Аутентификация

Сверка (от англ. Authentication — сверка) — процедура проверки подлинности, например: проверка подлинности пользователя путём сравнения введённого им пароля с паролем в базе данных пользователей; подтверждение подлинности электронного письма путём проверки цифровой подписи письма по ключу проверки подписи отправителя; проверка контрольной суммы файла на соответствие сумме, заявленной автором этого файла. В русском языке термин применяется в основном в области информационных технологий.

Учитывая степень доверия и политику безопасности систем, проводимая проверка подлинности может быть односторонней или взаимной. Обычно она проводится с помощью криптографических способов.

Сверку не следует путать с вверением (процедурой предоставления субъекту определённых прав) и опознанием (процедурой распознавания субъекта по его опознаку).

Густавус Джеймс Симмонс занимался в основном теорией сверки

История

С древних времён перед людьми стояла довольно сложная задача — убедиться в достоверности важных сообщений. Придумывались речевые пароли, сложные печати. Появление методов сверки с применением механических устройств сильно упрощало задачу, например, обычный замок и ключ были придуманы очень давно. Пример системы сверки можно увидеть в старинной сказке «Приключения Али́-Бабы́ и сорока разбойников». В этой сказке говорится о сокровищах, спрятанных в пещере. Пещера была загорожена камнем. Отодвинуть его можно было только с помощью уникального речевого пароля: «Сезам, откройся!».

В настоящее время в связи с обширным развитием сетевых технологий, автоматическая сверки используется повсеместно.

Элементы системы сверки

В любой системе сверки обычно можно выделить несколько элементов:

• субъект, который будет проходить процедуру сверки
• характеристика субъекта — отличительная черта
• хозяин системы сверки, несущий ответственность и контролирующий её работу
• сам механизм сверки, то есть принцип работы системы
• механизм, предоставляющий или лишающий субъекта определенных прав доступа

Элемент сверки	Пещера 40 разбойников	Регистрация в системе	Банкомат
Субъект	Человек, знающий пароль	Авторизованный пользователь	Владелец банковской карты
Характеристика	Пароль "Сезам, откройся!"	Тайный пароль	Банковская карта и личный опознак
Хозяин системы	40 разбойников	Предприятие, которому принадлежит система	Банк
Механизм сверки	Волшебное устройство, реагирующее на слова	Программное обеспечение, проверяющее пароль	Программное обеспечение, проверяющее карту и опознак
Механизм управления доступом	Механизм, отодвигающий камень от входа в пещеру	Процесс регистрации, управления доступом	Разрешение на выполнение банковских действий

Факторы сверки

Ещё до появления компьютеров использовались различные отличительные черты субъекта, его характеристики. Сейчас использование той или иной характеристики в системе зависит от требуемой надёжности, защищенности и стоимости внедрения. Выделяют 3 фактора сверки:

• Что-то, что мы знаем — пароль. Это тайные сведения, которыми должен обладать только авторизованный субъект. Паролем может быть речевое слово, текстовое слово, комбинация для замка или личный идентификационный номер (PIN). Парольный механизм может быть довольно легко воплощён и имеет низкую стоимость. Но имеет существенные недостатки: сохранить пароль в тайне зачастую бывает сложно, злоумышленники постоянно придумывают новые способы кражи, взлома и подбора пароля (см. бандитский криптоанализ). Это делает парольный механизм слабозащищенным.
• Что-то, что мы имеем — устройство сверки. Здесь важно обстоятельство обладания субъектом каким-то неповторимым предметом. Это может быть личная печать, ключ от замка, для компьютера это файл данных, содержащих характеристику. Характеристика часто встраивается в особое устройство сверки, например, пластиковая карта, смарт-карта. Для злоумышленника заполучить такое устройство становится более сложно, чем взломать пароль, а субъект может сразу же сообщить в случае кражи устройства. Это делает данный метод более защищенным, чем парольный механизм, однако, стоимость такой системы более высокая.
• Что-то, что является частью нас — биометрика. Характеристикой является физическая особенность субъекта. Это может быть портрет, отпечаток пальца или ладони, голос или особенность глаза. С точки зрения субъекта, данный способ является наиболее простым: не надо ни запоминать пароль, ни переносить с собой устройство сверки. Однако, биометрическая система должна обладать высокой чувствительностью, чтобы подтверждать авторизованного пользователя, но отвергать злоумышленника со схожими биометрическими параметрами. Также стоимость такой системы довольно велика. Но несмотря на свои недостатки, биометрика остается довольно перспективным фактором.

