Аутентификация на основе многоразовых паролей

Базовый принцип «единого входа» предполагает достаточность одноразового прохождения пользователем процедуры аутентификации для доступа ко всем сетевым ресурсам. Поэтому в современных операционных системах предусматривается централизованная служба аутентификации, которая выполняется одним из серверов сети и использует для своей работы базу данных (БД). В этой БД хранятся учетные данные о пользователях сети, включающие идентификаторы и пароли пользователей, а также другую информацию.

Процедуру простой аутентификации пользователя в сети можно представить следующим образом. Пользователь при попытке логического входа в сеть набирает свои идентификатор и пароль. Эти данные поступают для обработки на сервер аутентификации. В БД, хранящейся на сервере аутентификации, по идентификатору пользователя находится соответствующая запись. Из нее извлекается пароль и сравнивается с тем паролем, который ввел пользователь. Если они совпали, то аутентификация прошла успешно — пользователь получает легальный статус и получает те права и ресурсы сети, которые определены для его статуса системой авторизации.

В схеме простой аутентификации (рис. 1) передача пароля и идентификатора пользователя может производиться следующими способами:

- в незашифрованном виде; например, согласно протоколу парольной аутентификации PAP (Password Authentication Protocol) пароли передаются по линии связи в открытой незащищенной форме;

- в защищенном виде; все передаваемые данные (идентификатор и пароль пользователя, случайное число и метки времени) защищены посредством шифрования или однонаправленной функции.

Очевидно, что вариант аутентификации с передачей пароля пользователя в незашифрованном виде не гарантирует даже минимального уровня безопасности, так как подвержен многочисленным атакам и легко компрометируется. Чтобы защитить пароль, его нужно зашифровать перед пересылкой по незащищенному каналу. Для этого в схему включены средства шифрования Е_K и расшифровывания D_K, управляемые разделяемым секретным ключом К. Проверка подлинности пользователя основана на сравнении присланного пользователем пароля Р_А и исходного значения Р'_А, хранящегося на сервере аутентификации. Если значения Р_А и Р'_А совпадают, то пароль Р_А считается подлинным, а пользователь А — законным.

Рис. 1. Простая аутентификация с использованием пароля

Схемы организации простой аутентификации отличаются не только методами передачи паролей, но и видами их хранения и проверки. Наиболее распространенным способом является хранение паролей пользователей в открытом виде в системных файлах, причем на эти файлы устанавливаются атрибуты защиты от чтения и записи (например, при помощи описания соответствующих привилегий в списках контроля доступа ОС). Система сопоставляет введенный пользователем пароль с хранящейся в файле паролей записью. При этом способе не используются криптографические механизмы, такие как шифрование или однонаправленные функции. Очевидным недостатком этого способа является возможность получения злоумышленником в системе привилегий администратора, включая права доступа к системным файлам, и в частности, к файлу паролей.

Для обеспечения надежной защиты ОС пароль каждого пользователя должен быть известен только этому пользователю и никому другому, в том числе и администраторам системы. На первый взгляд то, что администратор знает пароль некоторого пользователя, не отражается негативно на безопасности системы, поскольку администратор, войдя в систему от имени обычного пользователя, получает права меньшие, чем те, которые он получит, зайдя в систему от своего имени. Однако, входя в систему от имени другого пользователя, администратор получает возможность обходить систему аудита, а также совершать действия, компрометирующие этого пользователя, что недопустимо в защищенной системе. Таким образом, пароли пользователей не должны храниться в ОС в открытом виде.

С точки зрения безопасности предпочтительным является метод передачи и хранения паролей с использованием односторонних функций. Обычно для шифрования паролей в списке пользователей используют одну из известных криптографически стойких хэш-функций. В списке пользователей хранится не сам пароль, а образ пароля, являющийся результатом применения к паролю хэш-функции.

Однонаправленность хэш-функции не позволяет восстановить пароль по образу пароля, но позволяет, вычислив хэш-функцию, получить образ введенного пользователем пароля и таким образом проверить правильность введенного пароля. В простейшем случае в качестве хэш-функции используется результат шифрования некоторой константы на пароле.

Например, односторонняя функция h(·) может быть определена следующим образом:

h(P) = E_P(ID),

где Р — пароль пользователя; ID — идентификатор пользователя; Е_Р — процедура шифрования, выполняемая с использованием пароля Р в качестве ключа.

Такие функции удобны, если длина пароля и ключа одинаковы. В этом случае проверка подлинности пользователя А с помощью пароля Р_А состоит из пересылки серверу аутентификации отображения h(P_A) и сравнения его с предварительно вычисленным и хранимым в БД сервера аутентификации эквивалентом h'(P_A) (рис. 2). Если отображения h(P_A) и h'(P_A) равны, то считается, что пользователь успешно прошел аутентификацию.

Рис. 2. Использование односторонней функции для проверки пароля

На практике пароли состоят лишь из нескольких символов, чтобы дать возможность пользователям запомнить их. Короткие пароли уязвимы к атаке полного перебора всех вариантов. Для того чтобы предотвратить такую атаку, функцию h(P) можно определить иначе, например в виде:

h(P)=E_{PÅ K}(ID),

где K и ID — соответственно ключ и идентификатор отправителя.

Различают две формы представления объектов, аутентифицирующих пользователя:

- внешний аутентифицирующий объект, не принадлежащий системе;

- внутренний объект, принадлежащий системе, в который переносится информация из внешнего объекта.

Внешние объекты могут быть представлены на различных носителях информации: пластиковых картах, смарт-картах, флэш-памяти и т. п. Естественно, что внешняя и внутренняя формы представления аутентифицирующего объекта должны быть семантически тождественны.

Системы простой аутентификации на основе многоразовых паролей имеют пониженную стойкость, поскольку выбор аутентифицирующей информации происходит из относительно небольшого числа слов. Срок действия многоразового пароля должен быть определен в политике безопасности организации. Пароли должны регулярно изменяться, быть трудными для угадывания и не присутствовать в словаре.

Наиболее известные протоколы простой аутентификации:

- протокол аутентификации по многоразовому паролю PAP (Password Authentication Protocol),

- протокол аутентификации на основе процедуры запрос-отклик CHAP (Challenge-Handshake Authentication Protocol),

- а также протоколы централизованного контроля доступа к сети удаленных пользователей

§ TACACS (Terminal Access Controller Access Control System),

§ TACACS+

§ и RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Service).