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

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

Zu Beginn des Key Schedules wird ein Temporary Exposure Key (${\displaystyle tek_{i}}$) – ein 16-Byte-Schlüssel – mit einem Cryptographic Random Number Generator (CRNG) generiert. Generierte ${\displaystyle tek_{i}}$ wechseln täglich und umfassen jeweils ${\displaystyle TEKRollingPeriod:=144}$ ca. zehn-minütige Zeitintervalle der Form ${\displaystyle ENIntervalNumber(z)={\frac {Zeitstempel}{60\times 10}}}$ mit Zeitangabe in Unixzeit. Die ${\displaystyle tek_{i}}$ werden jeweils mit dem Startintervall ${\displaystyle i=\llcorner {\frac {ENIntervalNumber(Startzeitpunkt)}{TEKRollingPeriod}}\lrcorner \times TEKRollingPeriod}$ assoziiert. Das ENF speichert die letzten 14 ${\displaystyle tek_{i}}$ auf dem Endgerät ab.^[7]

Durch ${\displaystyle RPIK_{i}=HKDF_{i}(tek_{i},NULL,UTF8('EN-RPIK'),16)}$ und ${\displaystyle AEMK_{i}=HKDF_{i}(tek_{i},NULL,UTF8('EN-AEMK'),16)}$ ergeben sich die mit HKDF abgeleiteten Schlüssel Rolling Proximity Identifier Key (${\displaystyle RPIK_{i}}$) und Associated Encrypted Metadata Key (${\displaystyle AEMK_{i}}$). Für jedes der 144 zehn-minütigen Zeitintervalle können unter Verwendung des Advanced Encryption Standard (AES) durch ${\displaystyle RPI_{i,j}=AES_{128}(RPIK_{i},PaddedData_{j})}$Rolling Proximity Identifier (${\displaystyle RPI_{i,j}}$) gebildet werden. ${\displaystyle PaddedData_{j}}$ besteht dabei aus ${\displaystyle UTF8('EN-RPI')}$, ${\displaystyle 0x000000000000}$ sowie ${\displaystyle ENIntervalNumber(j)}$ mit ${\displaystyle j}$ als Zeitpunkt der ${\displaystyle RPI_{i,j}}$-Erzeugung. Der ${\displaystyle RPI_{i,j}}$ fließt dann als Initialisierungsvektor in die Verschlüsselung von Bluetooth-Daten wie der Protokollversion und Signalstärke mit AES im Counter Mode. Durch ${\displaystyle AEM_{i,j}=AES_{128}-CTR(AEMK_{i},RPI_{i.j},Metadaten)}$ entsteht die Associated Encrypted Metadata (${\displaystyle AEM_{i,j}}$). ${\displaystyle RPI_{i,j}}$ und ${\displaystyle AEM_{i,j}}$ wechseln parallel zur zufälligen BLE MAC-Adresse.^[7][8]

Die entstandenen ${\displaystyle RPI_{i,j}}$ und ${\displaystyle AEM_{i,j}}$ werden in einem Broadcast via Bluetooth an Geräte in der Umgebung verschickt. Zudem empfängt das Endgerät selbst die ${\displaystyle RPI_{i,j}}$ und ${\displaystyle AEM_{i,j}}$ anderer Geräte, die das ENF nutzen, und speichert diese ab.^[7]

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

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

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

1. ↑ Jaap-Henk Hoepman: A Critique of the Google Apple Exposure Notification (GAEN) Framework. 12. Januar 2021, abgerufen am 26. März 2021 (englisch). 
2. ↑ Privacy-Preserving Contact Tracing. Abgerufen am 25. März 2021 (englisch). 
3. ↑ ^{a b} Apple Developer Documentation - Exposure Notification. Abgerufen am 25. März 2021 (englisch). 
4. ↑ Exposure Notifications API. In: Google Developers. Archiviert vom Original am 5. Oktober 2023; abgerufen am 15. Januar 2025 (englisch, Leitfaden zur Benutzung von ENF in Android-Apps). 
5. ↑ Exposure Notification APIs Addendum. 5. April 2020, S. 1, abgerufen am 25. März 2021 (englisch). 
6. ↑ Bericht zur Datenschutzfolgeabschätzung für die Corona Warn App der Bundesrepublik Deutschland. Robert Koch-Institut, 2. März 2021, S. 15, abgerufen am 25. März 2021. 
7. ↑ ^{a b c d e f} Apple Inc., Google LLC: Exposure Notification Cryptography Specification. 2021, abgerufen am 26. März 2021 (englisch). 
8. ↑ Apple Inc., Google LLC: Exposure Notification Bluetooth Specification. 2021, abgerufen am 26. März 2021 (englisch). 
9. ↑ Google has removed Android’s COVID-19 exposure notification settings. 3. November 2023, abgerufen am 22. November 2024 (englisch).