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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO GRANDE DO SUL
FACULDADE DE PSICOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM PSICOLOGIA
DOUTORADO EM PSICOLOGIA
A MEMÓRIA HUMANA NO USO DE SENHAS
Tese apresentada ao Programa de Pós-Graduação em
Psicologia da Pontifícia Universidade Católica do
Rio Grande do Sul como requisito parcial para a
obtenção do título de Doutora em Psicologia.
Denise Ranghetti Pilar da Silva
Prof.
a
Dr.
a
Lilian Milnitsky Stein
Orientadora
Porto Alegre, agosto de 2007.
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Livros Grátis
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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO GRANDE DO SUL
FACULDADE DE PSICOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM PSICOLOGIA
DOUTORADO EM PSICOLOGIA
Denise Ranghetti Pilar da Silva
A MEMÓRIA HUMANA NO USO DE SENHAS
COMISSÃO EXAMINADORA
Prof.
a
Dr.
a
Lilian Milnitsky Stein
Presidente
Prof. Dr. Marcelo Soares Pimenta
Instituto de Informática, Departamento de Informática Aplicada - UFRGS
Prof.
a
Dr.
a
Lia Buarque de Macedo Guimarães
Escola de Engenharia, Depto de Engenharia de Produção e Transportes - UFRGS
Prof.
a
Dr.
a
Léa da Cruz Fagundes
Instituto de Psicologia, Laboratório de Estudos Cognitivos - UFRGS
Prof. Dr. Norberto Hoppen
Escola de Administração, Programa de Pós Graduação em Administração - UFRGS
Porto Alegre, agosto de 2007.
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Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
Bibliotecário Responsável
Ginamara Lima Jacques Pinto
CRB 10/1204
S586m Silva, Denise Ranghetti Pilar da
A memória humana no uso de senhas / Denise Ranghetti Pilar da
Silva. Porto Alegre, 2007.
105 f.
Tese (Doutorado) – Faculdade de Psicologia. Programa de Pós-
Graduação em Psicologia. PUCRS, 2007.
Orientador: Profa. Dra. Lilian Milnitsky Stein
1. Memória - Aspectos Psicológicos. 2. Senhas. 3. Repetições
Elaborativa. 4. Segurança da Informação. I. Título.
CDD : 153.12
AGRADECIMENTOS
Gostaria de registrar minha profunda gratidão a todas as pessoas que, de uma forma ou de
outra, contribuíram para a conclusão deste doutorado.
À minha orientadora, Prof.
a
Dr.
a
Lilian Milnitsky Stein, que sempre demonstrou acreditar no
meu potencial, pela oportunidade de trabalhar em seu grupo de pesquisas, pelo incentivo constante,
pela orientação no mais pleno sentido da palavra, por compartilhar e celebrar as boas conquistas e por
procurar uma saída comigo quando as coisas não correspondiam às expectativas.
Ao Dr. Renato Stein, por me introduzir ao Grupo de Pesquisa em Processos Cognitivos e pelo
“empréstimo” da Daniela. À Daniela Benzano, pela imensa ajuda com as análises estatísticas, sempre
de bom humor, inclusive às segundas-feiras pela manhã.
Ao Grupo de Pesquisa em Processos Cognitivos, que poderia se chamar Grupo de Pesquisa
Modelo, por proporcionar o equilíbrio perfeito entre trabalho sério e ambiente descontraído, tão
significativamente produtivo. Obrigada a todos os colegas, trabalhar com vocês me ensinou muito.
Em especial, agradeço ao Carlos Gomes, auxiliar de pesquisa que partilhou comigo as agruras
e as glórias deste projeto. À Priscila Brust, pelo ombro amigo, pelo apoio moral, pelos cafés e também
pelas revisões, pelo suporte técnico com normas e análises, além da ajuda com a coleta de dados. Ao
Gustavo Rohenkohl, Leandro Feix, Renato Santos e Luiza Feijó, se não fosse por vocês, a morte
amostral teria se transformado em genocídio. Ao Ronie Silveira e à Rosa Busnello, pelas revisões de
manuscritos. Ao Diego Dewes e à Juliana Pureza, ex-auxiliares de pesquisa, pela grande ajuda nas
coletas do Levantamento.
À Prof.
a
Dr.
a
Marilene Zimmer, pela criteriosa revisão da Seção Teórica.
Às instituições e participantes voluntários que viabilizaram o Estudo de Levantamento. Aos
professores André Duhá, Patrícia Franzoni e Christian Kristenssen e seus alunos que generosamente
nos cederam seu tempo. Aos funcionários do LACE (Laboratório de Informática da FACE-Faculdade
de Administração, Economia e Contabilidade da PUCRS), e seu gerente, Vergilio Ricardo Brito da
Silva, pelo suporte no uso das salas e computadores.
À Dr.
a
Gislaine Baroni, por me ajudar a compreender que não é preciso acertar sempre.
À minha família, meus pais por terem me ensinado a perseverar, e pelo apoio sempre que foi
preciso recomeçar; à minha irmã, por ouvir todos os desabafos sem reclamar; aos meus sogros, por,
entre outras coisas, todas as horas de baby-sitting que me permitiram coletar dados.
Ao meu marido Julio e aos meus filhos, Lucas e Sabrina, por fazerem a vida valer a pena.
SUMÁRIO
AGRADECIMENTOS...........................................................................................................4
SUMÁRIO.............................................................................................................................5
LISTA DE TABELAS...........................................................................................................6
LISTA DE FIGURAS............................................................................................................7
LISTA DE SIGLAS...............................................................................................................8
RESUMO ..............................................................................................................................9
ABSTRACT........................................................................................................................10
INTRODUÇÃO: O DILEMA DAS SENHAS NA LITERATURA......................................10
The Revenge Effects of Passwords.......................................................................................35
Exploring Cognitive Psychology to Help Password Security...............................................58
CONSIDERAÇÕES FINAIS...............................................................................................86
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................................................92
ANEXOS
A. Instrumento do Estudo de Levantamento
B. Aprovação do Comitê de Ética para o Estudo de Levantamento
C. Aprovação do Comitê de Ética para os Estudos Experimentais
D. Termo de Consentimento Livre e Esclarecido (Estudo de Levantamento)
E. Termo de Consentimento Livre e Esclarecido (Estudos Experimentais)
F. Instruções (Estudos Experimentais)
LISTA DE TABELAS
Seção Empírica I
Table 1 - Distribution of participants by age, educational level, and sex...............................44
Table 2. Most frequent password uses per group (percentage of all 1415 passwords) ...........47
Table 3. Odds ratios for memory problems, such as forgetting and confusion,
calculated using logistic regression and adjusted for age, education and
number of passwords..............................................................................................50
Table 1. Password Strength Scores.......................................................................................72
Table 2. Percentages of Error Types by group in two test times............................................74
LISTA DE FIGURAS
Seção Empírica I
Figure 1. Odds Ratios of Confounding Passwords................................................................51
Seção Empírica II
Figure 1 - Login screen........................................................................................................69
Figure 2. Error types per group five weeks after password generation..................................78
LISTA DE SIGLAS
ATM Automated Teller Machine
ANOVA Analysis of Variance
CI Confidence Interval
DoD American Department of Defense (Departamento de Defesa
Americano)
FTT Fuzzy Trace Theory
GC Grupo Controle
GEP Grupo Experimental Pista
GER Grupo Experimental Repetição
ID Identificação
INSS Instituto Nacional do Seguro Social
LACE Laboratório de Administração, Contabilidade e Economia
M Mean / Média
Mdn Median / Mediana
Mo Mode / Moda
MySQL My Structured Query Language
OR Odds Ratio
PHP PHP Hypertext Preprocessor
PUCRS Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
RS Rio Grande do Sul
SD Standard Deviation / Desvio Padrão
SI Segurança da Informação
SPSS Statistical Package for Social Sciences
TTD Teoria do Traço Difuso
RESUMO
Quantas senhas você precisa lembrar apenas para gerenciar suas informações na
Internet? Isso sem falar nas contas bancárias, ou naquelas referentes à vida profissional. De
fato, muitas das deficiências dos sistemas de autenticação por senhas se originam das
condições de funcionamento da memória humana. Se não fosse necessário lembrar de senhas,
elas poderiam, com certeza, ser muito seguras.
A abordagem da Segurança da Informação ao enfrentar os problemas relacionados ao
uso de senhas parece se concentrar nos aspectos tecnológicos. Da mesma forma, o usuário
tem sido considerado o elo mais fraco na cadeia de segurança, indicando que os fatores
humanos acabam comprometendo a segurança que a tecnologia pretende aumentar. Por isso,
verificou-se a necessidade de melhor compreender os fatores humanos e buscar alternativas
de incluí-los em sistemas de autenticação por senhas.
Dessa forma, a presente tese relata dois estudos empíricos. O primeiro estudo descreve
um levantamento realizado com o objetivo de identificar os principais fatores que
comprometem a recordação de senhas. Neste estudo foram entrevistados 263 participantes de
ambos os sexos, com idades entre 18 e 93 anos, e com escolaridade variando de baixa a
superior. Os dados indicaram que, independente da idade e da escolaridade, o número de usos
de senhas (em média 5,38 senhas por usuário) é o fator que mais influencia o desempenho da
memória para senhas. Assim, usuários com escolaridade mais alta, por possuírem várias
senhas, mostraram uma maior tendência ao à confusão no uso de senhas. Ao contrário das
expectativas, não foi observado efeito do declínio cognitivo (devido ao envelhecimento) na
memória para senhas. Em suma, a necessidade de memorizar senhas seguras, por ignorar as
condições naturais de funcionamento da memória humana, gera efeitos de vingança:hábitos
que comprometem a própria razão pela qual as senhas são usadas.
Com o segundo estudo buscou-se explorar idéias baseadas na Psicologia Cognitiva
visando a melhorar o desempenho da memória no uso de senhas. Através de dois
experimentos investigou-se o efeito da repetição elaborativa e do uso de pista como auxílio à
recordação de senhas, visando a promover a geração de senhas fortes e recordáveis. O
Experimento 1 avaliou o efeito da repetição elaborativa e do auxílio de pista na composição,
tamanho e potencial de segurança das senhas geradas, comparadas com um grupo controle. A
recordação das senhas foi testada em dois momentos, após 5 minutos e uma semana depois.
Os resultados do experimento 1 indicaram que as pessoas tendem a observar somente os
requisitos obrigatórios, apesar da instrução. O Experimento 2, buscou avaliar o desempenho
da memória após um intervalo maior de tempo decorrido, ou seja, cinco semanas depois da
geração da senha. Não foi observado efeito de grupo (experimentais vs. controle) na
recordação da senha. Entretanto, foi identificada uma possível variável confundidora, o efeito
de espaçamento causado pelo login depois de um intervalo de 5 minutos, o que de acordo com
os estudos de memória favorece a codificação. Em ambos os experimentos os níveis de
recordação foram altos. Ainda, os erros cometidos em tentativas de login mal-sucedidas
foram criteriosamente examinados e categorizados. Os tipos de erros observados sugerem que
muitas vezes os usuários lembram da essência da senha, mas esquecem de detalhes do
formato no qual a senha foi criada.
A presente tese conclui considerando alguns dos principais achados relatados nos
estudos e suas possíveis implicações. Além disso, visando reduzir a distância entre o mundo
da tecnologia e de seus usuários humanos, cuja interação tem sido freqüentemente
negligenciada, são apontadas sugestões para futuras investigações, bem como limitações dos
trabalhos realizados.
Palavras-chave: senhas, memória, segurança da informação, recordação com pista, repetição
elaborativa
ABSTRACT
How many passwords and PINs do you have to remember just to manage your affairs
on the Internet? In fact, many deficiencies of password authentication systems arise in
consequence of regular working conditions of human memory. If one needed not to remember
passwords, they could be very secure indeed.
Traditionally, Information Security approaches to the password problems seem to have
focused on the technological aspects. Besides, the user has been considered the weakest link
in the security chain, indicating that the human factors end up jeopardizing the security that
the technology is supposed to enhance. Hence, it is necessary to better understand the human
factors involved in authentication, so that these factors can be accommodated into both new
and existing systems.
Therefore, this dissertation reports two empirical studies. The first study describes a
survey conducted in order to identify the main factors that hinder password recall. For this
study, 263 male and female participants were interviewed. Participants’ ages ranged between
18 and 93, and education level ranged from grade school to graduate degree. The results
indicated that, regardless of age or educational level, the number of password uses (in average
5.38 passwords per user) is the factor that influences memory performance the most. Thus,
better-educated users, for owning more passwords, were more prone to password forgetting
and mix-ups. Contrary to the expectations, the effect of cognitive decline (due to the aging
process) on password memory was not observed. In sum, the necessity of memorizing strong
passwords, by ignoring the natural working conditions of human memory, generates revenge
effects: habits that jeopardize the very reason for using passwords.
In the second study, we intended to explore ideas based on Cognitive Psychology
aiming at enhancing memory performance in password usage. By means of two experiments,
the study investigated the effect of elaborative rehearsal and of cue support as an aid to
password recall, with the goal of encouraging the generation of strong and memorable
passwords. Experiment 1 evaluated the effect of elaborative rehearsal and of cue support on
password composition, length, and security potential, as compared to a control group.
Password recall was tested in two occasions, 5 minutes after password generation and after a
week interval. The results from Experiment 1 indicate that people tend to observe only the
requirements that are somehow enforced, in spite of the instructions. With Experiment 2, we
sought to evaluate the memory performance after a longer delay, that is, five weeks after
password generation. Group effects (experimental vs. control) on password recall were not
observed. However, a possible confound was identified, the spacing effect, caused by the 5
minute login which, according to memory studies, favors the encoding process. In both
experiments, recall levels were higher than expected. In addition, the errors from the
unsuccessful login attempts were carefully analyzed and categorized. The observed error
types suggest that, oftentimes, the users do remember the gist of the password, but forget the
details of the format in which the password was coded.
This work concludes with considerations about the main findings described in the two
studies, as well as their potential implications. Moreover, in an attempt to bridge the gap
between the world of technology and the world of its human users, whose interaction has
often been overlooked, we point out suggestions for future investigations and limitations of
the reported studies.
Keywords: passwords, memory, information security, cued recall, elaborative rehearsal
NÚMERO DA ÁREA DO CNPq:
7.07.00.00-1 : Psicologia
7.07.02.00-4 : Psicologia Experimental
7.07.06.00-0 : Psicologia Cognitiva
INTRODUÇÃO
O DILEMA DAS SENHAS NA LITERATURA
A memória desempenha um papel tão onipresente na nossa vida diária, mas
freqüentemente não a valorizamos. Até que um importante incidente de esquecimento ou
distorção de lembranças demanda nossa atenção. Erros de memória vêm fascinando cientistas
há bastante tempo. Encontros esquecidos, óculos extraviados e falhas em lembrar-se de
nomes ou números se tornaram ocorrências comuns, para adultos que tentam equilibrar as
demandas de trabalho e família tendo de, ainda, administrar novas e assustadoras tecnologias
(Schacter, 2001). Quantas senhas você precisa lembrar apenas para gerenciar suas
informações na Internet? Isso sem falar nas contas bancárias, ou naquelas referentes à vida
profissional. Quem sabe dizer, num piscar de olhos, onde seu passaporte está nesse momento?
E sua certidão de nascimento? As baterias extras para sua câmera? Esses são apenas alguns
exemplos de pequenos incômodos que podem ocorrer no dia-a-dia em conseqüência de lapsos
de memória. Devido a essas questões, desde o fim do século XX, a preocupação com
problemas decorrentes de falhas de memória cresceu, ocupando, hoje, um lugar importante na
nossa sociedade.
O uso de senhas envolve preocupações similares. Donald Norman (1990), em seu livro
“Design of Everyday Things”, chama a atenção para a dificuldade que a maioria das pessoas
encontra, ao precisar lembrar de códigos secretos ou senhas. De fato, como mostra a figura 1,
sempre que um usuário esquece ou confunde suas senhas, a autenticação falha e, para evitar
isso, as pessoas se utilizam de estratagemas, tais como guardar cópias de suas senhas em
papel, usar a mesma senha para vários sistemas, ou escolher senhas muito fáceis de serem
adivinhadas.
11
Figura 1
Apesar disso, na “era da Informação” em que vivemos, manipulamos uma quantidade
de informações cada vez maior. Por essa razão, a demanda por segurança digital tem crescido,
em função das sérias preocupações quanto às conseqüências do uso não-autorizado de
informações sigilosas e e senhas vêm sendo usadas para proteger o acesso a quase tudo, de
contas bancárias a e-mail. Na verdade, o uso de senhas como forma mais comum de se
controlar o acesso a informações privilegiadas, envolve dois mundos com características
diferentes e por vezes conflitantes: o mundo da tecnologia e o mundo dos seres humanos, cuja
interação tem gerado inúmeros problemas e desafios.
A Segurança da Informação e a sociedade
Segredos e códigos secretos existem desde os primórdios da humanidade. Há registros
de escrita codificada já no Egito Antigo, datando de aproximadamente 1900 a.C. (Aranha,
2005). Da mesma forma, as tentativas de decifrar tais códigos são provavelmente tão antigas
quanto eles. Pode-se então dizer que, de certa forma, a Segurança da Informação (SI) sempre
existiu, embora sua relevância tenha crescido ao longo do tempo, especialmente nos últimos
anos. Hoje a SI se tornou um problema importante da sociedade moderna. Desde grandes
empresas a indivíduos comuns, todos têm o direito de esperar que seus dados privados sejam
preservados e disponibilizados apenas a pessoas autorizadas.
As organizações estão cada vez mais cientes dos riscos de ataques a suas informações
privilegiadas, porém os indivíduos comuns, e em alguns casos, até mesmo órgãos do governo,
tendem a acreditar que é improvável que eles sejam alvo de ataque. Em 29 de Novembro de
Problemas de memória
Falha na autenticação
Registro Físico
Reuso
Senhas Fáceis
12
2005, em São Paulo, um estagiário do INSS de apenas 18 anos foi preso e acusado de inserir
dados falsos nos sistemas da previdência usando senhas de colegas. Em dois anos o jovem
acumulou três milhões de reais. Ele adquiriu seis carros de luxo, equipamentos eletrônicos de
alto custo e mobiliou sua casa com móveis de alta qualidade. A polícia conseguiu reaver em
torno de dois milhões de reais, mas continua investigando o caso (GloboOnline, 2005). Em
2004, outro estudante brasileiro foi condenado a seis anos de prisão por invadir contas
bancárias pessoais do Banco do Brasil, Bradesco, Caixa Federal e Itaú. Ele já tinha sido preso
outras duas vezes anteriormente, mas foi liberado por falta de provas (FolhaOnline, 2004).
Assim, para que se possa compreender melhor os riscos de ataque a informações
privilegiadas, faz-se necessário examinar alguns conceitos próprios da SI que se referem aos
potenciais invasores, assim como seus métodos e ferramentas.
Invasões
Hackers são intrusos não-autorizados que tentam burlar a segurança de uma empresa
ou indivíduo, por qualquer que seja a razão. Ataques de hackers vêm sendo noticiados com
uma freqüência cada vez maior. Atualmente, as vítimas de tais ataques já não se restringem a
grandes companhias ou departamentos governamentais. Ao contrário, hoje em dia qualquer
indivíduo pode ser alvo desse tipo de ataque. É importante lembrar que existe uma distinção
entre hackers, também chamados de white hat hackers (invasores), que apenas procuram
acessar território proibido, sem intenções explícitas de causar prejuízos, e os crackers ou
black hat hackers (invasores criminosos), que são motivados por objetivos criminosos.
