookies, nous mettons en avant que le fait de refuser tous les cookies introduit une baisse significative de l'empreinte carbone de la session Web dans la majorité des cas.

Online advertising has become a major component of today's Web, fueled by advanced tracking mechanisms and profiling algorithms. The boom of social media in the mid-2000s and the exponential use of smartphones have contributed to turning online advertising into an industry worth over [dollars]US600 Billion. However, growing scrutiny on online privacy has led major entities to introduce defenses against online tracking: this is showcased by the introduction of regional regulations, such as the GDPR, and by defenses included in Web browsers, that limit the tracking capabilities of advertisers. This increased scrutiny has led advertisers to investigate novel tracking mechanisms. Recent years saw the growth of browser fingerprinting as a tracking technique, which exploits the software and hardware's diversity of devices roaming the Web. This constant rush for more precise tracking is not without consequences and amplifies the online advertising industry's demand for data centers, processing power, and better network infrastructure, to collect a constantly growing flow of data and distribute increasingly richer content, increasing the environmental impact of online advertising.In this thesis, I shed light on different aspects of the online tracking and advertising ecosystem by introducing three contributions.1. First, we introduce DrawnApart, a technique that leverages unique properties in the GPU stack to identify individual devices. Using DrawnApart, we show that we are capable of differentiating between identical devices, with success rates reaching over 95% in a controlled environment. Through a crowd-sourced data collection on the AmIUnique platform, we evaluated our technique on 2,550 unique devices and 370,392 fingerprints and found that it can significantly extend the tracking time of the state-of-the-art fingerprint-based tracking algorithm, FPStalker.2. As smartphones have found their way into the pockets of the vast majority of the world's population, we investigated the tracking ecosystem of games on Android. Our analysis of a dataset comprised of 6,355 free games and 396 paid games shows that paid games are effectively less prone to online tracking compared to their free counterpart, but were still subject to a significant amount of tracking in some cases. We also investigated the Teachers Approved program and found that it significantly reduced the number of trackers and advertising in games, highlighting the importance of enforcement on the privacy ecosystem.3. Finally, we introduce an end-to-end measurement methodology of the carbon impact of the online advertising industry. We find that browsing the Web while allowing all types of trackers and advertising leads to a 144% increase in carbon emissions. Our results also show that the impact of guidelines and regulations can have positive environmental effects: we instrumented cookie banners and found that refusing cookies can lead to a significant decrease in the carbon impact of the browsing session.