Иллюстрированный самоучитель по защите информации

Аутентификация

Периодическая сменяемость паролей

Даже при наличии "изюминок" схема аутентификации пользователей путем проверки их паролей имеет один очень серьезный недостаток. Ведь не исключено, что линия связи, соединяющая персональный компьютер Антона с сервером информационно-коммерческой службы, проходит по территориям 33-х стран, законодательство которых по-разному трактует права своих и иностранных граждан на сохранение в тайне их личной переписки. И поэтому узнать пароль Антона, в принципе, может любой, кто сумеет подключиться к этой линии связи или обратиться в память сервера и узнать пароль, прежде чем для него будет вычислено соответствующее хэш-значение. Чтобы уменьшить ущерб от компрометации пароля, его следует периодически менять. Делается это следующим образом.

Антон генерирует случайное число R и пересылает его серверу, который вычисляет, исходя из этого числа и однонаправленной функции f, значения x₁=f(R), x₂=f(f(R)), x₃=f(f(f(R))) и т.д. 101 раз. Первые 100 вычисленных значений х₁, х₂, …, х₁₀₀ передаются Антону в качестве списка паролей, который он должен хранить в тайне. A х₁₀₀ запоминается на сервере.

Теперь, когда Антон захочет зарегистрироваться для работы на сервере, ему достаточно ввести свое имя и число х₁₀₀. Сервер вычислит f(x₁₀₀) и сравнит его с х₁₀₁. В случае совпадения Антону будет разрешен доступ к серверу, который затем заменит х₁₀₁ на x₁₀₀. А Антон вычеркнет х₁₀₁ из своего списка паролей.

В следующий раз, когда Антон снова захочет получить доступ к серверу, он найдет в списке паролей следующее по порядку не зачеркнутое значение х_j. Сервер вычислит f(х_j) и сравнит с запомненным х_j+1.

Злоумышленник Зиновий, взломавший сервер, все равно не сможет узнать очередной пароль Антона х_j по хранимому на сервере значению х_j+1, поскольку функция f является однонаправленной. По той же самой причине, даже если Зиновий перехватит х_j, это позволит ему зарегистрироваться под именем Антона всего лишь один раз. А значения х₁, х₂,…, х_j-1 так и останутся для Зиновия тайной за семью печатями при условии, что Антон достаточно ответственно относится к хранению списка паролей, полученного им с сервера.

Аутентификация при помощи криптосистем с открытым ключом

Ни "изюминки", ни периодически сменяемый пароль не гарантируют защиту от злонамеренных действий Петра, перехватывающего все сообщения Антона, которые тот пересылает по линии связи, соединяющей его с сервером. Решить эту проблему помогает применение криптографии с открытым ключом.

Предполагается, что на сервере имеется файл, в котором хранятся открытые ключи всех пользователей. В первом приближении криптографический протокол, который позволяет производить аутентификацию пользователей, выглядит так:

1. Сервер генерирует случайную битовую строку и посылает ее Антону.
2. Антон шифрует эту строку при помощи своего тайного ключа и отсылает обратно на сервер.
3. На сервере производится расшифрование сообщения, пришедшего от Антона, с помощью его открытого ключа.
4. Если полученный в результате открытый текст идентичен случайной битовой строке, ранее посланной Антону, последний получает доступ к серверу.

Поскольку только Антон знает свой тайный ключ, никто не сможет выдать себя за Антона. Этот тайный ключ, скорее всего, представляет собой длинную битовую строку, которую очень трудно воспроизводить по памяти, и поэтому в распоряжении Антона должен быть интеллектуальный терминал, надежно защищенный от взлома и способный автоматически осуществлять набор требуемого тайного ключа при шифровании сообщений. Однако несмотря на это дополнительное условие, важнее всего то, что тайный ключ Антона не требуется передавать на сервер ни под каким видом. Следовательно, для надежной аутентификации пользователей совсем не обязательно наглухо защищать от подслушивания канал связи, соединяющий терминал Антона с сервером. Да и информация о пользователях, хранимая на сервере, может быть безо всякой опаски сделана доступной для всех, кто пожелает с ней ознакомиться.

Конечно, со стороны Антона глупо шифровать на своем тайном ключе произвольную битовую последовательность, причем вне зависимости от ее происхождения. Поэтому на практике для аутентификации пользователей обычно используется более сложный криптографический протокол:

1. Антон производит некоторые специальные вычисления на основе предварительно сгенерированной им случайной битовой последовательности и своего тайного ключа. Затем он отсылает вычисленные им значения на сервер.
2. Сервер посылает Антону случайную битовую последовательность, отличную от той, которая была задействована Антоном на шаге 1.
3. Антон производит некоторые специальные вычисления на основе обеих случайных битовых последовательностей (сгенерированной им самим, а также полученной с сервера) и своего тайного ключа. Затем он отсылает вычисленные значения на сервер.
4. На сервере производятся некоторые специальные вычисления на основе присланных Антоном значений и его открытого ключа, чтобы убедиться в том, что именно он является обладателем соответствующего тайного ключа.
5. Если проверка дает положительный результат, Антону разрешается доступ к серверу.

Если Антон, в свою очередь, не доверяет серверу в такой же степени, в какой сервер не доверяет ему, то он может потребовать, чтобы сервер аналогичным образом "удостоверил свою личность", воспользовавшись тем же самым протоколом.