Способы сверки

Сверка по многоразовым паролям

Один из способов сверки в компьютерной системе состоит во вводе вашего пользовательского идентификатора, в просторечии называемого «логином» (англ. login — регистрационное имя пользователя, учётка) и пароля — некой конфиденциальных сведений. Достоверная (эталонная) пара логин-пароль хранится в специальной базе данных.

Простая аутентификация имеет следующий общий алгоритм:

1. Субъект запрашивает доступ в систему и вводит личный идентификатор и пароль
2. Введенные неповторимые данные поступают на сервер сверки, где сравниваются с эталонными
3. При совпадении данных с эталонными, аутентификация признается успешной, при различии — субъект перемещается к 1-му шагу

Введённый субъектом пароль может передаваться в сети двумя способами:

• Незашифрованно, в открытом виде, на основе протокола парольной сверки (Password Authentication Protocol, PAP)
• С использованием шифрования SSL или TLS. В этом случае неповторимые данные, введённые субъектом передаются по сети защищенно.

Защищенность

С точки зрения наилучшей защищенности, при хранении и передаче паролей следует использовать однонаправленные функции. Обычно для этих целей используются криптографически стойкие хэш-функции. В этом случае на сервере хранится только образ пароля. Получив пароль и проделав его хэш-преобразование, система сравнивает полученный результат с эталонным образом, хранящимся в ней. При их идентичности, пароли совпадают. Для злоумышленника, получившего доступ к образу, вычислить сам пароль практически невозможно.

Использование многоразовых паролей имеет ряд существенных недостатков. Во-первых, сам эталонный пароль или его хэшированный образ хранятся на сервере аутентификации. Зачастую хранение пароля производится без криптографических преобразований, в системных файлах. Получив доступ к ним, злоумышленник легко доберётся до конфиденциальных сведений. Во-вторых, субъект вынужден запоминать (или записывать) свой многоразовый пароль. Злоумышленник может заполучить его, просто применив навыки социальной инженерии, без всяких технических средств. Кроме того, сильно снижается защищенность системы в случае, когда субъект сам выбирает себе пароль. Зачастую это оказывается какое-то слово или сочетание слов, присутствующие в словаре. При достаточном количестве времени злоумышленник может взломать пароль простым перебором. Решением этой проблемы является использование случайных паролей или ограниченность по времени действия пароля субъекта, по истечении которого пароль необходимо поменять.

Базы учетных записей

На компьютерах с ОС семейства UNIX, базой является файл /etc/master.passwd (в дистрибутивах Linux обычно файл /etc/shadow, доступный для чтения только root), в котором пароли пользователей хранятся в виде хеш-функций от открытых паролей, кроме этого в этом же файле хранится информация о правах пользователя. Изначально в Unix-системах пароль (в зашифрованном виде) хранился в файле /etc/passwd, доступном для чтения всем пользователям, что было небезопасно.

На компьютерах с операционной системой Windows NT/2000/XP/2003 (не входящих в домен Windows) такая база данных называется SAM (Security Account Manager — Диспетчер защиты учётных записей). База SAM хранит учётные записи пользователей, включающие в себя все данные, необходимые системе защиты для функционирования. Находится в директории %windir%\system32\config\.