Um ataque de hackers pode ser descrito, de forma ampla, como adivinhação de senhas
em alta velocidade. Assim, a força de uma senha poderia ser medida em termos do tempo
necessário para decifrá-la, o que, teoricamente, pode variar de segundos a milênios. Há,
basicamente, quatro tipos de ataques usados para descobrir senhas e, surpreendentemente,
muitos não se utilizam de tecnologia, mas exploram o comportamento humano (Garancis,
2004; Kuo et al., 2006). O primeiro desses ataques, também conhecido como Engenharia
13
Social, é um processo no qual o invasor obtém a confiança dos usuários e faz com que estes
revelem suas senhas, ou mesmo pistas que facilitem sua descoberta. Em outro tipo de ataque,
o hacker obtém informações suficientes sobre o usuário, de modo a conseguir descobrir suas
senhas. Num terceiro tipo de ataque, o invasor obtém acesso físico ao ambiente onde o
usuário digitará a senha e tenta capturá-la por observação, no momento do login, ou
utilizando tecnologias tais como programas espiões, que gravam as teclas digitadas. No
último tipo de ataque, o hacker obtém acesso ao sistema a ser atacado e usa programas
especiais, muitos deles disponíveis gratuitamente na Internet, para decifrar as senhas dos
usuários.
A maioria dos ataques realizados com o auxílio da tecnologia se utiliza de dicionários
de senhas – também disponíveis na Internet – que são, na verdade, listas de palavras ou
expressões, usadas no cotidiano. Há dicionários disponíveis em vários idiomas, além de
dicionários específicos por domínio, como, por exemplo, os de termos médicos, ou
dicionários híbridos, contendo versões ligeiramente modificadas de palavras que os usuários
poderiam criar, no intuito de tornar uma senha mais difícil de ser decifrada. Nesse caso, por
exemplo, algumas letras são substituídas por números visualmente similares, dígitos são
adicionados ao fim da senha, a palavra é digitada de trás para frente, e assim por diante. No
outro extremo se encontram os ataques de “força-bruta”, nos quais são tentadas
exaustivamente todas as combinações possíveis de gerar a senha.
Alguns hackers buscam lucro financeiro, outros procuram segredos corporativos,
outros ainda estão atrás do fascinante desafio de encontrar a chave para o território proibido
das informações confidenciais de outros. Com a capacidade de processamento dos
computadores modernos e com programas especiais para decifrar senhas, uma senha
composta de seis letras minúsculas - o que significa 308 milhões de combinações - pode ser
decifrada por um hacker, em média, em dez segundos (Garancis, 2004). O mais surpreendente
é que tais programas estão disponíveis gratuitamente na Internet.
14
O mundo tecnológico: segurança da informação
A SI é hoje um grande e oneroso problema para empresas e indivíduos. Atualmente,
ao contrário do que acontecia no início da popularização do uso de tecnologia, cidadãos
comuns, além de grandes empresas e agências governamentais, também correm o risco de ter
suas informações privilegiadas atacadas por intrusos mal-intencionados. A maioria das
definições de SI (S. Brostoff, 2004; Morris & Thompson, 1979; Sieberg, 2005; R. E. Smith,
2002; Wikipedia, 2005) pode ser sumarizada como a proteção contra o uso ou acesso não-
autorizado à informação, assim como a garantia do acesso a usuários autorizados, enquanto a
integridade e a confidencialidade dessa informação são preservadas. O nível de proteção
deveria, em qualquer situação, corresponder ao valor dessa informação e aos prejuízos que
poderiam decorrer de seu uso impróprio.
Uma das áreas-chave em SI, e talvez um de seus maiores desafios, é a autenticação, ou
o processo pelo qual os sistemas distinguem usuários autorizados de outros não-autorizados.
A autenticação de usuário é um componente vital de sistemas que possuem informações
críticas ou serviços personalizados (Renaud & De Angeli, 2004). Assim, à medida que a
oferta de serviços online, tais como online banking ou comércio eletrônico, cresce
exponencialmente, a demanda por proteção de informações críticas vem aumentando na
mesma proporção. Além disso, a autenticação via Internet envolve fatores que estão além do
controle das equipes de segurança, tais como o equipamento ou o sistema operacional do
usuário.
Apesar de sua vulnerabilidade e de serem suscetíveis a problemas de esquecimento e
confusão pelos usuários, sistemas de senhas textuais ainda constituem a abordagem mais
utilizada para autenticação. Em sistemas desse tipo, em primeiro lugar a pessoa declara sua
identidade, por exemplo, com um nome de usuário. Após, revela ao sistema um código
secreto ou uma palavra-chave (senha), conhecida, preferencialmente, somente por ela. A
autenticação por meio de senhas é popular por ser amplamente aceita pelos usuários. Além
15
disso, tanto a criação da senha como a autenticação propriamente dita, levam apenas alguns
segundos. Ainda, a implementação do sistema é simples e de custo baixo. As vantagens de
sistemas de autenticação por senhas decorrem do fato de que estes não requerem equipamento
especial, como por exemplo, leitores de impressões digitais ou scanners de retina. Além
disso, se comprometidos por uma invasão, os objetos de identificação (isto é, nome de usuário
e senha), podem ser alterados facilmente e a um custo muito baixo. Por outro lado, enquanto
os usuários continuarem esquecendo ou confundindo senhas, a própria finalidade para a qual
elas servem será colocada em risco. Assim, vê-se que o papel que as pessoas desempenham
na segurança da informação é, pois, um papel importante, e a literatura sobre SI apenas
começa a abordar esse tema.
Do ponto de vista da Segurança da Informação, uma boa senha deveria ser,
obviamente, segura, o que foi definido por algumas diretrizes publicadas pelo Departamento
de Defesa Americano (DoD), em 1985. Além de várias recomendações técnicas para a
implementação e gerenciamento de senhas, o documento do DoD forneceu recomendações
sobre como os indivíduos deveriam selecionar e administrar suas senhas. Essas
recomendações deram origem às seguintes regras (R. E. Smith, 2002):
1. Cada senha escolhida deve ser nova e diferente, já que o uso de uma única senha para
vários sistemas pode dar aos invasores uma grande vantagem ao interceptá-la;
2. Senhas devem ser memorizadas. Se uma senha é registrada em papel, este deve ser
armazenado em local seguro;
3. Senhas devem ser compostas de pelo menos seis caracteres, dependendo do tamanho do
conjunto de caracteres usado, i.e., se contêm apenas números, para ser segura a senha
precisa ser mais longa, enquanto que se contêm uma combinação de números, letras e
outros caracteres do teclado, pode atingir o mesmo nível de segurança com menos
caracteres;
4. Senhas devem conter uma mistura de letras (tanto maiúsculas quanto minúsculas), dígitos
e caracteres de pontuação;
16
5. Senhas devem ser substituídas periodicamente.
Do ponto de vista do usuário, entretanto, a autenticação é apenas uma tarefa
obrigatória, exercida para obter acesso aos recursos necessários à realização da atividade
desejada. Sob essa ótica, uma boa senha deveria, então, ser facilmente disponível, não
requerer equipamento especial nem conhecimento técnico, ser conveniente (isto é, não
consumir muito tempo) e, acima de tudo, ser fácil de lembrar. Essas motivações, associadas
às condições de funcionamento da memória dos seres humanos conflitam diretamente com as
recomendações do DoD.
O componente humano em um sistema de segurança de informação
A ironia maior no uso de senhas é que uma senha deveria ser fácil de gerar e lembrar
para seu proprietário, mas difícil de ser adivinhada ou decifrada por outras pessoas. Os
critérios para gerar senhas fortes fazem com que seja difícil para seres humanos mantê-las na
memória, especialmente quando se tem várias senhas para lembrar. Como conseqüência,
vários “maus hábitos” já foram identificados e amplamente difundidos (A. S. Brown et al.,
2004; Yan et al., 2004). Tais maus hábitos incluem escrever as senhas em papel e armazená-
los em locais óbvios, como o monitor do computador ou sob o mouse pad, utilizar a mesma
senha repetidamente, ou ainda, escolher palavras simples ou nomes que são muito fáceis de
adivinhar. Maus hábitos no uso de senhas significam que políticas de segurança que foram
cuidadosamente elaboradas, não estão sendo observadas. Na verdade, esses maus hábitos se
materializam em vulnerabilidades de sistemas de informação, tais como senhas fracas (e.g.,
palavras ou datas), senhas repetidas ou senhas visíveis (em papel, armazenadas em local
visível).
A comunidade de segurança da informação recentemente deu-se conta de que o
comportamento do usuário desempenha um papel importante em incidentes de segurança.
Sistemas de segurança da informação são freqüentemente comparados a uma corrente com
muitos elos representando os componentes envolvidos, tais como equipamento, software,
17
protocolos de comunicação de dados e outros, incluindo o usuário. Na literatura sobre
segurança da informação, o usuário humano é freqüentemente referenciado como o elo mais
fraco (Sasse et al., 2002). Entretanto, além de culpar o usuário pouco tem sido feito para
identificar-se os fatores que o levam a comportamentos potencialmente inseguros, e menos
ainda para tentar resolver tais problemas. Corporações já gastaram milhões de dólares em
tecnologias e dispositivos de acesso seguro, recursos que talvez tenham sido desperdiçados,
uma vez que os usuários desses sistemas ainda são humanos, com todas as suas limitações
humanas e, portanto, ainda o elo mais fraco.
Ao longo dos últimos vinte anos, a abordagem tradicional à segurança da informação
tem sido a de tentar solucionar o problema desenvolvendo tecnologias cada vez mais
complexas, a fim de proteger informações, tais como protocolos de encriptação ou
certificados de segurança. Considerando o crescente número de ataques, pode-se dizer que
esse tipo de medidas não parece ser suficiente para garantir que a informação esteja protegida.
Entretanto, fora do mundo tecnológico, pouca atenção tem sido dada a problemas
especificamente relacionados ao uso de senhas. Embora periódicos de tecnologia e
administração (Ives et al., 2004; Sasse et al., 2002; Sieberg, 2005; R. E. Smith, 2002) tenham
tratado de alguns aspectos pragmáticos da segurança de senhas, tais como maus hábitos e
perdas de produtividade associadas ao esquecimento de senhas, na literatura psicológica ou da
área de Interação Humano-Computador pouco tem sido estudado sobre os aspectos cognitivos
da criação, uso e esquecimento de senhas.
O Problema das Senhas
É consenso na literatura que grande parte das deficiências de sistemas de autenticação
baseados em senhas está relacionada às condições de funcionamento da memória humana
(Ives et al., 2004; Renaud & De Angeli, 2004; Sasse et al., 2002; Yan et al., 2004). No mundo
informatizado de hoje em dia, as senhas são usadas para proteger o acesso a todo tipo de
18
informações. Criar senhas fortes, portanto, é necessário, mas como fazer isso de modo que
possam ser lembradas pelo usuário, ainda não está suficientemente estudado.
Dessa forma, partindo do pressuposto de que os usuários simplesmente carecem de
motivação para se comportarem de maneira mais segura quanto ao uso de senhas, a
abordagem mais comum ao enfrentar tais problemas tem sido a de concentrar esforços no
aprimoramento das tecnologias envolvidas na proteção de informações privilegiadas. Para
Adams e Sasse (1999), no entanto, já que os mecanismos de segurança são projetados,
implementados, aplicados e violados por pessoas, então os fatores humanos deveriam ser
considerados seriamente ao se projetar tais sistemas. As autoras ainda apontam que,
atualmente, os hackers e crackers dedicam maior atenção ao papel do usuário humano na
segurança do que os próprios profissionais que projetam os sistemas de segurança.
Além disso, quando o número de códigos secretos que uma pessoa precisa armazenar
e ser capaz de lembrar aumenta muito, a memória pode falhar. Quando a memória fica
sobrecarregada, pode ser muito difícil lidar com a variedade de dados necessários
diariamente. Para as atividades cotidianas, necessitamos ter disponíveis, em nossa memória,
desde números de telefone, números de contas bancárias, e números de documentos e senhas;
sem falar em informações mais pessoais tais como endereços, datas de aniversário, tamanhos
de roupas, e assim por diante. Especificamente no caso de senhas, é importante que sejam
mantidos em segredo, uma vez que protegem informações confidenciais. Algumas senhas
ainda devem ser periodicamente alteradas. Como pode alguém, lembrar-se de tantas senhas?
Ao que tudo indica, não é possível.
Na tentativa de administrar as dificuldades de memorização de informações sem
significado, muitas pessoas criam algum tipo de registro físico do código secreto, seja
eletronicamente, seja em papel. Tal registro físico é, às vezes, disfarçado ou escondido, o que,
por sua vez, cria outros problemas, como por exemplo, o de lembrar qual o disfarce usado ou
onde o registro físico foi armazenado. Sabe-se que pessoas escondem coisas em lugares
19
improváveis, mas, em geral, existe uma lógica envolvida na escolha desses lugares. Há
evidências que amparam a hipótese de que o esquecimento do disfarce ou do esconderijo
pode ocorrer quando há tanto um julgamento de que o local é altamente memorável, quanto
um julgamento de que o local é improvável para o objeto (Winograd & Soloway, 1986).
A maioria dos profissionais de tecnologia já se deparou, em algum momento, com
problemas de usabilidade que não foram considerados na fase de projeto de seus sistemas , ou
que foram, ao menos, subestimados pelos projetistas. Uma vez que o comportamento humano
é complexo e envolve variáveis que não podem ser controladas, torna-se difícil, para muitos
profissionais da informação, pensar no usuário humano como um componente dos sistemas
com que trabalham. Sistemas estes que abrangem mais do que máquinas e métodos para
coletar, processar, transmitir e disseminar dados que representam informação para o usuário.
Assim, parece bem mais confortável aderir às variáveis que podem, de fato, ser controladas,
tais como hardware e software.
Como conseqüência dos ataques e das inerentes dificuldades em administrar senhas,
há uma demanda crescente de recursos das organizações encarregadas de proteger
informações. Esses recursos envolvem o trabalho de administradores de sistema e de help
desk (suporte a usuários), na forma de bloqueio de contas, solicitações de novas senhas ou
para sanar os prejuízos com um sistema violado devido ao comprometimento de uma senha.
O Problema das Senhas na Literatura Científica
Há muito poucos estudos na literatura tratando do esquecimento de senhas e dos
problemas causados por falhas mnemônicas (A. S. Brown et al., 2004; Dhamija & Perrig,
2000; Yan et al., 2004). A maioria dos estudos relacionados se concentra em outros aspectos
que não a memória, como, por exemplo, a efetividade do sistema de senhas (S. Brostoff,
2004), proposta de sistemas alternativos textuais (Jeyaraman & Topkara, 2005; Spector &
Ginzberg, 1994; Van Vleck, 1997; Zviran & Haga, 1990), ou, ainda, em outras alternativas de
autenticação, tais como senhas gráficas ou baseadas em técnicas biométricas.
20
Dentre os raros estudos que têm investigado a criação e o uso de senhas, Brown et al.
(2004) encontraram a evidência empírica de que dois terços das senhas observadas tinham
sido geradas em torno de características pessoais dos usuários, enquanto que a maioria das
senhas restantes se relacionava à família, amigos ou relacionamentos amorosos. Nomes
próprios e aniversários compunham aproximadamente metade de todas as senhas levantadas.
O estudo ainda encontrou suporte empírico para os maus hábitos como escrever as senhas ou
reusá-las. Esse estudo de Brown e colegas corrobora achados de estudos anteriores, menos
abrangentes, mas que também detectaram alguns maus hábitos. Nesses estudos ainda foi
relatado que apenas um pequeno percentual de senhas foi criado de acordo com as diretrizes
de segurança. Carstens et al. (2004), por seu lado, encontraram evidências de que indivíduos
com oito a onze senhas corriam maior risco de não conseguir lembrá-las. Com a proliferação
de websites que requerem autenticação, e-mails pessoais e profissionais, contas bancárias,
etc., possuir múltiplas senhas não é incomum nos dias de hoje.
Na tentativa de superar as falhas das senhas, pesquisadores de segurança têm tentado
abordar o problema buscando métodos de autenticação alternativos, tais como técnicas
biométricas (e.g., impressões digitais, identificação pela voz, scan de retina), senhas
descartáveis (para um único uso), ou senhas gráficas (com figuras, fotografias ou faces).
Todos visam a reduzir ou eliminar os problemas de memória humana, enquanto preservam ou
melhoram a segurança da informação.
Alguns estudos tentaram abordar as deficiências dos sistemas de autenticação por
senhas de várias maneiras. Zviran e Haga (1990) inventaram um sistema chamado Senhas
Cognitivas, o qual envolve o usuário e o sistema em um diálogo onde o usuário responde a
uma série rotativa de cinco questões sobre fatos e opiniões pessoais, escolhidos a partir de
uma lista pré-definida de 20 pares de pergunta-resposta. Um conjunto de breves respostas
substitui uma única senha. Outro estudo recente (Just, 2004) também explorou a concepção e
avaliação de sistemas de perguntas-desafio, embora seu foco fosse a recuperação de
21
credenciais perdidas em vez da autenticação primária. Senhas cognitivas são uma variação
das senhas associativas (S. L. Smith, 1987), uma técnica em que o usuário armazena pares de
palavras, de forma que, no momento do login, para toda palavra apresentada, ele(a) precisa
digitar a palavra associada.
Outra alternativa às senhas tradicionais, são as chamadas passphrases. Tratam-se de
seqüências de palavras usadas para controlar o acesso a recursos computadorizados (Porter,
1982). Uma passphrase é similar a uma senha quanto ao uso, mas é geralmente mais longa
para oferecer uma segurança adicional. Uma alternativa a longas passphrases poderia ser
então, a de utilizar-se de técnicas mnemônicas, criando senhas baseadas em frases, contendo a
primeira letra de cada palavra, ou, ainda, substituindo uma palavra por um número ou
caractere especial. Foi demonstrado que senhas mnemônicas podem ser tão seguras quanto
senhas aleatórias e tão memoráveis quanto simples palavras (Yan et al., 2004). Contudo, Kuo
e associados (2006) sugeriram que eficientes dicionários mnemônicos poderiam ser criados,
uma vez que a maioria dos usuários escolhe frases oriundas de fontes pré-existentes, tais
como filmes, livros ou músicas, em vez de criar suas próprias frases. Assim, dada a crescente
capacidade dos computadores, as senhas mnemônicas poderiam ser facilmente decifradas.
Ao mesmo tempo, no intuito de explorar as características naturais da memória visual,
e sabendo que o desempenho da memória é superior no reconhecimento que na recordação
(Schwartz & Reisberg, 1991), foi criado o conceito de senhas gráficas. Além disso, a
capacidade da memória visual humana é imensa, e esta parece menos vulnerável ao
esquecimento do que os outros tipos de memória (Madigan, 1983). Um dos principais
problemas com sistemas de senhas gráficas é o tempo necessário para a criação de senhas,
assim como o tempo de autenticação propriamente dita (log in), em usos subseqüentes. Outro
problema diz respeito aos casos onde o usuário esquece sua senha, já que não é possível
enviar um “lembrete” por e-mail, assim como acontece com as senhas textuais. Nesses casos
é necessário cadastrar uma nova senha. Ainda, pessoas com problemas visuais, como, por
22
exemplo, o daltonismo, ou com problemas motores que dificultem o uso preciso do mouse,
teriam dificuldades para usar senhas gráficas (Wiedenbeck et al., 2004). Finalmente, há que
se considerar os possíveis efeitos de interferência, no caso do usuário possuir várias senhas
desse tipo, onde novas senhas podem ser confundidas com as já existentes, e vice-versa, uma
vez que.a evidência consistente de interferência entre imagens similares já foi observada
(Radvansky & Copeland, 2006) .
Outra alternativa de autenticação, e que vem conquistando muitos adeptos, inclui os
sistemas de autenticação baseados em biometria. Esses sistemas envolvem alguma forma de
dados obtidos a partir da fisiologia do usuário, tais como scan de retina, impressões digitais,
padrões de voz e assim por diante. Embora convenientes por estarem sempre com o usuário
(ao contrário de objetos identificadores ou tokens) e por não estarem sujeitos às limitações de
memória (como as senhas textuais), tais sistemas não podem ser alterados em caso de
comprometimento (e.g., por ataque), o que limita o seu uso. Também não se conhecem as
taxas de erro para as várias tecnologias biométricas, i.e., em que proporção esse tipo de
autenticação é confiável, nem como estas se comparam às taxas de erro humano. Existe ainda
uma preocupação quanto às questões de privacidade, ligadas ao uso de técnicas biométricas
de identificação, que poderiam gerar muitos problemas, se a tecnologia fosse usada para
vigiar e monitorar amplamente os cidadãos em seu dia-a-dia.
Cada uma das alternativas a senhas textuais mencionadas acima envolve decisões e
renúncias, que vão desde o custo ao tempo de autenticação, passando por questões de
privacidade e por outras considerações especiais, que incluem o local de uso, equipamento, a
habilidade de alteração ou sua substituição em caso de comprometimento. Além disso,
limitações físicas (e.g., não possuir o dedo polegar), considerações de saúde (e.g. perigo de
contaminação por uso de equipamento em local público) e confiabilidade também devem ser
levadas em conta, na implementação de procedimentos de segurança. Indiscutivelmente, tais
alternativas parecem promissoras, principalmente se aplicadas aos sistemas adequados. No
23
entanto, pelas razões mencionadas acima e com o suporte da literatura (Ives et al., 2004; Kuo
et al., 2006), acreditamos que as senhas textuais ainda continuarão sendo usadas por muitos
anos. Em suma, muitas técnicas promissoras foram inventadas e testadas, sem que, no
entanto, alguma delas tenha conseguido superar a conveniência e o baixo custo das senhas
tradicionais.
A Memória e as Senhas
Sabe-se que as memórias não são armazenadas de forma integral e, mesmo quando
estabelecidas e consolidadas, não são permanentes (Schacter, 2001). Por esta razão, somos
melhores na generalização e na abstração de conhecimentos do que na retenção do registro
literal de eventos. O esquecimento ocorre continuamente, enfraquecendo o traço de memória
do que foi aprendido. De fato, esquecer é uma função essencial ao bom funcionamento da
memória: seria impossível, e pouco prático, lembrar com riqueza de detalhes todas as
informações que já vivenciamos. Quando se fala de senhas, o que se coloca como limitação é,
na verdade uma característica valiosa do ser humano, que lhe permite pensar, conviver,
sobreviver e se adaptar: o esquecimento.
Sabe-se que muitas das deficiências dos sistemas de autenticação por senhas se
originam das condições de funcionamento da memória humana. Assim, os maus hábitos,
como escrever ou reusar a senha, bem como as falhas de memória, acontecem simplesmente
porque, na impossibilidade de memorizar suas senhas, as pessoas desenvolvem estratégias
não seguras. Os estudos da Psicologia Cognitiva que têm pesquisado o funcionamento da
memória, têm mostrado consistentemente que:
guardar informações literais, ou detalhes superficiais como a exata ordem em que os
caracteres aparecem em uma senha, é uma tarefa cognitivamente difícil e suscetível a
falhas (Reyna & Brainerd, 1995);
as pessoas tendem a ter facilidade de lembrar de informações em que o significado esteve
envolvido na codificação, especialmente se combinado com a presença de pistas
24
compatíveis na hora do teste de recordação (S. C. Brown & Craik, 2000) - o que
geralmente não é o caso das senhas aleatórias ou geradas pelo sistema;
com a falta de uso e a passagem do tempo, traços literais, como a estrutura da senha ou a
fonte, tendem a se perder;
o fato de processar informações de natureza similar interfere em seu registro mnemônico
(F. N. Dempster & Brainerd, 1995; Pergher & Stein, 2003), acarretando perda de parte ou
de toda a informação.
Memória e Esquecimento no Uso de Senhas
Pela sua importância na autenticação, os aspectos literais de uma senha, como por
exemplo, a fonte (i.e., o sistema ao qual a senha se refere) ou a estrutura da senha
desempenham um papel fundamental. Parece-nos claro, então, que as senhas são um tipo
especial de memória literal, pois precisamos lembrar os caracteres exatos que as compõem, na
ordem exata, além do sistema em particular ao qual uma determinada senha se refere, para
que o acesso seja liberado. O esquecimento de um único caractere, ou a atribuição de uma
senha ao sistema errado, significa acesso negado.
No intuito de explicar, em termos cognitivos, como as senhas são criadas,
memorizadas e recordadas, é interessante aludir aos estudos da memória humana e do
esquecimento que vêm sendo contemplados na Psicologia há mais de um século. Ao longo
desse tempo, várias teorias foram desenvolvidas, na tentativa de esclarecer a estrutura e o
funcionamento da memória. Assim, existe certo consenso no que se refere aos três estágios
que compõem o que costumamos chamar de memória, quais sejam: (a) codificação, isto é, o
momento em que uma senha recém criada é registrada na memória; (b) armazenamento, o
processo pelo qual uma senha é guardada na memória enquanto não é utilizada, e (c)
recuperação, ou o momento em que a senha é resgatada da memória para ser utilizada, como,
por exemplo, no caixa-eletrônico (Schwartz & Reisberg, 1991). Da mesma forma que em
outras atividades que envolvem o uso da memória, não se pode afirmar o estágio no qual
ocorreram os problemas de esquecimento ou confusão no uso de senhas.
25
O esquecimento, ou o fenômeno pelo qual as informações que já estiveram na
memória deixam de estar disponíveis, tem sido explicado, historicamente, por várias teorias.
Estas teorias podem ser classificadas, de forma ampla, em três grupos: (1) as teorias que
postulam que as memórias, com a passagem do tempo, enfraquecem e desaparecem
gradualmente, até serem completamente extintas (deterioração); (2) as teorias que pregam
que, na verdade, a informação não se perde, estando em algum lugar na memória, mas não
podendo ser acessada, embora esteja intacta (falha de recuperação) e (3) as teorias que
consideram o esquecimento uma conseqüência do efeito de novas memórias sobre outras já
existentes ou vice-versa (interferência). Atualmente as modernas teorias de interferência
explicam o esquecimento em termos dos processos responsáveis, tanto pela deterioração
quanto pela falha de recuperação.
Várias teorias de memória poderiam ser consideradas no estudo do uso de senhas,
como, por exemplo, a teoria dos Níveis de Processamento (Craik & Lockhart, 1972), que
propõe que as pessoas usam níveis diferentes de elaboração ao processar informações. Isso se
dá num continuum que se inicia na percepção, passa pela atenção, rotulação e, finalmente,
chega à significação. O ponto chave é que todos os estímulos percebidos são armazenados na
memória, mas diferentes níveis de processamento (do mais superficial ao mais elaborado)
contribuem na habilidade para acessar ou recuperar-se aquela informação. Assim sendo,
informações processadas de forma mais elaborada são, em geral, melhor lembradas. Já a
Teoria da Ativação e Monitoramento da Fonte (Johnson et al., 1993), postula que a
localização da fonte de um evento é essencial para uma memória precisa da experiência
vivida. No caso das senhas, a fonte corresponde ao sistema ao qual a senha em questão se
refere, o qual é essencial para o sucesso do processo de autenticação. Há ainda a Teoria do
Traço Difuso (TTD) (C.J. Brainerd & Reyna, 1993), que classifica as memórias quanto ao
tipo de representação: literal (detalhes superficiais e específicos) ou de essência (significado),
as quais são armazenadas paralelamente e de forma independente para um mesmo evento. As
26
memórias literais e de essência estão sujeitas a processos de esquecimento (como sendo a
desintegração gradual dos traços) de natureza diferenciada, onde as taxas de esquecimento são
mais altas para representações literais do que para as de essência. Os caracteres exatos de uma
senha, na ordem e formato exatos, são informações literais. Então, embora não se possa
classificar as senhas como informações puramente literais (já que é possível e comum
associar significado às senhas), parece adequado considera-las como um tipo especial de
memória literal.
A codificação de memórias literais parece ser comparável à codificação de seqüências
de palavras não-relacionadas (Anderson & Paulson, 1977). Isto significa que a representação
literal parece ser de natureza perceptual, pois envolve a codificação da ordem em que os
caracteres ou palavras aparecem, bem como a codificação de sua fonte. Essa representação é
mais forte imediatamente após sua aquisição, mas vai enfraquecendo à medida que o tempo
passa. Os resultados encontrados por Anderson e Paulson confirmam a decrescente
disponibilidade de informações literais após um intervalo. Eles também observaram que os
traços que sobrevivem à perda inicial ficam menos vulneráveis à ação do tempo. Sabe-se
ainda que memórias literais são mais vulneráveis aos efeitos de interferência e que se tornam
inacessíveis mais rapidamente do que as memórias de essência (Reyna & Brainerd, 1995).
Assim, uma vez que a codificação de informações literais é suscetível à interferência
do ambiente, algumas informações acabam não sendo codificadas (Titcomb & Reyna, 1995).
Por isso, é mais provável que as pessoas se baseiem em representações literais imediatamente
após uma experiência, porém, com a passagem do tempo, as representações de essência se
tornam mais disponíveis. Como exemplo, é possível que o usuário lembre que a senha se
refere ao aniversário da irmã, mas não consiga lembrar se usou o ano de nascimento com
quatro ou seis dígitos, o mês por extenso, ou pior, se era o aniversário da irmã mais velha ou
da mais nova.
27
Memória e Repetição
Os pesquisadores de memória têm observado, desde os estudos pioneiros de
Ebbinghaus há mais de um século, que repetir a informação melhora a memória para aquilo
que foi repetido (Schacter, 2001). Embora não seja possível dissociar completamente os
processos de aquisição, armazenamento e recuperação de memórias, sabe-se que a maneira
pela qual um material é codificado na memória pode afetar sua recuperação (Schwartz &
Reisberg, 1991). McDermott e Chan (2006) observaram que o uso de repetição na codificação
(fase de aquisição de informações) leva a probabilidades mais altas de recordação precisa no
futuro. No entanto, repetições mecânicas, nas quais a pessoa apenas repete o estímulo em
silêncio para si mesma, não produzem efeitos duradouros na aprendizagem, ao passo que
repetir enquanto se pensa sobre o significado do material a ser evocado, ou estabelecendo
conexões com informações já aprendidas (repetição elaborativa), leva a uma melhor memória
(Craik & Lockhart, 1972).
O caráter das senhas seguras, que deveriam ser conjuntos de caracteres aleatórios e
sem sentido (contendo letras, números e símbolos), torna a repetição elaborativa difícil.
Porém, se uma associação com informações significativas for criada, pode ser que a repetição
elaborativa de uma senha, no momento de sua geração, tenha um impacto em sua codificação
na memória. Afinal, segundo Ebbinghaus (1885), lembrar itens sem sentido é mais difícil que
lembrar materiais significativos.
Recordação com Auxílio de Pista
A recordação livre permite recordar a informação em qualquer ordem e possibilita
observar o tipo de organização que os indivíduos realizam para sua recuperação. No caso da
recordação com pista, o processo de recuperação é ativado pelos traços do estímulo
fornecidos ao indivíduo. Nesta situação, verificamos que as pistas assumem um papel
facilitador do processo de recuperação da informação processada (Lockhart, 2000). Na
verdade, vários estudos já mostraram que informações que pareciam perdidas podem ser
28
recuperadas com o auxílio de pistas que nos lembram de como codificamos a experiência
inicialmente (Schacter, 2001).
A eficácia do auxílio de pista na recordação de senhas já foi observada em um estudo
pioneiro de Lu & Twidale (2003), depois replicado com resultados similares por Hertzum
(2006). O estudo partiu do pressuposto que revelar alguns caracteres da senha,
cuidadosamente escolhidos, bastaria para ativar a memória dos usuários legítimos para esta
senha, mas não seria suficiente para um invasor mal-intencionado. Para ambos os estudos,
entretanto, o objetivo era melhorar a experiência do usuário ao autenticar-se, e a segurança
ficou em segundo plano. Os participantes realmente lembraram-se mais das senhas acessadas
com as pistas do que daquelas sem elas, porém muitas das senhas criadas eram fracas ou
previsíveis.
APRESENTAÇÃO DA TESE
A presente tese de Doutorado partiu do interesse em promover uma aproximação entre
os campos de estudo da memória e da segurança de sistemas, isto é, promover práticas
seguras de uso de senhas sem gerar-se uma sobrecarga para a memória dos usuários. O
interesse principal deste trabalho foi identificar os principais fatores que comprometem a
recordação de senhas, e com isso derivar subsídios para motivar uma melhora na usabilidade
de senhas como técnica de autenticação. Ao identificar tais fatores, buscamos promover uma
aproximação viável entre a tecnologia de segurança da informação e as condições cognitivas
de seus usuários humanos. Buscou-se também investigar os aspectos mnemônicos envolvidos
na aquisição, armazenamento e recuperação de senhas, através da testagem dos efeitos de
repetição elaborativa e de recordação com auxílio de pista na geração e memorabilidade de
senhas.
A presente tese foi estruturada em forma de artigos científicos a serem submetidos
para publicação. A primeira parte (Introdução) traz uma revisão da literatura multidisciplinar
envolvendo o uso de senhas e seus problemas relacionados, na qual são discutidos tanto os
29
aspectos tecnológicos quanto fatores humanos. Após, é apresentada uma breve descrição de
soluções alternativas às senhas, as quais foram propostas ao longo do tempo. Posteriormente,
é feita uma revisão dos estudos de memória relevantes ao uso de senhas.
A segunda parte da presente tese de doutorado consiste na apresentação desta
pesquisa. O primeiro estudo, “The Revenge Effects of Passwords” (Os Efeitos de Vingança
das Senhas) descreve o levantamento realizado com o objetivo de identificar as características
das populações que encontram dificuldades para lembrar-se de suas senhas. Neste estudo
foram entrevistados 263 participantes de ambos os sexos, com idades entre 18 e 93 anos, e
com escolaridade variada. Os dados indicaram que o número de usos de senhas é o fator que
mais influencia o desempenho da memória para senhas. Assim, usuários com escolaridade
mais alta, por possuírem várias senhas, mostraram uma maior tendência ao esquecimento e à
confusão no uso de senhas. Ao contrário das expectativas, o declínio cognitivo devido ao
envelhecimento não parece ter tido efeito na memória para senhas.
Com o segundo estudo, intitulado “Exploring Cognitive Psychology to Help Password
Security” (Explorando a Psicologia Cognitiva para Auxiliar na Segurança de Senhas) buscou-
se explorar idéias baseadas na Psicologia Cognitiva visando a melhorar o desempenho da
memória no uso de senhas. O estudo investigou o efeito da repetição elaborativa e do uso de
pista como auxílio à recordação de senhas, visando a promover a geração de senhas fortes e
recordáveis através de dois experimentos. O Experimento 1 avaliou o efeito da repetição
elaborativa e do auxílio de pista na composição, tamanho e potencial de segurança das senhas
geradas, comparadas com um grupo-controle. A recordação das senhas foi testada em dois
momentos: após 5 minutos e uma semana depois. Uma vez que a maioria dos usuários teve
sucesso em lembrar-se das senhas, um segundo experimento foi realizado para que se pudesse
examinar as causas do bom desempenho da memória no Experimento 1, tanto nos grupos
experimentais quanto no grupo controle. O Experimento 2 então, buscou avaliar se o bom
30
desempenho permaneceria após um intervalo maior de tempo decorrido, ou seja, cinco
semanas depois da geração da senha.
Por último, são apresentadas as considerações finais, com base na revisão da literatura
e nos resultados dos estudos que sintetizam os principais achados desta pesquisa, bem como
suas possíveis implicações. Além disso, são apontadas sugestões para futuras investigações e
limitações dos trabalhos realizados.
OBJETIVOS
Como sistema de autenticação, a utilização de senhas tem se revelado um meio prático
e de baixo custo para diversos serviços (e.g., identificação bancária ou acesso a contas de e-
mail). Contudo, o seu uso depende de capacidades cognitivas por parte do usuário que vão de
encontro às exigências de segurança, gerando conseqüências como o esquecimento da própria
senha. Essa limitação, apesar de conhecida por administradores de rede e organizações, tem
sido pouco estudada.
Tendo em vista que a abordagem da SI ao enfrentar os problemas relacionados ao uso
de senhas parece se concentrar nos aspectos tecnológicos, verificou-se a necessidade de
melhor compreender os fatores humanos e buscar alternativas de incluí-los em sistemas de
autenticação por senhas. Dessa forma, o objetivo desse trabalho abrange dois campos de
estudo. Em primeiro lugar, busca conhecer melhor a realidade dos usuários através da
identificação dos principais fatores que comprometem a recordação de senhas, incluindo
setores da população que não haviam sido estudados anteriormente, tais como pessoas de
baixa escolaridade, que constituem a maioria da população mundial, e pessoas de idade mais
avançada, já que o envelhecimento da população é uma realidade em muitos países, incluindo
o Brasil. O segundo campo de estudo diz respeito aos aspectos mnemônicos, investigados
através da testagem do impacto de duas variáveis mnemônicas - repetição elaborativa e
recordação com auxílio de pista - na geração, codificação, armazenamento e recuperação de
senhas.
31
PROBLEMAS E HIPÓTESES
Muitas das deficiências dos sistemas de autenticação por senhas se originam das
condições de funcionamento da memória humana. Se não fosse necessário lembrar-se de
senhas, elas poderiam, com certeza, ser muito seguras (isto é, totalmente aleatórias e tão
longas quanto as limitações do sistema permitissem), e conter todos os tipos de caracteres.
Apesar disso, Brown et al. (2004) apontam que a literatura é bastante escassa ao fornecer
procedimentos claros, passo a passo, que auxiliem na geração e recordação de senhas. A
maioria dos poucos artigos existentes não leva em consideração as limitações cognitivas
impostas pela natureza humana. Assim, as pessoas são obrigadas a conviver com um dilema
entre a segurança e a conveniência.
Para que se possa abordar o dilema das senhas de forma eficiente, se faz necessário
conhecer os principais fatores que comprometem a recordação de senhas. Assim, é importante
investigar se variáveis como sexo, idade e escolaridade, que tradicionalmente impactam
outras tarefas diárias, têm efeito na memória para senhas. Ainda, sabendo-se que a sobrecarga
de informações acarreta um ônus para a memória, faz-se necessário incluir o número de
senhas que o indivíduo possui entre as variáveis investigadas. Esperávamos encontrar mais
problemas de memória entre participantes mais velhos e, talvez, entre os de escolaridade mais
baixa. Examinamos também a possibilidade de encontrar diferentes níveis de esquecimento e
confusão de senhas entre homens e mulheres. Além disso, com base em estudos anteriores (A.
Adams & Sasse, 1999; S. Brostoff & Sasse, 2003; Carstens et al., 2004; Dhamija & Perrig,
2000), esperava-se que o número de usos de senhas influencie negativamente o desempenho
da memória.