В доменах Windows Server 2000/2003 такой базой является Active Directory.

Однако более надёжным способом хранения аутентификационных данных признано использование особых аппаратных средств (компонентов).

При необходимости обеспечения работы сотрудников на разных компьютерах (с поддержкой системы безопасности) используют аппаратно-программные системы, позволяющие хранить аутентификационные данные и криптографические ключи на сервере организации. Пользователи свободно могут работать на любом компьютере (рабочей станции), имея доступ к своим аутентификационным данным и криптографическим ключам.

Сверка по одноразовым паролям

Заполучив однажды многоразовый пароль субъекта, злоумышленник имеет постоянный доступ к взломанным конфиденциальным сведениям. Эта проблема решается применением одноразовых паролей (OTP — One Time Password). Суть этого метода — пароль действителен только для одного входа в систему, при каждом следующем запросе доступа — требуется новый пароль. Реализован механизм аутентификации по одноразовым паролям может быть как аппаратно, так и программно.

Технологии использования одноразовых паролей можно разделить на:

• Использование генератора псевдослучайных чисел, единого для субъекта и системы
• Использование временных меток вместе с системой единого времени
• Использование базы случайных паролей, единой для субъекта и для системы

В первом методе используется генератор псевдослучайных чисел с одинаковым значением для субъекта и для системы. Сгенерированный субъектом пароль может передаваться системе при последовательном использовании односторонней функции или при каждом новом запросе, основываясь на уникальной информации из предыдущего запроса.

Во втором методе используются временные метки. В качестве примера такой технологии можно привести SecurID. Она основана на использовании аппаратных ключей и синхронизации по времени. Аутентификация основана на генерации случайных чисел через определенные временные интервалы. Уникальный секретный ключ хранится только в базе системы и в аппаратном устройстве субъекта. Когда субъект запрашивает доступ в систему, ему предлагается ввести PIN-код, а также случайно генерируемое число, отображаемого в этот момент на аппаратном устройстве. Система сопоставляет введенный PIN-код и секретный ключ субъекта из своей базы и генерирует случайное число, основываясь на параметрах секретного ключа из базы и текущего времени. Далее проверяется идентичность сгенерированного числа и числа, введённого субъектом.

Третий метод основан на единой базе паролей для субъекта и системы и высокоточной синхронизации между ними. При этом каждый пароль из набора может быть использован только один раз. Благодаря этому, даже если злоумышленник перехватит используемый субъектом пароль, то он уже будет недействителен.

По сравнению с использованием многоразовых паролей, одноразовые пароли предоставляют более высокую степень защиты.

Многофакторная сверка

В последнее время всё чаще применяется, так называемая, расширенная или многофакторная аутентификация. Она построена на совместном использовании нескольких факторов аутентификации. Это значительно повышает защищенность системы.

В качестве примера можно привести использование SIM-карт в мобильных телефонах. Субъект вставляет аппаратно свою карту (устройство аутентификации) в телефон и при включении вводит свой PIN-код (пароль).

Также, к примеру в некоторых современных ноутбуках присутствует сканер отпечатка пальца. Таким образом, при входе в систему субъект должен пройти эту процедуру (биометрика), а потом ввести пароль.

Выбирая для системы тот или иной фактор или способ аутентификации необходимо прежде всего отталкиваться от требуемой степени защищенности, стоимости построения системы, обеспечения мобильности субъекта.