É possível que boa parte das senhas esquecidas ou confundidas não tenha sido bem
codificada e, por isso, seja vulnerável ao tempo e à interferência de outras senhas. Além disso,
muitas vezes o usuário lembra-se de uma senha, mas usa-a com o sistema errado. Isto é um
claro exemplo em que se desfez a conexão entre a fonte da informação (o sistema) e o evento
32
original (nesse caso, a senha). Sendo a fonte uma informação literal, é esperado que seja
esquecida mais rapidamente (Reyna & Brainerd, 1995). Titcomb e Reyna (1995) apontam que
o teste imediato e o questionamento repetido após um intervalo fortalecem as memórias
literais, o que leva a crer que seria interessante investigar se a repetição elaborativa de uma
senha, no momento de sua geração, terá um impacto na qualidade da senha gerada, bem como
em sua codificação na memória.
Uma outra possibilidade pouco explorada na literatura se refere a possibilidade de se
reduzir os problemas de esquecimento e confusão de senhas com a apresentação sistemática
de uma pista semântica. O uso de senhas para autenticação se constitui num claro exemplo de
teste de memória, mais especificamente, um teste de recordação livre. Segundo a Teoria do
Traço Difuso, em testes de recordação livre, em primeiro lugar, tenta-se acessar diretamente
às informações literais, e, quando esse processo falha, passa-se a tentar reconstruir o evento a
ser lembrado, a partir das informações de essência disponíveis. A pesquisa em Psicologia
Cognitiva indica que o auxílio de pista aumenta as probabilidades de acesso direto aos traços
de memória em comparação com a recordação livre (1995) (C.J. Brainerd et al., 2002). Por
essa razão, parece interessante estudar os efeitos do uso de pista como auxílio na recordação
de senhas.
CAMPO DE PESQUISA
As entrevistas do levantamento foram realizadas individualmente nos locais de
trabalho, estudo ou lazer dos participantes, em Porto Alegre, RS, Brasil.
Os estudos experimentais foram realizados nos laboratórios de Informática das
Faculdades de Administração e Psicologia da PUCRS, respectivamente, em Porto Alegre, RS,
Brasil.
33
METODOLOGIA DE PESQUISA
Estudo de Levantamento
Foram realizados dois estudos preliminares, tendo como base o estudo de Brown e
colegas (2004) com o objetivo de gerar um instrumento que permitisse pesquisar o uso de
senhas em nossa realidade, para que, a partir dos dados levantados, fosse possível identificar
as implicações do uso de senhas no desempenho da memória humana. Um estudo de
levantamento preliminar foi realizado com a finalidade de adaptar o instrumento de Brown e
colegas (2004) para a realidade brasileira. Na seqüência, através de um levantamento piloto,
buscou-se testar o instrumento traduzido e adaptado. O instrumento resultante (Anexo A),
(aprovado pelo Comitê de Ética da PUCRS, ofício no. 446/06 – CEP - Anexo B) foi utilizado
no Estudo de Levantamento.
No estudo de levantamento participaram 263 pessoas de ambos os sexos, com idades
entre 18 e 93 anos e níveis de escolaridade de baixo a superior. As entrevistas foram
realizadas individualmente, de forma dirigida. Com o pacote estatístico SPSS, foram
realizadas análises descritivas e de freqüência, correlações e, por fim, uma análise de
regressão logística, incluindo os fatores que mais pareciam influenciar os problemas de
memória com senhas.
Estudos Experimentais
Os estudos experimentais realizados integram dois experimentos cujas amostras foram
compostas por estudantes universitários, distribuídos aleatoriamente em três grupos: controle
(GC), experimental-pista (GEP) e experimental-repetição (GER).
O material utilizado consistiu de páginas web para cadastro, onde eram solicitados os
dados demográficos e a identificação do participante através de seu nome de usuário, bem
como a digitação de uma nova senha, e sua confirmação, ou login, onde o indivíduo deveria
digitar seu nome de usuário e senha experimental. Por ocasião do cadastro, ao GEP também
era solicitada a criação de uma pista (palavra ou expressão curta), a qual lhes era apresentada
34
nos logins posteriores. A pista deveria ser suficiente para ajudá-los a lembrar a senha, mas
não para revelá-la a intrusos. Ao GER, foram apresentadas quatro páginas subseqüentes para
a confirmação adicional da senha.
Os dados foram organizados em um Banco de Dados, com o Programa Microsoft Excel e
analisados através do pacote estatístico SPSS. A distribuição dessas variáveis foi descrita
como média e desvio padrão ou freqüência e proporção, quando cabíveis. Foram computados,
para cada sessão do experimento, os acertos por participante, os tipos de erros e o número de
tentativas necessárias para acertar a senha. No primeiro encontro, foi também analisado o
grau de segurança da senha gerada. Nas comparações entre encontros, foram realizadas
análises de variância com medidas repetidas. Todos os tratamentos estatísticos utilizaram um
=0,05 para o teste das hipóteses.
SEÇÃO EMPÍRICA I
THE REVENGE EFFECTS OF PASSWORDS
ABSTRACT
Contrary to what most people would expect, natural cognitive decline caused by age
doesn't seem to be of major impact on memory for passwords. A survey conducted to identify
characteristics of the populations that face the most difficulties in handling passwords
revealed that password forgetting and mix-ups happen more frequently as the number of
password uses increases. Thus, better-educated users, by owning several passwords, were
more prone to forget and/or mix them up. The survey data showed a positive correlation
between the number of password uses and memory failures such as forgetting and confusion,
suggesting that, as far as memory for passwords is concerned, interference effects are more
significant than age. The sample consisted of 263 male and female volunteers, aged 18 to 93,
from a variety of educational levels. Our data indicated that the number of password uses is
the factor that impacts memory performance the most and the vast majority of respondents -
across age groups and literacy levels - used passwords mostly to access their bank account(s).
Most passwords were generated by the user, as opposed to the system. The average password
length was 4.89 characters long, the majority being numeric only. Over half of all respondents
admitted keeping physical records of at least one of their passwords. The strategies used by
the subjects in order to memorize and/or remember their passwords, for the most part, go
against the most basic security recommendations.
Keywords: passwords, human memory, information security
36
Introduction
Ironic unintended consequences of technology, that induces behavior which appears to
cancel out the very reason for using it, are called revenge effects (Tenner, 1997). However,
technology alone does not produce revenge effects. It is only when it is anchored in laws,
regulations, customs and habits that an irony reaches its full potential. Password security is an
example of such a technology, anchored in security guidelines that conflict with humans'
customs, habits, and, worst of all, cognitive capabilities.
If you are like most regular people, you'll find it hard to enumerate, without thinking,
all of your passwords. This is probably a frustrating exercise, since we often have so many of
them that it becomes hard to remember them all without a conscious effort. When talking
about passwords, almost everybody has a story to tell, or a complaint to make, people struggle
to handle their passwords and often face problems due to the failure to remember the right
password at the right time. It seems that when people try to keep track of their passwords, is
when revenge effects arise, such as physical records or password reuse. In spite of this, little
is known about who among us faces the most difficulties in handling passwords and what
makes the revenge effects more evident.
How do we remember passwords? How many we forget? How many expired, are
outdated and useless? And how can we get rid of them, since apparently we cannot forget on
demand? What are the consequences of forgetting the ones that are still valid? Despite the
many unanswered questions, the well-known flaws and the several alternatives created in the
recent years, like for instance, graphical passwords or biometric authentication, textual
passwords are still the nearly universal authentication mechanism, since they are very
convenient. Both the processes of creation and authentication, take only a few seconds,
system implementation is relatively simple and the cost is low.
The notion of a secure password has evolved over time, in response to the ever more
sophisticated hacker attacks. In the beginning, a good password should only be remembered
37
and kept secret. Today, however, a good password has become something very difficult to
remember, since it should be as safe against ill intentioned intruders as possible. Good
passwords should be as long as possible, and contain upper and lower case letters, numbers,
and other special characters (A. S. Brown et al., 2004). Besides, even good passwords should
be replaced from time to time.
From a security standpoint, the rules are not essentially wrong. However, they do not
take into account users' motivations, behavior, and cognitive capabilities. It is not surprising,
then, that most users find it difficult to generate and remember secure passwords, especially
when there are many to be remembered in their day-to-day activities.
The strength of a password is a function of the password space, which is calculated
based on the character sets used in the password. But people tend to be biased by their
preferences and knowledge when choosing passwords, what reduces the actual attack space,
since not all possible combinations are equally likely. For instance, considering the four-digit
ATM passwords, it is known that people find it relatively easy to remember dates and that
dates are easily coded as four digit strings. Therefore, many people use dates for their four-
digit passwords. This means the attack space is then reduced to the combinations that
accommodate dates. If the potential attacker knows the potential victim or has access to
his/her personal information, the attack space could be further reduced. In places with
elevated theft and robbery rates, a person's stolen wallet or purse may prove itself a rich
source for password guessing, for example, to access the person's bank account.
Although the literature is scarce, there are some aspects of password use that have
been consistently found, such as the bad habits arisen as coping strategies, or the consensus
that many of the deficiencies of password systems are related to human memory limitations.
The so-called bad habits in password generation and use include short passwords
consisting of names, nicknames, addresses and birth dates, from the user himself or of
relatives, or even simple words from the dictionary. The two most frequent and most
38
preoccupying bad habits, though, are the reuse of the same password for multiple accounts
and the storage of the password in paper or electronic media (A. S. Brown et al., 2004; Morris
& Thompson, 1979). In fact, cracking one password may reveal to the attacker more than the
password itself. It may also reveal the person's strategy for creating passwords and thus lead
to the cracking of different passwords from the same user, maybe even some more critical
ones.
Most of the solutions proposed for password problems can be roughly classified in
three categories: (1) pro-active measures, which identify and refuse weak passwords at
generation time; (2) security technologies, such as cryptography, and (3) user training and
education. None of them, however, addresses memory limitations (Dhamija & Perrig, 2000)
and all have their own shortcomings. The pro-active measures of increasing the enforcement
of password guidelines may drive users towards writing their "strong" passwords down, as
explicitly stated by one of Adams and Sasse's (1999) participants as well as by one of ours.
Security technologies, although good and necessary, are not immune to Social Engineering
(i.e., the practice of obtaining confidential information by manipulating users) attacks, and
user education, though fundamental, is not sufficient to make users fully compliant with
security guidelines.
Cognitive Aspects of Password Authentication
One of the main components of password authentication systems based on knowledge,
such as passwords, is human memory. Actually, one of such systems' main weaknesses stems
from their need for the precise recall of the secret information (Dhamija & Perrig, 2000).
Unfortunately, precise recall (without cues) is not the strength of human cognition. In
password use, the tiniest mistake, for instance, forgetting one character or mixing-up the order
of two characters, is enough for authentication failure.
In human memory research, there is a rich knowledge base, which may be used to
explain the problems with password forgetting. The most important findings, as far as
39
passwords are concerned, have already been enumerated by Sasse, Brostoff and Weirich
(2002). The human limitations at precise recall generate an irreconcilable conflict with the
requirements for secure passwords, since users often prefer to decrease the memory burden at
the expense of security (Wiedenbeck et al., 2004).
All the above mentioned bad habits, as well as the memory lapses in password use,
happen simply because, unable to memorize all their passwords, people resort to developing
non-secure strategies. Over time, Cognitive Psychology studies have consistently shown that:
(a) the storage of verbatim information or superficial details, such as the exact order in which
characters occur in a password, is a difficult task (Reyna & Brainerd, 1995); (b) people tend
to be able to remember meaningful information easily (S. C. Brown & Craik, 2000) – what
generally is not the case with system generated or random passwords; (c) with lack of use and
the passage of time, verbatim traces, such as the password structure or its source, tend to
decay more rapidly than its meaning (C. J. Brainerd et al., 1995); (d) the processing of similar
information interferes with the mnemonic record of these information, causing the
information to be lost in part or in full (F. N. Dempster & Brainerd, 1995; Pergher & Stein,
2003).
The vast body of knowledge in the psychology of memory should be considered by
the information security industry in their efforts to make password authentication more viable.
Although most of the existing studies on password usage and practices have not considered
cognitive theories, they do point out interesting facts about the use of passwords.
Related Work on Password Usage and Practices
The existing literature on password selection and memorization criteria is surprisingly
scarce. Several studies have addressed different aspects of password usage and practices, but
most of them focused on the passwords themselves instead of their users with their inherent
limitations (A. Adams & Sasse, 1999; Morris & Thompson, 1979; Riley, 2006). Three
40
studies focusing on the user were found and they were used as a foundation to this work (A.
S. Brown et al., 2004; Carstens et al., 2004; Zviran & Haga, 1999).
Back in (1979), Morris and Thompson examined a large password database (3289
passwords), when they already observed some behavior trends in password generation (e.g.,
choice of short passwords or selecting words from the dictionary) that continue to occur these
days, such as the frequent use of short dictionary words as passwords. They found out that a
simple dictionary attack could crack a third of the passwords.
Zviran and Haga (1999) surveyed 860 users at the DoD, the American Department of
Defense. The study looked at the characteristics of user-generated passwords, such as
password length, composition (numeric, alphabetic, etc.), lifetime (how often the password
was changed), and selection method (based on meaningful details, random, other), as well as
the relationship among these characteristics and data attributes, such as data importance and
sensitivity. The frequency of changing a password was found to be related to the importance
or sensitivity of the data being protected. They also found that a password's composition (i.e.,
types of characters used in a password), frequency of changing, and method of selection are
related to how difficult it is to remember it, while the number of characters in a password is
not, that is to say, a longer password is not necessarily harder to recall, but complex ones,
composed of all kinds of characters are, in fact, difficult to remember. In addition, they found
that length, change frequency, and selection method are not related to writing a password
down, while its composition is. People were more likely to write down passwords if they
contained different sorts of characters. In other words, writing a password down was related
to the difficulty of recalling it. Usage frequency was related to recall difficulty and to writing
down a password. The authors argued that ten years after the Morris and Thompson (1979)
study, the users were still choosing passwords that were made up of personal details
meaningful to the user, relatively short, comprised of alphanumeric characters, rarely changed
and often written down. The study examined only one password per user, since their main
41
focus was password characteristics, not users. Also, as they said it themselves, this was a case
study at one government organization at one time, although the authors did expect that their
findings would not be atypical.
Other studies also found that users tend to choose short passwords that relate to
information with personal significance. Adams and Sasse (1999) conducted an internet survey
with 139 respondents from organizational employees along with 30 detailed interviews, in
order to get data about user behavior and perceptions regarding password systems. Four
factors were identified that influence the effective use of passwords: multiple passwords,
password content, perceived compatibility with work practices, and user perception regarding
corporate security and importance of information. Besides, the authors found evidences that
many users simply do not follow security recommendations and end up choosing weak
passwords. It was found that people tend to choose passwords with the least number of
characters allowed. People also tend to base their passwords on information with personal
significance, which can be easily found out, and many times, the same password is reused
across several different systems. Similar to Zviran & Haga (1999), Adams and Sasse (1999)
addressed only organization employees. No information was available regarding the ages or
education levels of the sample in their study.
In another study, Riley (2006) surveyed 315 undergraduate students to assess their
password practices for online accounts. She used a 101-item self-report questionnaire
developed through pilot tests. Some were applied in paper form and some over the web. Her
main findings were that users use simplistic practices to develop passwords, in other words,
they tend to revert to the simplest possible strategies. Most students surveyed never changed
their passwords unless it was required. Also, users did not vary password complexity
depending on the nature of the site, whether it protects sensitive information, like a bank, or
not, like for instance, instant messaging. She speculated that having multiple accounts makes
it harder to recall many unique passwords. Above all, she found that users were more aware
42
of secure behaviors they should use than it was thought, but behave less securely in fact.
Riley's sample was composed of only undergraduates, who had previous technical knowledge
of password practices. There might be a bias since the average user might lack this knowledge
and the effects of age, education, or sex could not be examined.
Instead of examining behaviors and perceptions about password systems or password
characteristics, such as composition, some studies actually tried to focus on the user, that is,
try to identify why the users act the way they do and what could be done. In order to develop
a model to evaluate the impact that the human factor in password authentication had on
Information Security, Carstens et al. (2004) carried out a survey (N=250) and an experimental
study (N=30) with university students and employees. Their results indicated that passwords
containing information that was meaningful to the individual were easier to remember, even if
they contained additional characters, like for instance, symbols and punctuation characters.
Other common behaviors observed include password reuse in different accounts, as well as
writing down one or more passwords. Users with eight or more passwords were found to be at
a higher risk of forgetting a password at least once a month, and they also tended to write
more passwords down. Carstens et al. asked for participants' gender, age, and educational
level in their survey, but didn't make inferences about that. Also, they regretted not doing a
pilot testing of the instrument because they thought that, had they tested the questions in a
preliminary research effort, they might have gotten better ones.
Brown and colleagues (2004) performed a survey with 218 undergraduate students to
evaluate password generation and use. A questionnaire containing 19 items or password use
categories, such as bank account or email was used so that, for each item, the participants
were asked to describe the type of information used to generate or remember the respective
password. The authors also classified the strategies used by participants for generating or
remembering their passwords according to three factors: entity, information and format upon
which the passwords were based. For most of the observed passwords, the most frequent
43
entity was the participant him/herself and relatives. The information most frequently used as a
basis for passwords were names and dates, and the most common formats were full (intact,
e.g., a date with day, month and year) and partial (e. g. a date with day and month only). This
study was an important step in understanding password users and their memory problems.
Nevertheless, by surveying a homogeneous population in age and education, it was not
possible to make inferences about the impact of these factors on password usage in other age
groups and with different educational levels. And that is exactly what the present study
intended to do.
Survey Study
This study was designed to extend the work started by Brown et al. (2004) by
expanding the sample to include different ages, specially elder people, both male and female,
since an increasing elder population is a reality all over the world (United Nations, 2003), and
different educational levels, since the majority of the population in the developing world is
still composed of people with little or no education.
Since the focus of most studies reviewed in the literature mentioned above was mainly
on the passwords and their characteristics, many questions about what people do in handling
passwords and why, or what their passwords refer to, remain unanswered. By looking at
password usage within different age groups, distinct educational levels, and comparing males
and females, we intended to find out what characterizes the people that face the most memory
issues when using passwords. In sum, our main goal was to investigate how age, sex, and
educational level, as well as number of passwords owned, could affect people's memory for
passwords.
44
METHOD
Participants
A sample of 263 unrewarded individuals participated in the study (Table 1). Three age
groups were considered, according to the developmental stages described by Papalia and Olds
(2000): young adults (age 39 or younger), middle-aged adults (age 40-64), and elder adults
(65 or older). For each age group, participants were distributed according to their educational
level and sex, that is, males and females who had not finished high school, and those who had
at least a high school degree.
Table 1 - Distribution of participants by age, educational level, and sex.
Education
Less Than High School High School or More
Male Female Male Female Sex
Age
N % N % N % N %
TOTAL
N %
39 years-old 13 4.9 16 6.1 24 9.1 38 14.4 91 34.5
Aged 40 to 64 32 12.2 18 6.8 11 4.2 39 14.8 100 38.0
65 years-old 12 4.6 23 8.8 21 8.0 16 6.1 72 27.5
TOTAL 57 21.7 57 21.7 56 21.3 93 35.3 263 100
Instrument
The instrument was based on the questionnaire developed by Brown et al. (2004). It
was adapted through a preliminary survey conducted to determine most frequently used
password categories. The adapted questionnaire was adjusted after a pilot testing with a
sample of 20 university students and personnel. It is available upon request to the first author.
The first section of the anonymous questionnaire included demographic information,
such as sex, age, and educational level. Section 2 contained nine categories of password use
(e.g., bank, email, etc.) plus the 'other' category. For each item or password use category on
the questionnaire, the participants stated how many passwords they owned, whether the
passwords were chosen by themselves or assigned to them by the system, password length,
45
and the type of characters used in the password (letters, numbers, etc.). The respondents also
described - as generically as possible - the strategy used for generating or remembering each
password. Section 3 included open ended questions about whether participants ever forgot or
mixed-up a password, how frequently they were required to replace their passwords (if so),
and whether they used to write any of their passwords down.
Procedure
With the intent of avoiding biases due to differences in reading and comprehension
abilities stemming from different educational levels, the majority of interviews was conducted
individually and took approximately 10 to 15 minutes per participant. The participants were
surveyed at their work/study/leisure locations in Porto Alegre, RS, Brazil. After a general
introduction, if the person agreed to participate, he/she signed the informed consent form and
answered the questionnaire orally. For each item, the interviewer asked whether the
participant used passwords for the item If so, for each password owned, the interviewer asked
more information about the password, such as, length, composition, etc. and took note of the
answers. The college students, after a brief initial orientation session, filled out their
questionnaires in class under assistance and close supervision of three interviewers. We were
especially careful regarding the memorization strategies, thus offering plenty of detailed
explanation and examples to ensure that the participants’ privacy was protected.
RESULTS
We performed descriptive analyzes of the data from Section 2 of the questionnaire
regarding characteristics of the passwords, such as number of passwords per category and per
participant, password length, and password composition. These data were compared within
and between the demographic groups defined by sex, age, educational level. In addition, we
conducted a logistic regression analysis to test the relationships between the relevant variables
46
(sex, age, educational level, and number of passwords) and memory problems. All statistic
analyses used a level of significance .05.
Password Characteristics
The surveyed participants had a mean of 5.38 (SD=3.79) password uses (Mdn=4;
Mo=2; range=1 to 29). Since the distribution was positively skewed, the median was used for
subsequent analyses. The mean number of unique passwords was 3.98 (SD=2.37; Mdn=4;
Mo=2; range=1 to 16), which means that for about every four passwords used, one was
duplicated. Curiously, the percentage of unique passwords was negatively correlated (r
s
=-
0.625, p<.001) with the total number of password uses, that is, as the number of password
uses increased, the number of unique passwords tended to decrease, since people tended to
start repeating already used passwords.
Password composition was also examined. From a total of 1415 passwords reported by
the sample, the majority, 62.6%, was numeric only, followed by alphabetic only (24.3%),
alphanumeric (12.4%), and barely 0.7% contained numbers, letters and other characters. The
sum of the sizes of all passwords owned by an individual was divided by the total number of
passwords he or she had, thus yielding the average password length for that particular person.
For the full sample, the mean password length was 4.89 (SD=1.06, Mo=5, Mdn=4.80). These
findings make more sense when looking at the most represented categories of passwords, in
Table 2, since some systems impose limitations on password composition and sizes, like for
instance, banks often require passwords containing a fixed number of characters, usually 4 or
6 digits.
Password Uses
As shown in Table 2, the vast majority of participants used passwords for their bank
accounts (including phone and online banking), followed by other cards, email, and the
internet (including instant message, online news, etc.). Other uses (not shown in Table 2)
47
including computer, cell phone, insurance, school/library, alarm, and the 'others' category,
accounted for less than 5% each, totaling 17.7% of all passwords.
Table 2. Most frequent password uses per group (percentage of all 1415 passwords)
Education Age Sex
Total
< High
School
High
School
39
40-64 65 M F
Password uses
Bank
Other cards
Email
Internet
53.4
11.6
9.9
7.7
39.8
38.3
15.1
15.7
60.2
61.7
84.9
84.3
31.8
34.0
59.0
50.0
40.0
35.2
27.3
18.5
28.2
30.9
13.7
31.7
44.3
40.7
38.8
53.7
55.7
59.3
61.2
46.3
Memory Problems
Whenever participants reported having already forgotten passwords, mixed passwords
up, or both, we considered that the person had already experienced memory problems in
password use. Nearly two thirds of our sample, 72.1% (189) did.
When we specifically looked at the group that reported memory problems, we
observed that, over half of the participants owned more than four passwords, the majority,
62.4% held at least a high school degree, 55.5% were under 65 years of age, and 59.3% were
women. Those who did have memory problems and were better educated, used in average 7.2
passwords. On the other hand, from the 27.9% of individuals that never forgot nor mixed-up a
password, most (59%) had not completed high school and owned in average 2.88 passwords.
Confirming this tendency of better education corresponding to more passwords and
consequently, more memory problems, a positive correlation (r
s
=0,438, p<.001) was observed
between education and number of password uses for users who reported memory problems.
Over 90% of the participants with 10 or more passwords had at least a high school degree,
and among those, roughly 95% had already forgotten or mixed-up their passwords.
48
In addition, over half of respondents who had memory problems (59.2%), admitted
keeping a physical record of at least one of their passwords, 52.8% needed to reset their
password at least once, and many passwords were reused for more than one account.
Memorization Strategies
The memorization strategies of all passwords were analyzed according to the
classification scheme devised by Brown et al. (2004). Every password was analyzed in terms
of the entity it refers to, the information or fact it was based upon, and the format in which it
was coded. For example, if the strategy was "my girlfriend's birthday" and the password was
composed of four digits, it was considered 'lover' for entity, 'date' for information, and 'partial'
for format (the partial format was inferred given that dates are composed of day, month, and
year, which require at least 6 digits).
Entity. Across the 1015 user-generated passwords, the most used entity was relative,
(41.8%), followed by self (37.3%), and mixed (6.3%). All the remaining entities (friend,
acquaintance, lover, celebrity, fictional character, animal, organization, activity, and product)
were grouped in the others category, since they accounted for less than 3% each.
Information. Regarding the information or fact used as a basis for generating the
examined passwords, 39.5% of the passwords were based on dates, followed by numbers
(17.1%), names (12.5%), and mixed (10.9%). The other category includes place, ID,
aggressive words, and license plates.
Format. The formats in which the information were coded to compose the passwords
showed that a similar number of passwords were coded in partial (e.g., part of a date or a
name) (29.2%) and combination (e.g., two dates combined) (29.8%) formats, followed by full
(intact), (19.7%), transformed (e.g., phone number multiplied by 2), (9.1%) and sequence
(e.g., first 5 odd numbers) (6.3%). The other category included abbreviated, initials,
backwards, and drawings in the keyboard.
49
From all passwords examined for memorization strategies, 28.3% that were generated
by the system and assigned to the users. A total of 71.7% (1015) were generated by the users
and only those were considered for the analyses described below. These findings are
supported in the literature (A. S. Brown et al., 2004). The mean number of passwords
generated by the user is 3.76 (3.23) and by the system is 1.61 (1.63).
Considering that our sample used passwords mostly for bank-related uses, and that the
majority of the passwords were numeric only, it was not surprising to find that a large number
of passwords was said to be 'random' or not specified. Hence, the strategies that were not
specified (23.0%) or random (10.9 %) were excluded for this analysis.
The Impact of Password Use on Memory
A Logistic Regression analysis tested the impact of sex, age, education, and number of
passwords owned by an individual on reported memory problems, such as forgetting or
confusion (mix-ups). Considering that the group aged between 40 and 64 stated having more
memory problems than the other age groups, we decided to use this group as the reference for
the age factor. An odds ratio equal to 1.0 represents full statistical independence, thus the
odds that memory problems occur is larger as the odds ratios increase. Sex did not seem to
affect memory problems (OR=.71 (.41-1.22), p=.264), and therefore the variable was removed
from the model. The odds ratios were calculated for each factor with respect to memory
problems and were adjusted to account for the interaction of all remaining factors (age,
education, and number of passwords).
The results of this analysis are summarized in Table 3. The percentages were
calculated in relation to the studied factor, either age, education, or number of passwords. For
instance, in row 5 (Education < high school), the 71 individuals shown represent 62.3% of all
respondents who did not finish high school, the remaining 37.7% did not report memory
problems). When the factors were analyzed independently, age, educational level, and number
of passwords were significant, see columns 4 and 5. However, when the contributions of age,
50
education, and number of passwords were taken into account, only the number of passwords
owned by a participant remained significant for memory problems, that is to say, when age
and education are equated, individuals who owned more than four passwords were 2.94 times
more likely to forget or mix-up their passwords than their counterparts who owned up to four
passwords.
Table 3. Odds ratios for memory problems, such as forgetting and confusion, calculated using logistic
regression and adjusted for age, education and number of passwords.
Similar analyses were run for password forgetting and confusion, separately, and the
results are comparable. Number of passwords was still the major factor, and for confusion
problems, specifically, educational level remained significant even when the interaction of all
factors was considered, which means that better-educated people with several passwords were
more prone to mix them up, regardless of their age (Figure 1).
Memory
Problems
n (%)
p
Odds Ratio
(95% CI)
p
Adjusted
odds ratio
(95% CI)
39 or younger 71 (78.9) .526 1.25 (.63-2.46) .940 .97 (.48-1.99)
Aged 40 to 64 75 (75) 1 1
Age
65 or older 43 (59.7) .034 .49 (.26-.95) .092 .55 (.28-1.1)
< high school 71 (62.3) 1 1
.003 .108
Education
high school 118 (79.7) 2.38 (1.37-4.14) 1.64 (.90-3.0)
4 80 (59.7) 1
<0.001 .001
# of
passwords
> 4 109 (85.2) 3.87 (2.13-7.04) 2.94 (1.54-5.61)
51
Figure 1. Odds Ratios of Confounding Passwords
Contrary to what might be expected, based on the literature, our results have indicated
that age and educational level do not affect memory for passwords as much as the number of
passwords owned by a person. Having several passwords, as a revenge effect, led people to
experience memory problems, forgetting or mixing them up.
Discussion
Endorsing the literature, the present study indicated that security guidelines are
routinely violated. That may be due to the fact that users have difficulties remembering their
passwords. The vast majority of this survey's participants (72.1%) reported having already
experienced memory problems while using passwords.
We found that, challenging the natural expectations of a worse memory performance
for the elders, in the specific case of passwords, age did not play a significant role. We also
found memory problems to be statistically independent from sex. Moreover, when the
interaction of age, education and number of passwords owned was considered, the odds of a
person having memory problems with passwords increased as the number of passwords
increased. Interestingly, better educated users were at a higher risk of mixing passwords up.
The odds of having problems of confusion, like for example, using the right password with
the wrong account, or mixing-up the character order in a password, were also significant for
education. We hypothesize that, as education improves, the number of password uses tend to
52
increase, so, people start repeating passwords and/or using variations of a "master" password.
These slight variations would interfere with each other causing failed login attempts due to
confusion.
These memory-related issues appear to be the origin of the revenge effects like reuse,
password reset requests, or written copies of passwords. Unable to memorize many different
passwords, users resorted to duplicate their existing passwords with new systems, practice
that was already observed in other studies (A. Adams & Sasse, 1999; A. S. Brown et al.,
2004; Carstens et al., 2004; Dhamija & Perrig, 2000). By reusing some passwords, they may
also be at a higher risk of having the security of their accounts jeopardized. In line with
previous findings (A. Adams & Sasse, 1999; A. S. Brown et al., 2004; Carstens et al., 2004;
Dhamija & Perrig, 2000), over half of the participants, admitted keeping a physical record of
at least one of their passwords. Carstens et al. (2004) found that users with eight or more
passwords tended to write more passwords down. In our sample, we observed that, even
among the people who reported having memory problems, more than half admitted writing
passwords down.
This investigation is an expansion of previous studies with password users.
Information about real password use was collected from male and female participants of
different ages and educational levels. In addition to examining password usage, we were able
to inspect a possible contribution of these factors to memory problems in password use.
Our data indicated that the factor that impacted password forgetting the most was the
number of passwords owned by an individual. Adams and colleagues (1999, 1997) had
already pointed out that having to remember multiple passwords decreased memorability and
increased the cognitive overhead associated with the password mechanism. They
recommended having no more than five different passwords. Besides, by owning more
passwords, better-educated people appeared to be at a higher risk of experiencing memory
problems when using passwords, such as forgetting and confusion. Users with eight or more
53
passwords were previously found to be at a higher risk of forgetting a password at least once a
month (Carstens et al., 2004).
Most of the time the respondents in our study based their passwords on information of
personal significance, especially dates related to family. Unlike Brown's study (A. S. Brown
et al., 2004), where the self was the basis for over 90% of the passwords, our data showed a
split between the relative and the self entities, with a slight advantage for relative, which
might be due to cultural issues not considered in this study. Perhaps due to the nature of the
systems using passwords that were mostly banks and often required numeric passwords, the
majority of the passwords were based on dates, followed by numbers, names, and mixed. The
format in which the passwords were coded was also often determined by the limitations of the
system, like for instance, banks that limit their ATM passwords to 4 or 6 digits, and which
was the most frequent category in this study, accounting for over half of the passwords
(53.4%).
Even though security guidelines recommend using a mix of different characters in
passwords, our findings indicated that only 0.7% (10) of the reported passwords presented a
mix of numbers, letters and other characters. Although this study's participants were bound by
the limitations of the systems for which they used passwords, this result suggests that, as
found in the literature (Carstens et al., 2004; Riley, 2006; Zviran & Haga, 1999), the
recommendations to use all kinds of characters in a password were not being followed.
Interestingly, all 10 passwords (out of 1415) that did contain special characters were owned
by better-educated respondents, with six of them, owned by people who were 65 years-old or
older. Unlike other studies (Carstens et al., 2004; Riley, 2006; Zviran & Haga, 1999), the vast
majority of passwords was numeric only, followed by alphabetic only, and alphanumeric -
one more time, this may be due to the nature of the systems using passwords that were mostly
banks.
54
The password dilemma of choosing secure and memorable passwords is a real
problem that has been aggravated with the proliferation of e-commerce, online banking, and
other online applications. The increasing concern with information security has lead some
systems to strengthen password policies and many times block the creation of weak
passwords. However, when forced to create stronger passwords that can't be forgotten, users
are left with no alternative but write it down or reuse some older password they already know
well.
The practices of choosing simple passwords, reusing existing ones, and writing
passwords down are the revenge effects of password systems, since they put at risk the very
purpose of using passwords, which is to protect information. By better understanding what
factors contribute to memory problems with passwords, password system designers could try
to account for these cognitive limitations and researchers could look for ways to minimize
these effects by taking advantage of mechanisms already known to help memory for verbatim
information such as the one required for passwords.
Human factor guidelines should be available to assist people in the development of
strong passwords which are acceptable from an Information Security standpoint. This might
be achieved by training users, raising their awareness about the threats associated with the use
of weak passwords, as well as regarding good practices, such as mnemonics. Yan, Blackwell,
Anderson and Grant (2004) demonstrated that passwords generated by means of a mnemonic
technique, like for instance, the first letters of a song verse (e.g., for the verse "Welcome to
the Hotel California!", create password "W2tHCa!"), can be as memorable as simple words
and as secure as random strings.
However, Nielsen (2004) argued that user training is not enough to solve the password
dilemma, because even if users are aware of the dangers and know what they should do, they
will still choose passwords they can actually remember. One could expect that users create
stronger passwords to protect more important or more sensitive information, but Zviran and
55
Haga (1999) found that how a password is chosen, the number of characters in a password,
and password composition (type of characters used) were not affected by the level of data
importance or sensitivity.
In sum, if the number of passwords owned is what makes it difficult to deal with
passwords, it seems that the only reasonable solution is to have an acceptable number of
them, a maximum of four to five, as recommended by Adams and Sasse (1999) and
confirmed in this investigation. Since one cannot avoid having more passwords, Brown's
suggestion of categorizing information sounds like a good way out. One could devise four or
five categories of information, according to their importance (the inherent value of the data to
the user) and sensitivity (the degree to which problems would arise if the information
protected was known to others), and create four or five passwords that he/she can remember,
with a strength level appropriate for each category, then, yes, reuse them.
Future research could test the efficacy of this approach, both for security and for
memory performance. Moreover, two issues that were not examined in this study, the
frequency of use of a password or how long a password has been used, are likely to have an
impact on memory and their role in memory for passwords might be investigated as well. In
addition, the vast body of knowledge from Cognitive Science, in general, and Memory
research, specifically, could be used to help password learning and retrieval, and thus, avoid
revenge effects.
56
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SEÇÃO EMPÍRICA II
EXPLORING COGNITIVE PSYCHOLOGY
TO HELP PASSWORD SECURITY
ABSTRACT
Passwords have been used to secure the access to almost everything, from bank
accounts to email. However, the requirements for secure passwords conflict directly with the
cognitive abilities of the users, what generates countless problems. It is a fact that developing
methods to generate secure and memorable passwords is difficult, yet the potential benefits
certainly justify their pursuit, especially because it is likely that passwords remain widely
used in the foreseeable future. As a step in this pursuit, two established concepts of Cognitive
Psychology were explored with the intent to promote the generation of stronger and more
memorable passwords: elaborative rehearsal and cue support to recall. Therefore, two
experiments were conducted to investigate the effect of these two concepts on password
generation and recall. Experiment 1 examined password composition, length, and security
potential in experimental conditions (repetition and cue groups), as compared to a control
group. Password recall was tested in two occasions, 5 minutes after password generation and
after a week interval. The results from Experiment 1 indicate that people tend to observe only
the requirements that are enforced, in spite of the instructions. Experiment 2 evaluated
password recall after a longer delay: five weeks after generation. Group effects (experimental
vs. control) on password recall were not observed. However, a possible confound was
identified, the spacing effect, caused by the 5 minute login which, according to memory
studies, facilitates the encoding process. In both experiments, recall levels were higher than
expected. In addition, the errors from the unsuccessful login attempts were carefully analyzed
and categorized. The observed error types suggest that, oftentimes, the users do remember the
gist of the password, but forget the details of the format in which the password was coded.
Keywords: Passwords, human memory, elaborative rehearsal, cued recall, information security
59
1. Introduction
Although designing methods that will generate secure and memorable passwords is
difficult, the potential benefits from developing such methods justify their pursuit, especially
because the username-password combination is likely to remain widely used for years to
come (Vu et al., 2007). Information security involves making information accessible to
people who need it and are authorized to access it, while its integrity and confidentiality are
maintained. Security, in general, and information security, in particular, is more of a social or
human problem than a technological one. When there is intent to steal or access protected
information, ill-intentioned individuals eventually find a way to take advantage of human
nature and bypass security. Oftentimes, excessive technology gets in the way of security, by
overcomplicating everyday tasks. When the security codes or procedures become too
complex, people cannot remember them, so users write them down and post them on their
computers, under keyboards or phones, or in their desk drawer. If the desired information is
not in an obvious place, all one needs to do is ask, and someone will probably be willing to
"help". In the end, information security is actually a systems’ problem, but a system where the
human is the most important component (D.A. Norman, 2004). Hence, it is necessary to
design security systems and methods that take into account this human component, with all its
capabilities and limitations.
User authentication is one of the key areas and one of fundamental challenges in
information security. It is the process of determining whether one has access to a determined
system or resource. Despite the well-known flaws and the several alternatives for
authentication of legitimate users created in the recent years, such as biometric techniques,
passwords are still the nearly universal authentication mechanism. Password authentication is
popular because it is widely accepted by users, creation and authentication take only a few
seconds, system implementation is simple and the cost is low. On the other hand, as long as
users keep forgetting or mixing-up passwords, the very purpose of using passwords may be
60
put at risk. Nevertheless, the role that people play in information security is an important one
that the literature has only begun to address.