Можно привести сравнительную таблицу:

Уровень риска	Требования к системе	Технология аутентификации	Примеры применения
Низкий	Требуется осуществить аутентификацию для доступа к системе, причём кража, взлом, разглашение конфиденциальных сведений не будет иметь значительных последствий	Рекомендуется минимальное требование - использование многоразовых паролей	Регистрация на портале в сети Интернет
Средний	Требуется осуществить аутентификацию для доступа к системе, причём кража, взлом, разглашение конфиденциальной информации причинит небольшой ущерб	Рекомендуется минимальное требование - использование одноразовых паролей	Произведение субъектом банковских операций
Высокий	Требуется осуществить аутентификацию для доступа к системе, причём кража, взлом, разглашение конфиденциальных сведений причинит значительный ущерб	Рекомендуется минимальное требование - использование многофакторной аутентификации	Проведение крупных межбанковских операций руководящим аппаратом

Протоколы сверки

Процедура аутентификации используется при обмене информацией между компьютерами, при этом используются весьма сложные криптографические протоколы, обеспечивающие защиту линии связи от прослушивания или подмены одного из участников взаимодействия. А поскольку, как правило, аутентификация необходима обоим объектам, устанавливающим сетевое взаимодействие, то аутентификация может быть и взаимной.

Самый простой протокол аутентификации - доступ по паролю (Password Authentication Protocol, PAP). Его суть состоит в том, что вся информация о субъекте (идентификатор и пароль) передается по сети в открытом виде. Это и является главным недостатком PAP, так как злоумышленник может легко получить доступ к передающимся незашифрованным данным.

Более сложные протоколы аутентификации основаны на принципе "запрос-ответ", например, протокол CHAP (Challenge-Handshake Authentication Protocol). Работа протокола типа "запрос-ответ" может состоять минимум из четырех стадий:

1. Субъект отправляет системе запрос, содержащий его персональный идентификатор
2. Система генерирует случайное число и отправляет его субъекту
3. Субъект зашифровывает полученное число на основе своего уникального ключа и результат отправляет системе
4. Система расшифровывает полученное сообщение на основе того же уникального ключа. При совпадении результата с исходным случайным числом, аутентификация проходит успешно.

Сам уникальный ключ, на основе которого производится шифрование и с одной, и с другой стороны, не передается по сети, следовательно, злоумышленник не сможет его перехватить. Но субъект должен обладать собственным вычислительным шифрующим устройством, например, смарт-карта, мобильный телефон.

Принцип действия протоколов взаимной аутентификации отличаются от протоколов типа "запрос-ответ" незначительно:

1. Субъект отправляет системе запрос, содержащий его персональный идентификатор и случайное число N1
2. Система зашифровывает полученное число N1 на основе уникального ключа, генерирует случайное число N2, и отправляет их оба субъекту
3. Cубъект расшифровывает полученное число на основе своего уникального ключа и сравнивает результат с N1. Идентичность означает, что система обладает тем же уникальным ключом, что и субъект
4. Субъект зашифровывает полученное число N2 на основе своего уникального ключа и результат отправляет системе
5. Система расшифровывает полученное сообщение на основе того же уникального ключа. При совпадении результата с исходным числом N2, взаимная аутентификация проходит успешно.

Алгоритм, приведенный выше, часто называют рукопожатием. В обоих случаях аутентификация проходит успешно, только если субъект имеет идентичные с системой уникальные ключи.

В операционных системах семейства Windows NT 4 используется протокол NTLM (NT LAN Manager — Диспетчер локальной сети NT). А в доменах Windows 2000/2003 применяется гораздо более совершенный протокол Kerberos.

См. также

• Идентификация
• Авторизация
• Логин
• Пароль
• Одноразовый пароль
• Хеширование
• Биометрические системы аутентификации
• Криптография
• Единая система идентификации и аутентификации
• Transport Layer Security
• Cyrus SASL
• Токен (авторизации)

Ссылки

• Методы аутентификации, использующие пароли и PIN-коды
• Протоколы аутентификации

Литература

• под. редакцией А.А. Шелупанова, С.Л. Груздева, Ю.С. Нахаева. Аутентификация. Теория и практика обеспечения доступа к информационным ресурсам. = Authentication. Theory and practice of ensuring access to information resources.. — М.: «Горячая линия-Телеком», 2009. — С. 552. — ISBN 978-5-9912-0110-0.