In our technology-centered world, passwords are used to secure everything, from bank
accounts to email. Developing strong passwords is necessary, but how to do this in a way that
they can be remembered is still uncertain. It is clear that many of the deficiencies of password
systems are related to human memory limitations (Sasse et al., 2002; Yan et al., 2004). In
fact, Sasse et al. already compiled and enumerated the Cognitive Psychology findings that are
most relevant for password use. They also concluded that existing human-computer
interaction techniques could be used to prevent or address undesirable user behavior in
password use. In an attempt to overcome password flaws, security researchers have tried to
address the issue by devising alternative authentication methods.
Historically, several studies tried to address password-related cognitive limitations in
different ways. Zviran and Haga (1990) devised a system named Cognitive Passwords, in
which, the user and the system were involved in a dialog where the user answered a rotating
set of five questions about highly personal facts and opinions, chosen from the predefined
user's personal list of 20 question-answer pairs. A set of brief responses replaced a single
password. After a three-month interval, cognitive passwords were much better remembered
than traditional user-generated passwords. In addition, fact-based questions produced a higher
rate of correct recall, as compared with opinion-based questions. The authors anticipated that
issues of cost and time would raise concerns in the implementation of cognitive passwords,
and that further research was needed. Unfortunately, those issues were perhaps considered too
important, since traditional passwords are still the norm. Another recent study (Just, 2004)
explored the design and evaluation of challenge-question systems as well, although its focus
was on recovering lost credentials rather than primary authentication.
Cognitive passwords are a variation of associative passwords (S. L. Smith, 1987), a
technique in which the user stores word pairs, so that, upon login, for every word presented to
61
him/her, she/he has to enter the associated pair word. Several approaches were tested by
Pond, Podd, Bunnel and Henderson (2000): (a) when the users receive a list of cues and
generate responses, (b) when the user generates both cue and responses, or (c) when the users
choose a theme and then generate cues and responses within that theme. The average recall
and guessing rates were comparable in the three groups.
Another alternative to traditional passwords, passphrases are sequences of words or
other text used to control the access to a computer system, program or data (Porter, 1982). A
passphrase is similar to a password in usage, but is generally longer for added security.
Passphrases are often used to control both access to, and operation of, cryptographic programs
and systems. Passphrases are particularly applicable to systems that use the passphrase as an
encryption key. However, passphrases were also susceptible to memorability problems, since
people often remembered the gist of the phrase but not its exact wording. Moreover, with
longer strings, the likelihood of mistyping was also larger.
Instead of using long passphrases, one could take advantage of the mnemonic
techniques and create phrase-based passwords containing the first letter of every word in a
sentence, or replacing a word by a number or special character. Mnemonic passwords were
found to be as strong as random passwords and just as memorable as naively selected
passwords (Yan et al., 2004). Yet, Kuo et al. (2006) suggested that, since most users choose
phrases from existing sources (e.g., a popular movie quote) rather than creating their own
phrases, with increasing computer power, efficient mnemonic dictionaries can be created in
the near future and then mnemonic passwords can be easily cracked.
In order to exploit the natural characteristics of human visual memory, and knowing
that memory performance is better at recognition than at recall (Schwartz & Reisberg, 1991),
the graphical password concept was created. The idea behind graphical authentication relies
on the knowledge that visual memory is extremely powerful (Madigan, 1983). Two main
system types are used for graphical authentication, recognition-based and location-based
62
(Renaud & De Angeli, 2004). Recognition-based systems require the user to select target
images embedded amongst a set of distractors. Location-based systems, on the other hand,
require the user to touch predetermined areas of an image in a fixed sequence for
authentication. Furthermore, these systems rely on the ability to click on a specific position on
the screen with some level of precision.
Examples of recognition-based systems are Passfaces and Déjà Vu. Passfaces (S.
Brostoff & Sasse, 2000) is a system in which, at enrollment, the user selects four faces
(photos), stored as his/her password. At login, they must correctly select their faces from a
grid of nine faces displayed on the screen, one in each of four grids of nine faces. The grids
are presented one at a time on the screen, and the order of presentation remains constant, as
do the faces contained in each grid. However, no grid contains faces found in the other grids,
and the order of faces within each grid is randomized. Before the enrollment is completed,
users practice login a few times. Brostoff and Sasse (2000) tested Passfaces with college
students for access control to a university resource. It proved to be very memorable over long
intervals and less login failed attempts were observed, as compared with traditional
passwords. Yet, with the computer power at the time of testing, the authentication process
was slow and not heavily used. Passfaces is now a commercial application.
Besides aiming at improving memorability, Déjà Vu (Dhamija & Perrig, 2000),
another system that uses images in user authentication, also intended to prevent users from
choosing weak password, writing them down or sharing them. In Déjà Vu, the users first
create a portfolio, by selecting a specific number of abstract images from a larger set
presented by a server, then go through a training phase, to improve memorability of the
portfolio images. At login, for each authentication challenge, the server creates a challenge
set, which consists of portfolio and decoy images. If the user correctly identifies all portfolio
images, she/he is authenticated. Déjà Vu performance for infrequently used passwords was
good, but the authors recommended further investigations to evaluate whether this would
63
change with frequency of use, large or multiple portfolios. In addition, it was detected to be
vulnerable to observer attacks.
Examples of location-based authentication systems are Jiminy and Passpoints. In
Jiminy (Renaud & De Angeli, 2004), a user chooses a specific location in several images and
has to identify it precisely at future logins. Passpoints (Wiedenbeck et al., 2004) allows the
users to use images of their choice and choose any arbitrary sequence of points in the picture,
for example, with 5 or 6 click points one can make more passwords than with 8-character
passwords over the alphabet. In order to log in, the user has to click close to the chosen points
(the tolerance can be adjusted). In the creation phase, the user chooses a number of points on
the picture, not too close to one another; they have to remember the points and their click
order. When the password is successfully created, the user begins the learning phase, where
he or she practices her/his password and gets feedback, until the correct password is entered
ten times. Then there is the retention phase, when the user actually logs in, in different
intervals. The learning phase takes significantly longer for Passpoints users, than for
alphanumeric password users. Besides there are several sources of error: number of points,
click order, etc., and inputting the password also takes longer. Interestingly, the differences in
input times did not seem to be due primarily to the mechanics of movement and selection, but
rather to time needed to think about the chosen location and determine precisely where to
click.
In terms of the essential criteria, graphical password systems are memorable,
unpredictable and relatively convenient, but password generation and authentication take
longer than traditional passwords and they are also less accessible, since visually impaired
users or people with motor disabilities will have difficulty using them. Another issue arises
when the user forgets the password, since it is not possible to send a “reminder” by email, and
it is necessary to register a new password (Wiedenbeck et al., 2004). Location-based systems
also require extra decision-making time. Finally, it is necessary to consider possible
64
interference effects, in case the user owns several graphical passwords, where new passwords
may be confounded with old ones and vice-versa. Radvansky and Copeland (2006) observed
consistent evidence of interference among similar images.
It turns out that many promising techniques were invented and tested; however, so far,
none of them has beaten the convenience and cost of traditional passwords.
1.1 Password strength
It could be said that strong security depends on strong passwords. Strong passwords
are usually defined by a set of policies slightly different across systems, nonetheless, most
agree that a strong password should be resistant to password guessing attempts, be it human
or automated guessing (Beverstock, 2003). A good password is one that is easily remembered
by its owner, but not easily guessed by everybody else. Strong passwords are at least 8-
character long, and contain different types of characters: numbers, symbols, and letters in
both, upper and lower case. These passwords should not contain words from a dictionary in
any language, nor dates, addresses, or ID numbers that could be easily connected to the user.
Such passwords are probably not easily remembered by a person, and thus, are also probably
not easily guessed.
The strength of a password can be assessed by means of cracking programs, which
provide measures of the proportions of passwords cracked during a certain period of time
using various methods (Vu et al., 2007). However, these programs usually have a cost and
demand time. On the other hand, numerous applications provide password testers, in which
passwords earn higher scores as they get longer and include more character classes (Kuo et
al., 2006). Most of these testers provide feedback using qualitative progress bars, often using
colors.
The human inclination towards choosing passwords composed of information that is
meaningful to them, and that can thus be remembered, significantly reduces the amount of
unique passwords that are actually used. Password composition and size are not the only
65
problem with strong passwords, though. An aggravating circumstance, as far as password
memory is concerned, is that most password users these days have multiple passwords to
remember, that is, they use passwords for different applications (e.g., bank, email, computers,
etc.). Having multiple passwords reduces memorability and increases insecure practices, such
as writing passwords down (A. Adams & Sasse, 1999). Moreover, the users not only have to
remember passwords, but also the system and username with which they are associated.
Unfortunately, that is not current practice for most users, since most of them still tend to
decrease the memory burden at the expense of security (Pilar da Silva et al., 2006). It would
be wise, then, to have the strength of a password always be proportional to the value or
importance of the data being protected, so that a user could focus on memorizing just a few
strong passwords, for those most sensitive accounts.
The study of human memory and forgetting in psychological research has been going
on for more than a century. Human memory research offers substantive knowledge that might
be used to elucidate password forgetting problems. The Information Security industry could
make use of this solid knowledge to find ways of better using human cognitive abilities in
benefit of information security.
1.2 Memory and Repetition
Although it is not possible to completely dissociate the processes of acquisition,
storage, and retrieval of memories, it is known that the way a material is encoded in memory
may affect its retrieval (Schwartz & Reisberg, 1991). McDermott and Chan (2006) noticed
that the use of rehearsal at encoding (study phase) leads to higher probabilities of accurate
recall later on. Nonetheless, rote repetitions per se do not produce lasting effects in learning.
Information that is analyzed deeply, is better recalled than information that is analyzed
superficially, that is, thinking hard about the meaning of some information improves the
likelihood that it will be recalled at a later time (elaborative rehearsal). In other words,
rehearsing while thinking about the meaning of the material to be evoked, or establishing
66
connections with already known information, however, leads to better memory (Craik &
Lockhart, 1972). Secure passwords should be random, meaningless strings, containing letters,
numbers, and symbols, all of which makes elaborative processing hard. Thus, the elaborative
rehearsal of a password, at its creation, may have an impact on its encoding in memory. After
all, recalling meaningless items is harder than remembering meaningful ones (Ebbinghaus,
1885).
1.3 Cued Recall
Another poorly explored possibility in the literature is whether password forgetting
and mix-up problems can be reduced with the systematic presentation of a semantic cue. Most
existing password systems use primarily free recall. However, cognitive research indicates
that cue support increases the probabilities of direct access to memory traces as compared to
free recall (C.J. Brainerd et al., 2002).
Free recall permits to recollect information in any order and enables the observation of
the kind of organization used by individuals in retrieving this information. With cued recall,
the retrieval process is activated by the traces of the stimulus that are provided to the
individual. In this case, the cues act as a facilitator for the retrieval of the processed
information (Schacter, 2001).
The efficacy of cue support in password recall has been observed in a pioneer study,
funded by the American National Science Foundation (Lu & Twidale, 2003), and later
replicated by Hertzum (2006), with similar results. For both studies, the goal was to develop a
tool to improve the user experience of logging in, and security was secondary. The study
assumed that a few carefully revealed hints would refresh a legitimate user's memory, but
would not be sufficient to help an ill-intentioned potential intruder. At the time of registration,
a user selected a number of characters within the password to be displayed at future logins.
Before accepting this choice, the system performs a back-end dictionary check to verify that
the password is not easily guessed. The system displays the password with the chosen
67
characters revealed, and the remaining characters replaced with stars. It then takes a snapshot
of the masked password and distorts the image, to provide additional security against
password cracking software. The transformed image is stored both on the local machine and
on the host server. Participants did remember significantly more passwords with hints than
without hints. They were also more confident in the correctness of their memory. However,
despite the aid of the cue, many passwords were weak and/or fit into predictable patterns,
both in password generation and in the choice of the to-be-revealed characters.
The exact match of the characters in a password, in its exact order and format is
verbatim information. Human memory studies have consistently shown that people have
difficulty remembering verbatim information after a delay, as well as that verbatim memory
traces fade faster than semantic ones (Reyna & Brainerd, 1995).
1.4 Present Study
With the goal of exploring ideas based on Cognitive Psychology for improving
memory performance in password use, this study investigated the effect of cue support and
elaborative rehearsal on password generation and recall. Cue support to recall and elaborative
rehearsal are two well-established cognitive artifacts, known to help memory. In Experiment
1, we conducted an initial evaluation of the effect of elaborative rehearsal (experimental
group repetition) and of cue support (experimental group cue) on password composition, size,
and security potential, as compared to a control group. Password recall was tested after a 5-
min delay and a week later. Experiment 2 evaluated memory performance after a longer
delay: 5 weeks from password generation. In addition, the errors committed in unsuccessful
login attempts were examined and categorized.
2. Experiment 1
The purpose of this experiment was to examine what kind of passwords would be
generated by the participants when basic security restrictions were imposed, as summarized
68
by Smith (2002) The participants were distributed into three groups: experimental group
repetition, that rehearsed the password several times following creation, experimental group
cue, that created a cue at password generation, and control group, that just created a
password, with no further instructions. We also wanted to verify if their recall ability would
be affected by the different generation condition and by the test time. Users were randomly
assigned to either the control group or one of the experimental groups (cue or repetition).
Regarding the repetition condition, we expected password recall to be facilitated if, at
generation time, the user rehearsed it several times while thinking about its meaning and/or
establishing connections with information he/she already knew, as well as higher precise
recall rates for the experimental groups at the second meeting, a week later, as compared with
the control group. We also hypothesized that the creation of a semantic cue at password
generation time would support the creation of stronger passwords, since the individuals could
rely on the cue for help at future login occasions. In addition, we expected the systematic
presentation of the cue at login time to facilitate password recall.
Given that a previous study results suggested that better-educated people tend to have
more passwords and, consequently, be more prone to password forgetting and mix-ups (Pilar
da Silva et al., 2006), the participants for all experiments were college students.
2.1 METHOD
The experimental design was a 2 x 3 mixed-model factorial; with Test time (immediate
vs. one week after) manipulated within subject, and groups (control vs. repetition vs. cue)
manipulated between subjects. The dependent variables were the characteristics of the
generated password, password strength score, memory performance in terms of precise recall,
type of error (if any), and number of attempts needed to remember the correct password and
successfully log in.
Participants. Participated in Experiment 1, 128 first- or second-year volunteer
students from PUCRS University majoring in Psychology, Economics and Business
69
Administration, the mean age was 21.2 (SD=5.08). They were randomly assigned to one of
the three groups: 40 in the control group, 45 in the cue group, and 43 in the repetition group.
Materials. The materials consisted of web pages, similar to regular website user
registration and login pages. The web pages were developed in PHP programming language,
using a MySQL database. The interface was simple and uncluttered containing only the
required input fields (Figure 1). The registration page also listed the password requirements.
The demographic data was recorded in the database and the login trials were logged in flat
text files.
Figure 1 - Login screen
Procedure. The participants were tested in groups at the computer lab, where each
student took one computer and accessed the experiment registration page over a web
connection. Participants were instructed to create a new fictitious password, not to be used in
real settings and different from any real passwords they already had, for their own security.
All participants were told the password should not be written down and be kept secret. In
order to avoid an extra memory burden, the username to be used by participants followed a
simple pattern, which consisted of their first name concatenated to the initials of their other
names and their year of birth with four digits. The password was to follow basic security
guidelines, which were presented with task instructions and remained visible on the screen
70
through the registration process. These guidelines were the following: “contain at least 6
characters”; “contain at least two letters (of either case)”; “contain at least two digits”;
“special characters are allowed”; and “do not use the username as a password”.
Both experimental groups were also told to try and associate their password with
information that was meaningful to them. In order to help them to better encode their
password, the repetition group was instructed that, as they reconfirmed their password, they
were to think about its meaning or the associations established with previously known
information.
In the study phase, or generation phase, the user entered demographic data and
username on the registration web page. The restrictions mentioned above were enforced via
software, both in the client (at the user machine) and server (after submitting the registration
data) sides. Feedback about the strength of the generated passwords was not provided to the
participants. The user was then asked to enter a new password and re-enter it, to confirm. The
repetition group repeated the confirmation step four times, each in a subsequent page. The
cue group was instructed that, they would also create a cue, which was supposed to be a word
or a phrase, close enough to the password as to help its recall, but vague enough, so it did not
make sense to other people. They were also reminded that the cue would be visible on the
screen and it might be seen by other people.
Following study, there was a buffer activity, which consisted of a psychological
attention test (Cambraia, 2003), in order to purge the experimental password from
participants' working memory. The test was chosen because it contains only images, and thus,
the information manipulated would not directly interfere, or compete with the password in
memory. In the test phase, or login occasions, participants were reminded of what their
username consisted of, then proceeded to enter it followed by the password. They had a
maximum of ten attempts to get the correct password. If the password was incorrect, they saw
a sad face image and the message "The password was incorrect. Please try again". They were
71
not given feedback about the error. After the tenth strike, if they still could not remember the
right password, they would see a happy face image with the message "Thanks for
participating."
The individuals returned to the lab the following week to log in again. The procedure
was identical to the immediate login. At the end of the experiment, the log files were
compiled and analyzed.
2.2 RESULTS
In order to evaluate the impact of elaborative rehearsal and cue support on password
generation and recall, we analyzed password characteristics, forgetting rates, and types of
errors at unsuccessful login attempts. The significance levels were set at <.05.
2.2.1 Password Characteristics
The number of characters per password ranged from 6 to 15, with an overall mean
length of 7.2 (SD=1.79) characters. Group mean lengths were 7.0 (SD=1.5) characters for the
repetition group, 7.8 (SD=2.3) characters for the cue group, and 6.85 (SD=1.21) characters
for the control group. A one-way ANOVA, with group (control, cue or repetition) as a
between-subjects factor, was conducted on mean password length as the dependent measure.
There was a main effect for group (F(2,125)=3.604, p<.04). Pairwise comparisons indicated
that participants from the experimental condition cue created longer passwords than the
control group (p=.04), but no difference was observed between the two experimental groups
or between the control group and the repetition group (p>.05).
In order to quantitatively compare the strength of the generated passwords, we
developed a scoring system to classify passwords based on their length and composition
(Table 1). The system was based on most common security recommendations, widely popular
in the literature (R. E. Smith, 2002), and some online password testers. We also developed a
program to test the passwords and rank them based on this scoring system. In addition, the
passwords that contained a dictionary word had their score decreased by 5 points.
72
Table 1. Password Strength Scores
Score Rating
10 or less very weak
10 to 19 Weak
20 to 29 Acceptable
30 to 39 Strong
40 or more very strong
The strength of the passwords generated was evaluated according to the scale shown
in Table 1. Most participants, 78.9% (n=101), used the weakest passwords allowed, including
only letters and numbers. Slightly stronger passwords were used by 18.8% (n=24) of
participants, containing a combination of upper and lower case letters and digits in their
passwords. Strong passwords including special characters, letters, and numbers, were used by
only 2.4% (n=3) of the participants. A one-way ANOVA, with group (control vs. cue vs.
repetition) as a between-subjects factor, showed no significant effect of group on mean
password strength scores.
2.2.2 Number of Login Attempts
Participants were allowed to try and remember their passwords up to ten times. A 3
(Group: control vs. cue vs. repetition) 2 (Test time: immediate vs. 1 week) repeated
measures ANOVAs with test time as a within-subject factor and group as a between-subjects
factor indicated a significant main effect only for test time on overall number of attempts
needed to login successfully, F(1, 115)=4.87, p <.03. Overall, the mean number of login
attempts for the individuals who remembered their passwords (n=118) was 1.08 attempts
(SD=.42, range=1 to 4) in the immediate login, and 1.34 attempts (SD=1.19, range=1 to 10)
in the one week interval.
There were no significant effects of group or interactions (p>.05). Yet, it is important
to note that in average the number of attempts needed to log in was low across groups,
indicating that remembering the password was relatively easy for all participants.
73
2.2.3 Forgetting
We examined the password forgetting rates for the participants who were not able to
login successfully either at the immediate login or at the one week interval. There was almost
no password forgetting, since ceiling effects were detected in password recall, both in the
control and experimental groups. All participants were able to recall the password in the
immediate login. Most participants were able to log in with only one attempt in the immediate
test (5 minutes after password creation): 97.7% of the repetition group, 86.7% of the cue
group, and 100% of the control group. After one week, we still observed very low forgetting
rates: only 1 (2.5%) participant in the control group, 4 (8.9%) participants in the cue group,
and 5 (11.6%) participants in the repetition group were unable to recall their passwords at the
second meeting.
2.2.4 Error types
In the past, the information technology community has concentrated efforts on
reducing or eliminating the risk of malicious intruders. However, research has indicated that
human error makes up as much as 65% of incidents causing economic loss for a company
(Carstens et al., 2004). Thus, in order to enable the investigation of possible techniques to
minimize errors in password recall, it is important to determine what types of errors users are
prone to make when trying to remember a password to log in. The several attempts made by
our users before they could successfully log in were examined by two independent judges and
a categorization scheme was devised, as follows:
(a) error of amplitude, when characters were added or removed from the password;
(b) error of structure, when the participants recalled all components, but the order of
the characters was mixed-up, or letters were typed in the wrong case;
(c) error of both structure and amplitude;
(d) semantic error, when a somehow related word was used instead of the original
one;
74
(e) unrelated error or non-apparent relation to the experimental password.
The errors from the unsuccessful login attempts were classified according to the
categories above, with an agreement level of 83% between the judges. It is important to note
that each participant may have committed more than one error, since they had up to ten
chances to try and remember the correct password at each experimental session.
Analysis of the error types among those who needed more than one attempt to log in,
showed that the most common errors were of type a (amplitude). Table 2 lists the percentages
of errors of each type, committed at given test times. For example, at the 5-minute test, 72.7%
of all errors committed by participants from the cue group were of amplitude, while 18.2%
were errors of structure, and 9.1% were errors of both amplitude and structure; no semantic or
unrelated errors were committed by this group at this test time. Failure to remember the
password promptly, especially for the cue group, suggested that the participants remembered
the gist of the password, but not its verbatim details. This type of error is consistent with the
memory literature in that verbatim traces fade faster (Reyna & Brainerd, 1995).
Table 2. Percentages of Error Types by group in two test times
Amplitude
Structure
Amplitude
& Structure
Semantic Unrelated
Time
Group
5
min
1
week
5
min
1
week
5
min
1
week
5
min
1
week
5
min
1
week
Cue
72.7 50.0 18.2 15.4 9.1 15.4 0.0 19.2 0.0 0.0
Repetition
0.0 39.7 100.0 10.3 0.0 29.3 0.0 0.0 0.0 20.7
Control
0.0 23.5 0.0 5.9 0.0 0.0 0.0 11.8 0.0 58.8
2.3 Discussion
Experiment 1 results indicated that people do not follow security recommendations
unless these are enforced somehow. The experimental passwords were required to satisfy
basic security guidelines, yet most of them scored only as acceptable, suggesting that the
ability to choose all kinds of characters or instructions to do so, do not have a strong effect on
people's password generation practices. However, it is important to keep in mind that too
much enforcement, may yield revenge effects such as the bad habit of writing passwords
75
down, since when users usually prefer to decrease the memory burden at the expense of
security (Pilar da Silva et al., 2006). In fact, almost twenty years ago, De Alvare and Schultz
(1988) already observed that security does not improve when password complexity increases,
because users simply create a physical record of difficult passwords. Moreover, many of the
passwords started with a capital letter and had the digits appended at the beginning or the end
(perhaps to satisfy the restrictions), which is a predictable pattern and is likely to decrease
password strength.
The recall rates were higher than we had expected, especially in the control group.
The vast majority of users in all groups were able to login successfully with up to three
attempts, which is the standard in most real applications, including banks. Many of the
participants were, in fact, able to remember the gist of their password, but had a hard time
remembering its exact composition and order, which is supported by memory theories, such
as Fuzzy-Trace Theory (FTT) (Reyna & Brainerd, 1995). Fuzzy Trace Theory postulates that
forgetting is the gradual disintegration of the features of a memory trace, when pieces of it
(e.g., source information) become dissociated from one another. After a delay, since traces
may become disintegrated, it is possible to forget some aspects of an experience while
remembering others. In addition, FTT studies show that verbatim memories, such as
passwords, are more vulnerable to interference effects and become inaccessible faster than
gist memories, and that forgetting rates are higher for verbatim than for gist representations.
Interestingly, the errors observed in the immediate login were all from the
experimental groups, with the repetition group having all observed errors from the same type
(structure), that is, a change in case or character order, indicating that the password was
remembered but some of its details were perhaps not well encoded or remembered. The errors
from the cue group were mostly amplitude errors, that is to say, the users remembered the gist
of the password (e.g., “grandmas’ initial + birthday”) but did not remember the exact format
in which the password was coded (for instance, whether the birthday was coded as “21APR”
76
or “214”). After one week, most of the errors from the cue group were still of type amplitude,
or amplitude and structure combined, which means that they remembered the information
used in the password, but were unsure about its format.
3. Experiment 2
With Experiment 2 we intended to verify whether a longer interval would potentialize
the effects of the experimental conditions on password recall, as well as on the type of error
committed before successful login attempts. Since people are more likely to rely on verbatim
representations immediately after experiencing an event, but shift to gist after a delay, we
hypothesized that users would need more attempts to remember the experimental password
after a longer delay, 5 weeks from password generation (or 4 weeks after their last login).
3.1 METHOD
The experimental design was also a 3 x 2 mixed-model factorial, with groups (control
vs. repetition vs. cue) manipulated between subjects and test time (one week vs. five weeks)
manipulated within subject. The dependent variables were memory performance in terms of
precise recall, type of error (if any), and number of attempts needed to remember the correct
password.
Participants. The participants in Experiment 2 were 87 volunteer Psychology and
Business Administration students from PUCRS University: 29 in the control group, 28 in the
cue group, and 30 in the repetition group. Most students rated themselves as having a good or
advanced computer skill level and over half had been using the internet for seven years or
more.
Materials. The materials were the same used in Experiment 1, followed by an online
debriefing questionnaire.
Procedure. The study phase and buffer activity were identical to Experiment 1. In the
test phase, all participants were reminded of their username format, then proceeded to enter it
77
followed by the password. The cue group was also reminded that, upon entering their user
name, their cue would be displayed on the screen. As in Experiment 1, participants had a
maximum of ten attempts to remember the correct password. After a successful login or the
expiration of the allowed number of attempts to log in, the participants answered a debriefing
questionnaire involving their former experience with technology, as well as about their
choices in the creation of the experimental password.
3.2 RESULTS
3.2.1 Number of Login Attempts
As in Experiment 1, participants had up to ten chances to try and get the correct
password. Overall, the individuals who remembered their passwords (n=79) needed in
average 1.30 (SD=1.20) attempts to successfully log in, in the one week meeting, and an
average of 1.53 (SD=1.43) in the 5-week interval. In the third meeting, individuals in the
repetition group needed slightly more attempts to log in (M=1.85, SD=1.99), as compared to
the second meeting (M=1.11, SD=.32). No differences were observed in the other groups.
The mean number of login attempts for the subjects who remembered their passwords,
were submitted to 3 (Group: control vs. cue vs. repetition) 2 (Test time: 1 week vs. 5 weeks)
repeated measures ANOVAs with test time as a within-subject factor and group as a between-
subjects factor. There was no main effect of either group or test time. However, a significant
interaction between group and test time was observed, F(1, 76)=5.301, p <.03, that might
explain why the repetition group needed more login attempts at the third meeting. No other
interactions were observed.
3.2.2 Forgetting
The password forgetting rates for the 87 participants were examined for the logins
after one week and after five weeks from password generation, respectively. In the week
following password creation, 2 (7.1%) in the cue group forgot their passwords, as did 2
78
(6.7%) in the repetition group. No participants in the control group forgot their passwords
after one week. After five weeks, only 2 (6.9%) participants in the control group, 3 (10.7%)
participants in the cue group, and 3 (10%) participants in the repetition group failed to recall
their passwords.
3.2.3 Error types
The errors made from the several login attempts made by users who, in the end,
managed to remember their password, were examined and classified according to the
categories described in Section 2.2.4., as compared to their stored password.
0,0%
10,0%
20,0%
30,0%
40,0%
50,0%
60,0%
Amplitude Structure Amplitude & Structure Semantic Unrelated
Error Types
Percentages (%)
CUE
REPETITION
CONTROL
Figure 2. Error types per group five weeks after password generation.
Five weeks after the creation of the experimental password, the most common errors
were still of type a (amplitude). Figure 2 depicts the percentages of error types per group in
the third meeting. The comparison of the percentages for errors of types a, b, and c, between
groups was not statistically significant (p>.05), however, significant differences were found
between the cue group and each of the other two groups (repetition and control) for semantic
errors (
2
=9.19 p=.01), as well as between the two experimental groups for unrelated errors
(
2
=10.03 p<.01).
79
3.3 Discussion
Experiment 2 results suggest that the experimental conditions were not of major
impact in password recall. However, researching the literature, we identified a possible
confound, that may explain our excellent levels of recall across all groups, including the
control group. Vu et al. (2007) observed that users who created a password and logged in
after a 5-minute interval, presented better memory performance in password recall than those
who just created their password and returned after one week, even if they re-entered their
password once at creation, as is common practice in most applications. Now, all of our groups
did log in after a 5-minute interval, in which a non verbal attention task was administered as a
buffer activity. This finding is also supported in traditional memory literature, and it is called
"Spacing Effect" (F. N. Dempster, 1988). The spacing effect refers to the finding that, for a
given amount of study time, spaced presentations yield better learning than do massed
presentations. The improvement in recall was found to be more observable with longer
intervals between repetitions (lags). Thus, we speculate that the immediate login actually
worked as a repetition after a 5-minute lag and that it benefited all participants alike, more
than the experimental manipulations of elaborative rehearsal and cued recall.
Although only a small portion of participants committed errors when trying to log in,
the analysis of the errors in the unsuccessful login attempts suggest that the effects of the
experimental manipulations should be further investigated.
General Discussion and Implications of the Results
This study sought to explore Cognitive Psychology in order to find ways to help
facilitate password generation and recall. The results indicate that, consistently with our
former survey study (Pilar da Silva et al., 2006), users avoid mixing letters, digits, and
symbols within a password, which is probably because that makes it harder to recall.
Moreover, from the users in all three groups who volunteered to answer the debriefing
questionnaire, most (close to 70%) said that reusing passwords is a current practice for them,
80
while an equivalent number said they do not write passwords down, giving the idea that these
two bad habits are somehow mutually exclusive, that is, a user tends to resort to either reusing
passwords or writing them down as a coping strategy. In addition, close to 80% of all
experimental passwords followed only the minimal requirements (enforced via software) in
composing their passwords, that is, included only numbers and letters and contained no more
than six characters. Most of the remaining participants created slightly stronger passwords,
including upper and lower case letters and digits, while only 3 participants (2.4%) used
special characters as well. This result confirms previous findings in that people tend to choose
the weakest passwords allowed by the system (Zviran & Haga, 1999).
Finding methods to help password users to generate passwords they can actually
remember is a necessity. The quest for such methods is hard and requires the exploration of
different paths. By learning from well-established science disciplines, we can eventually find
some answers. Memory research began more than a century ago when Ebbinghaus (1885)
published the results of his seminal work on memory with himself as the subject. Since then,
Experimental Psychology has learned a lot about how we learn and remember or forget.
In Experiment 1, the assumption that users, if instructed or trained, may create
stronger passwords was disconfirmed. In both experimental conditions (cue and repetition)
we tried to engage participants to deeply process their password, while control group
participants simply created a password according to the restrictions, without instructions on
how to process it. Except for the participants from the cue group, who created longer
passwords, which suggests that perhaps the students trusted the cue as an efficient aid, results
showed that both experimental conditions had little effect on password generation, including
their security potential. Most passwords contained one-case only letters and digits, as
required, and only three participants used symbols as well. According to Nielsen (2004), user
education should not be the main approach to countering security problems. It is indeed
81
necessary, but simply insufficient because security should be approached systemically, and
the user is only one of its components.
As far as recall is concerned, we observed a much better performance than we had
anticipated, in both Experiments 1 and 2. Memory performance for the control group was
comparable to the experimental groups, if not better, but we considered our first test, logging
in 5 minutes after password generation, might have played a reinforcing role, acting as a
learning repetition after a lag. All three groups logged in after five minutes, and this may have
acted as a confound.
It is also possible that the instructions to attribute meaning to the password or to
associate it with personally meaningful information might have influenced the encoding of
the experimental password by focusing attentional resources on its gist at the expense of
superficial details. Given that gist memory is more persistent than verbatim memory, in the
end, this may have helped password recall, despite the need for two or three login attempts in
order to correctly remember the detailed format.
In line with Vu et al. (2007)'s findings, it seems that the number of login attempts
allowed is not as significant as it was thought. Brostoff and Sasse (2003) suggested that
reconsidering the “3-strikes” policy commonly applied to password login systems could be an
immediate way of reducing the demand on system administrators and help desks. They
predicted that requests for password reminders could be reduced by up to 44% by increasing
the number of strikes from three to ten. Contrary to Brostoff and Sasse (2003)'s findings, most
users in both experiments were able to log in, in up to three attempts, at all three intervals (5-
minute, 1-week, and 5-weeks), and most individuals who tried more than three times, failed in
the end.
Further research is needed to investigate the impact of password creation with and
without the spacing effect, which, if confirmed, may be promptly used in most sensitive
systems, such as banks, by having the user re-confirm their password after a 5-minute delay.
82
The benefits could be measured starting from a drop in password reset requests. The aid of the
cue should also be further exploited since an effective cue may be able to, at least, help users
to remember which password goes with which account. Although we did not find a significant
effect of the cue on password recall, our users seemed to trust the help of the cue to create
longer passwords. In addition, the failed login attempts by cue-group participants were often
highly close to the actual password. If we consider password recall as a function of error type,
we can observe indications that inducing deeper processing seems to help preserve the gist of
the passwords, see the low percentages of unrelated errors amongst experimental groups,
especially within the cue group. On the other hand, since the control group had a better
performance, we might speculate that this deeper processing may have shifted encoding
resources away from the verbatim details. It may be possible to work on the generation of
better cues, though, that can effectively bridge that gap and help to rescue verbatim details for
successful exact password matches.
Overall, most errors committed in unsuccessful login attempts were of amplitude,
especially among the experimental groups. However, the sample of errors was small, since
the forgetting rates were low. Nevertheless, research has already indicated that overload
human information processing capabilities is the actual cause of human error, which can be
referred to as system induced errors (Wickens, 1992). Hence, the errors should also be
investigated further, with a larger sample, since knowing the types of errors users tend to
make might enable researchers to work on possible ways to minimize them.
83
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CONSIDERAÇÕES FINAIS
A literatura tem mostrado consistentemente que grande parte das deficiências dos
sistemas de autenticação baseados em senhas se deve às condições de funcionamento da
memória dos usuários (Ives et al., 2004; Renaud & De Angeli, 2004; Sasse et al., 2002; Yan
et al., 2004) que são incompatíveis com as demandas da segurança da informação. A revisão
da literatura também permitiu verificar que existem muitas diferenças entre as abordagens ao
problema da segurança e memorabilidade das senhas. A maioria dos estudos existentes
descreve sistemas de autenticação alternativos, muitas vezes apresentando um protótipo e sua
avaliação. Várias alternativas promissoras foram criadas, mas todas envolvem custos e
benefícios que restringem seu uso a sistemas mais específicos, como por exemplo, técnicas
biométricas de reconhecimento de faces podem ser muito apropriadas para a segurança de
aeroportos, mas o custo não se justificaria num sistema de matrículas universitário. As senhas,
ao contrário, por seu baixo custo e alta conveniência, podem ser usadas quase que
indiscriminadamente. Por essa razão, é bastante provável que as senhas ainda continuem
sendo usadas por muito tempo.
Apesar disso, existe uma carência de estudos a respeito de qual ou quais os aspectos
do uso de senhas acarretam uma sobrecarga da memória, ou ainda, que características dos
usuários contribuem para que este lembre ou esqueça suas senhas, especialmente nos países
em desenvolvimento. No Brasil, embora freqüentemente sejam noticiados incidentes
envolvendo quebra de segurança por mau uso de senhas em instituições bancárias ou
governamentais, ainda não existem estudos examinando o uso de senhas por usuários de
diversos grupos etários e de escolaridade variada. Dessa forma, o mapeamento do uso de
senhas numa realidade brasileira, descrevendo características das senhas e práticas comuns
entre diversos grupos populacionais, assim como o achado de que o número de senhas que
uma pessoa possui se constitui no fator que mais contribui para o esquecimento ou confusão
de senhas, tornam-se contribuições importantes do presente trabalho de tese.
87
A diversidade da amostra do Estudo de Levantamento, descrito na Seção Empírica I,
permitiu observar-se os efeitos de variáveis como número total de senhas de um indivíduo,
sexo, idade e escolaridade sobre os problemas de memória reportados, tais como
esquecimento e confusão de senhas, assim como possibilitou a análise das diversas interações
dessas variáveis. Detectou-se ainda que, ao contrário das expectativas, o declínio cognitivo
devido ao envelhecimento não parece acrescentar prejuízo à memória para senhas. No
entanto, seria interessante complementar este estudo considerando-se a importância da
informação a ser protegida, a freqüência de uso e o tempo de vida da senha, isto é, há quanto
tempo a pessoa possui determinada senha, bem como sua familiaridade com a tecnologia, pois
é possível que haja uma interação entre o número total de senhas e esses fatores.
Para que se possa melhorar a usabilidade de sistemas de autenticação por meio de
senhas, é necessário que tanto projetistas quanto usuários estejam cientes da importância da
segurança, das possíveis conseqüências do uso de senhas fracas e maus hábitos, e
principalmente das capacidades e limitações dos usuários de senhas. Com esse objetivo, o
papel do treinamento de usuários é muito importante, para que se aumente o nível de
consciência e também para difundir boas práticas, como, por exemplo, o uso de técnicas
mnemônicas, que permitem a criação de senhas tanto fortes quanto recordáveis, ou técnicas
de chunking (Miller, 1956), onde o usuário agrupa a informação contida na senha em
“pedaços” menores. Além disso, seria interessante considerar que é difícil para um ser
humano lembrar-se de mais que quatro ou cinco senhas diferentes. Assim, uma vez que não se
pode evitar ter várias senhas, talvez seja uma boa opção a idéia de utilizar “categorias de
senhas” de acordo com a importância e criticalidade da informação a ser protegida.
Cabe destacar que consideramos de fundamental importância o estudo de métodos que
possibilitem a utilização de técnicas cognitivas como auxílio à memorabilidade de senhas.
Embora a concepção de métodos que permitam gerar senhas seguras e memoráveis seja
difícil, os potenciais benefícios no desenvolvimento de tais métodos justificam sua busca.
88
Acreditamos que, se a recordação da senha for facilitada, ou se os usuários puderem contar
com um auxílio eficaz para recordá-la, a criação de senhas mais seguras também se tornará
mais viável. O Estudo de Levantamento nos permitiu conhecer os hábitos de uso de senhas
em uma realidade brasileira e, a partir daí, buscar por métodos que facilitem a
memorabilidade de senhas seguras. Infelizmente, embora o número de senhas que um usuário
possui seja o fator que mais impacta sua memória, por questões logísticas, não nos foi
possível testar o uso de diversas senhas por participante. Entretanto, sabendo-se que os
usuários que possuem maior número de senhas são os que possuem maior escolaridade, na
escolha da amostra para os estudos experimentais, buscamos participantes desse grupo. A
senha experimental seria então adicionada às várias senhas que cada participante já possuía,
acarretando um aumento na carga da memória. Assim, como um primeiro passo nessa busca,
examinamos os efeitos de repetição e do auxílio de pista sobre a geração e recordação de uma
senha experimental, cujos resultados estão descritos na Seção Empírica II.
Se observarmos os resultados obtidos na Seção Empírica II, podemos perceber que os
dados não indicaram efeito das variáveis pista ou repetição sobre a geração e a recordação das
senhas. Pelo contrário, os índices de recordação ligeiramente superiores do grupo controle
sugerem que a indução de um processamento mais elaborado da senha pelas condições
experimentais, no momento de sua geração, teria sido na verdade prejudicial à posterior
recordação da mesma. Todavia, uma vez que os índices de esquecimento foram baixos em
todos os grupos, incluindo o grupo controle, torna-se necessário um novo estudo que examine
possíveis variáveis confundidoras, como por exemplo, a decorrência de intervalos diferentes
entre logins.
Afinal, sabe-se que distribuir as repetições ao longo do tempo freqüentemente resulta
em melhor memória que repetições sucessivas (Schacter, 2001). Dessa forma, uma possível
explicação para os baixos níveis de esquecimento se refere ao teste imediato, depois de cinco
minutos, ao qual foram submetidos, tanto os grupos experimentais quanto o grupo controle.
89
Esse intervalo pode ter funcionado como um efeito de espaçamento (F. N. Dempster, 1988)
tendo beneficiado todos os participantes mais do que as manipulações experimentais de
repetição elaborativa e auxílio de pista. Entretanto, refinamentos metodológicos podem ser
integrados aos procedimentos. Um destes refinamentos refere-se à variável temporal na
testagem da memória. A testagem envolvendo um grupo que não seja submetido ao teste
imediato permitirá detectar se houve realmente o efeito de espaçamento, ou o reforço da
aprendizagem da senha, após intervalo de cinco minutos. Outra questão metodológica
importante diz respeito à variável instrução, que poderia ser manipulada de modo a reforçar a
codificação dos aspectos literais das senhas.
Sabe-se que erros induzidos pelo sistema ou pelo design são aqueles em que as
características do sistema excedem ou produzem inconsistências quanto às capacidades dos
usuários (Wickens, 1992). Por essa razão, faz-se necessário explorar a conexão entre as
capacidades humanas e as necessidades da segurança da informação ao projetar-se sistemas
de autenticação. Pesquisas indicaram que o erro humano é responsável por cerca de 65% dos
incidentes que causam prejuízo econômico às organizações (Carstens et al., 2006). Contudo,
para que se possa investigar possíveis maneiras de minimizar os erros na recordação de
senhas, é importante determinar que tipos de erros os usuários tendem a cometer.
Assim, uma contribuição adicional deste trabalho se refere à análise criteriosa e à
categorização dos tipos de erros cometidos pelos usuários em tentativas de login mal-
sucedidas, possibilitando que eles sejam abordados de maneira diferenciada em trabalhos
futuros, de acordo com a natureza de cada tipo. Foi detectado que, de um modo geral, a maior
parte dos erros observados foi de amplitude (i.e. em que caracteres foram removidos ou
adicionados à senha), especialmente entre os grupos experimentais. Além disso, não foram
observados erros semânticos no grupo controle. No entanto, o estudo apresenta uma limitação
importante, pois o tamanho da amostra de erros era pequeno, já que os índices de
esquecimento foram baixos. Estudos futuros, envolvendo amostras maiores, e talvez criando
90
situações que favoreçam o erro, seriam necessários para melhor investigar estes fatores, uma
vez que conhecendo-se os erros que as pessoas tendem a cometer, é possível buscar maneiras
eficazes de minimizá-los.
Ao introduzir a presente tese, buscamos refletir sobre o dilema dos sistemas de
autenticação por meio de senhas quanto à segurança e usabilidade. Apesar dos avanços
tecnológicos, verificamos que o uso de senhas como método primário de autenticação tende a
persistir por muitos anos. Por meio do estudo de levantamento, conseguimos observar o uso
de senhas na nossa realidade junto a grupos populacionais bastante diversos. Nossos
resultados mostraram que, embora a escolaridade não tenha efeito direto no esquecimento e
confusão de senhas, pessoas com mais acesso à educação tendem a ter também maior acesso à
tecnologia e, por isso, estão mais expostas a um maior número de senhas. Tal resultado tem
uma implicação importante em tempos de inclusão digital, pois ao disponibilizar a tecnologia
à população, se faz necessário considerar os perigos digitais aos quais ela estará exposta. Os
resultados sugerem igualmente que, apesar de poder contar com um auxílio na codificação
(repetição elaborativa) ou na recuperação (pista), a maioria das pessoas ainda tende a reduzir
a carga da memória à custa da segurança. Para isso, utilizam-se de estratégias como escrever a
senha em papel ou reusar a mesma senha para vários sistemas, práticas essas que tornam mais
fácil a descoberta da senha por um intruso mal-intencionado. Isso acontece mesmo quando os
usuários são instruídos adequadamente a respeito do que se constitui numa senha segura.
Os resultados dos estudos aqui descritos identificaram importantes vulnerabilidades
produzidas através das ações de usuários de senhas, bem como algumas de suas causas. O uso
desses resultados por pesquisadores e profissionais de tecnologia da informação poderá
permitir a implementação de algumas das sugestões aqui apresentadas para que se possam
minimizar essas vulnerabilidades. Através do aumento de funções automatizadas, treinamento
e conscientização de usuários, e levando-se em conta suas capacidades e limitações será
possível produzir sistemas mais seguros e usáveis. Sabendo-se que o número de senhas que
91
um usuário possui é o fator que mais compromete sua memória para senhas, uma opção seria
a utilização de senha única, ao menos, num mesmo sistema, como, por exemplo, uma
aplicação de Internet Banking.
Em suma, a maior preocupação da indústria de SI tem sido buscar maneiras de garantir
a segurança através de novas tecnologias que minimizem o papel do usuário e o impacto de
seus erros. Por outro lado, a maioria dos usuários não têm interesse nos mecanismos que serão
usados para resolver os problemas da autenticação, desde que estes sejam resolvidos, o que
infelizmente até agora não aconteceu. Cria-se então um paradoxo e, no caso das senhas,
surgem os efeitos de vingança, tais como escrevê-las ou reusá-las. Acreditamos que não se
trata de falta de informação ou de motivação. O comportamento dos usuários apenas reflete a
tentativa de sobrevivência num mundo que, de uma hora para outra, se descobriu dependente
de tecnologias que supostamente vieram para melhorar suas vidas. Verdade ou não, não é
possível voltar no tempo e simplesmente descartar essas tecnologias. Assim, enquanto não
compreendermos o que os usuários de senhas sabem, como pensam e agem, ou quais são seus
objetivos, não seremos capazes de resolver tais problemas.
Neste momento, as pesquisas sobre usabilidade da segurança de informação ainda
estão na fase de compreender os problemas. As soluções talvez ainda estejam distantes, mas é
desta maneira que a ciência em geral avança, lentamente, persistentemente, até encontrar
respostas viáveis.
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ANEXOS
ANEXO A
Este questionário se refere ao uso de códigos de identificação privados, mais
conhecidos como senhas. Para proteger sua privacidade, não há identificação pessoal
nesta folha. A informação que você fornecer será usada unicamente para fins de
pesquisa.
SEXO: M / F ESCOLARIDADE: ________________ Escolaridade da MÃE: _______________
IDADE: ______ OCUPAÇÃO: _____________________ CURSO/SEMESTRE: _______________
Você usa
senhas?
Marque com
"x" as apro-
priadas:
Quanta
s
senhas
para
esse
item?
Quem
escolheu
?
(usuário/
sistema)
Tam
anho
(nº
carac
teres
)
Que
caractere
s
contém?
(nºs,letra
s,outros)
TIPO DE INFORMAÇÃO
(Exemplos: ano de
nascimento de familiar; nome
da namorada + placa do carro
dela; telefone antigo próprio)
1. ( ) Banco
Cartão
Bankfone
Internet
Cheques
2.( ) Outros
Cartões
3. ( ) Email
4. ( )
Computa-
dor
Trabalho
Casa
5. ( )
Telefone/
Celular
6. ( ) Internet
(exs.: ZH,
Orkut, Skype,
lojas virtuais)
Você usa
senhas?
Marque com
"x" as apro-
priadas:
Quanta
s
senhas
para
esse
item?
Quem
escolheu
?
(usuário/
sistema)
Tam
anho
(nº
carac
teres
)
Que
caractere
s
contém?
(nºs,letra
s,outros)
TIPO DE INFORMAÇÃO
(Exemplos: ano de
nascimento de familiar; nome
da namorada + placa do carro
dela; telefone antigo)
7. ( ) Escola/
Curso/
Faculdade
8. ( ) Seguro/
Plano
de
Saúde
Outros:
( )
( )
( )
( )
( )
Agora, por favor responda as questões a seguir:
a) Alguma vez você esqueceu alguma das senhas acima? ( ) SIM ( ) NÃO
Se “SIM”, por favor liste as senhas (pelo número no quadro acima) e o que você
fez/como agiu quando isso aconteceu?
b) Alguma vez você se confundiu ou misturou alguma(s) das senhas acima?
( ) SIM ( ) NÃO
Se “SIM”, liste quais (pelo número no quadro acima) e o que aconteceu?
c) Você é forçado a mudar alguma dessas senhas regularmente (por exemplo, a cada 6
meses)?
( ) SIM ( ) NÃO
Se “SIM”, liste quais (pelo n° no quadro acima) e com que freqüência você precisa
mudá-las.
d) Você costuma guardar uma cópia escrita (em papel ou meio eletrônico) de uma ou
mais senhas? ( ) SIM ( ) NÃO
e) Quantas vezes você precisou solicitar uma nova senha?
f) Já teve uma de suas contas “invadida”?
( ) SIM ( ) NÃO
ANEXO B
ANEXO C
ANEXO D
TERMO DE CONSENTIMENTO LIVRE E ESCLARECIDO
Prezado(a) participante:
Sou estudante de doutorado na Faculdade de Psicologia da Pontifícia Universidade
Católica do Rio Grande do Sul. Estou realizando uma pesquisa sob supervisão da
professora Lilian Milnitsky Stein, cujo objetivo é identificar os principais usos de senhas.
Sua participação envolve a resposta a um questionário anônimo, envolvendo o usos
de senhas, bem como características das mesmas, estratégias usadas para lembrar delas e
possíveis problemas devido ao esquecimento de senhas.
A participação nesse estudo é voluntária e se você decidir não participar ou quiser
desistir de continuar em qualquer momento, tem absoluta liberdade de fazê-lo.
Na publicação dos resultados desta pesquisa, sua identidade será mantida no mais
rigoroso sigilo. Serão omitidas todas as informações que permitam identificá-lo(a).
Mesmo não tendo benefícios diretos em participar, indiretamente você estará
contribuindo para a compreensão do fenômeno estudado e para a produção de
conhecimento científico.
Quaisquer dúvidas relativas à pesquisa poderão ser esclarecidas pela pesquisadora,
fone (51)9988-1073, no Grupo de Pesquisas, 3320-3633, ramal 225, ou pela entidade
responsável – Comitê de Ética em Pesquisa da PUCRS, fone 3320 3345.
Atenciosamente
___________________________
Denise R. P. Silva
Matrícula: 05290236-8
Porto Alegre, 31 de outubro de 2005
__________________________________________________
Profa. Dra. Lilian M. Stein
Matrícula: 032022
Consinto em participar deste estudo e declaro ter recebido uma cópia deste
termo de consentimento.
_____________________________
Nome e assinatura do participante Porto Alegre, ____ de ________ de 200_
ANEXO E
TERMO DE CONSENTIMENTO LIVRE E ESCLARECIDO
Prezado(a) participante:
Sou estudante de doutorado na Faculdade de Psicologia da PUCRS. Estou realizando uma
pesquisa sob supervisão da professora Lilian Milnitsky Stein, cujo objetivo é estudar maneiras de
melhorar a memorabilidade de senhas.
Sua participação envolve a participação em um experimento no qual você criará uma senha
fictícia, a qual não deve ser idêntica à nenhuma senha real que você já possua, para sua própria
segurança. Ao assinar este termo, você se compromete a não utilizar esta senha em nenhum
contexto real, uma vez que ela será visível aos experimentadores. A senha criada deverá seguir as
recomendações de segurança, as quais lhe serão apresentadas previamente à realização do
experimento.
O experimento será realizado em duas ou três etapas e você precisará da senha para
efetuar o login nos momentos posteriores. Para o bom andamento do experimento, a senha não
poderá ser anotada em papel e deverá ser mantida em segredo.
A participação nesse estudo é voluntária e se você decidir não participar ou quiser desistir
de continuar em qualquer momento, tem absoluta liberdade de fazê-lo.
Na publicação dos resultados deste estudo, sua identidade será mantida no mais rigoroso
sigilo. Serão omitidas todas as informações que permitam identificá-lo(a).
Após a conclusão do experimento, você terá a oportunidade de assistir a uma aula-
treinamento sobre segurança da informação, na qual você aprenderá maneiras de melhor
administrar suas senhas, como criá-las para que sejam seguras e de forma que você não as
esqueça. Além disso, você estará contribuindo para a compreensão do fenômeno estudado e para
a produção de conhecimento científico.
Quaisquer dúvidas relativas à pesquisa poderão ser esclarecidas pela pesquisadora, fone
(51)9988-1073, no Grupo de Pesquisas, 3320-3500, ramal 7741, ou pela entidade responsável –
Comitê de Ética em Pesquisa da PUCRS, fone 3320-3345.
Atenciosamente
___________________________ Porto Alegre, __ de __________ de 200_
Denise R. P. Silva
Matrícula: 05290236-8
__________________________________________________
Profa. Dra. Lilian M. Stein ( Matrícula: 032022 )
Consinto em participar deste estudo e declaro ter recebido uma cópia deste termo de
consentimento.
_____________________________
Porto Alegre, ____ de _________ de 200__
Nome e assinatura do participante
ANEXO F
RAPPORT / INSTRUÇÕES
Apresentação dos experimentadores e Grupo de Pesquisas em Processos Cognitivos.
Agradecimento.
Esse estudo visa investigar os aspectos do funcionamento da memória relacionados ao
uso de senhas. Para que o experimento seja concluído com sucesso, nós contamos com a sua
participação e colaboração.
Após a conclusão do experimento, vocês terão a oportunidade de assistir a uma aula-
treinamento sobre segurança da informação, na qual serão discutidas maneiras de melhor
administrar suas senhas, como criá-las para que sejam seguras e de uma forma que você não
as esqueça.
1. O experimento será realizado em três momentos. As tarefas a serem realizadas são muito
simples, mas as instruções devem ser observadas à risca para o bom andamento do
experimento. Hoje vocês criarão um nome de usuário e uma senha, a qual será necessária
para efetuar o login nos momentos posteriores. Isto é, vocês retornarão ao laboratório na
próxima semana e daqui a 4 semanas.
2. LOGÍSTICA:
a. Desligar celulares
b. Parar e aguardar instruções sempre que acabar uma tarefa. Não clicar OK!
c. Usar sempre o mouse e não as teclas TAB e ENTER
d. Se receber mensagens de erro do Windows ou do Internet Explorer, ignorar, cancelar
ou clicar "não".
e. Fazer silêncio
3. DURAÇÃO: a etapa de hoje deve durar em torno de meia hora, a próxima etapa, uns 10
minutos, e a 3ª. Etapa, cerca de 20 minutos.
4. Após a criação da senha, quando todos terminarem, será realizada uma outra tarefa sem o
computador e depois disso, vocês utilizarão o computador novamente para efetuar o login.
IMPORTANTE: Esse nome de usuário e senha não dão acesso a nada, servem
apenas para fins experimentais, isto é, para observar seus efeitos na memória.
5. Por favor, não se preocupem em memorizar o nome de usuário, ele será criado seguindo
uma regra muito simples e eu vou lembrá-lo sempre que vocês forem usá-lo. Isto é, o nome
de usuário será o seu 1º. nome, seguido das iniciais de seus outros nomes e sobrenomes,
seguido do seu ano de nascimento (4 dígitos), por exemplo, no meu caso, deniserps1966 .
6. Para a sua própria segurança, a senha que será criada para este estudo deve ser fictícia,
pois os experimentadores terão acesso a elas. Pedimos que não utilize essa senha em
nenhum outro local real.
7. É importante que essa senha não seja anotada em papel ou meio eletrônico. Como o
objetivo desse estudo é analisar o impacto do uso de senhas na memória, escrever a senha
prejudicaria o resultado obtido.
8. Por favor, não revele a sua senha a ninguém.
9. É importante que o experimento seja realizado em silêncio, por isso eu gostaria que todas
as dúvidas fossem esclarecidas agora, de modo que não seja necessário interromper
durante as tarefas. As instruções para a criação da senha estarão presentes na tela de
cadastro.
10.SOBRE A SENHA A SER CRIADA:
Essa senha deve ser composta de, no mínimo, 6 caracteres;
Deve conter pelo menos duas letras e pelo menos dois números (a utilização de outros
caracteres também é permitida);
[ Atribua algum significado à senha, ou associe com alguma informação significativa
para você. ] (instrução apenas aos grupos experimentais)
Não utilize o nome de usuário como senha.
11.As instruções para a criação da senha estarão presentes na tela de cadastro, como
lembrete.
Instrução do grupo experimental 1 (repetição elaborativa):
Para lhe ajudar a gravar a sua senha, você irá confirmá-la várias vezes. Ao re-confirmar
a sua senha, pense no significado que você atribuiu a essa senha ou na associação que você
estabeleceu com algo que lhe é significativo.
Por exemplo, se a senha: "HSL-0101" estiver associada ao fato de que a sua irmã
nasceu no Hospital São Lucas da PUC no dia 1
o
. de janeiro, ao repetí-la você pensará "hospital
do nascimento da minha irmã".
Instrução do grupo experimental 2 [pista]:
Para lhe ajudar a lembrar de sua senha, você irá criar uma pista, que será uma palavra
ou uma expressão curta. Essa pista deve ser suficiente para lhe ajudar a lembrar da senha,
contudo não deve fazer sentido para outras pessoas. Isto é, a pista deve ser vaga o suficiente
para dar margem a diversas possibilidades. Lembre-se, a pista que você criará para lhe ajudar
a lembrar de sua senha será visível em sua tela.
Por exemplo, se a senha: "HSL-0101" estiver associada ao fato de que a sua irmã
nasceu no hospital da PUC no dia 1
o
. de janeiro. Suponha que sempre que se fala em "PUC"
você lembra do nascimento da sua irmã. Sua pista então poderá ser "PUC Maria".
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