Способ определения строгости аутентификации

БиблиотекаБиблиотека

Август, 2016

Введение

Количество зарегистрированных субъектов и объектов в информационных системах (ИС) может исчисляться сотнями тысяч, миллионами, а иногда и десятками миллионов (пример — ИС Федеральной налоговой службы России). Такие ИС будем называть большими информационными системами (БИС); их количество увеличивается, чему способствует и развитие технологий интернета вещей (IoT).

При удалённом электронном взаимодействии (УЭВ) важно знать, действительно ли другая сторона является тем субъектом, с которым планировалось взаимодействие. Решение данной задачи — предмет идентификации (процесса распознавания объекта по предъявленным идентификаторам) и связанного с ней процесса аутентификации; наиболее остро задача идентификации и аутентификации (ИА) стоит в системах управления доступом. Для БИС требуются новые подходы к ИА: биометрические характеристики для идентификации пользователей БИС неприемлемы — при увеличении числа объектов растёт время идентификации и значения ошибок первого и второго рода. Так, для идентификации по ДНК предельно минимальное значение ошибки при больших выборках — 0,036%: в базе характеристик ДНК для 10 млн человек (население Москвы) у 360 человек были бы практически неразличимые комбинации геномов; 0,32% людей в принципе не могут быть идентифицированы по отпечатку пальца. Для БИС вероятностный характер принимают и традиционные методы ИА: механизмы аутентификации (пароль, одноразовый пароль, электронная подпись) составляют разные классы решений по уязвимости к атакам, а основными источниками первичной идентификации становятся государственные базы данных, наполнение которых делалось в сжатые сроки и сопровождалось неизбежными ошибками. Следовательно, для БИС весьма актуально введение уровней доверия к результатам ИА.

В международных стандартах принята четырёхуровневая модель доверия к результатам идентификации и аутентификации (МДИА); базовым элементом обоснования границ уровней доверия являются применяемые технологии аутентификации объекта (анонимный пользователь, пара логин — пароль, логин — одноразовый пароль, цифровой сертификат доступа — закрытый ключ сертификата доступа). При этом термин “строгая аутентификация” (strong authentication) не имеет устоявшегося однозначного толкования в нормативной правовой базе, и его зачастую распространяют на механизмы, которые по ограничениям применяемых технологий не могут быть отнесены к данному типу аутентификации.

Определения

Идентификация (Identification) — процесс проверки соответствия предъявленных претендентом идентификаторов зарегистрированным ранее в системе идентификаторам — уникальным меткам объекта (субъекта).

Претендент (Claimant — “предъявляющий права”) — объект, который является взаимодействующей стороной информационного обмена (или представляет её) для проведения процедуры его ИА.

Аутентификация — двухпроцедурный процесс, состоящий из проверки подлинности предъявленных претендентом идентификаторов и принадлежности аутентификатора (секрета) и идентификаторов конкретному пользователю.

Типы аутентификации

По аналогии с видами электронной подписи (ЭП), выделенными в ФЗ, можно ввести три типа аутентификации: простую, усиленную и строгую. Тип аутентификации определяется применяемыми технологиями, уровнем достоверности результатов ИА и степенью уверенности в том, что стороны взаимодействия являются теми, за кого себя выдают.

Простая аутентификация для проверки подлинности предъявленного идентификатора использует пароль; учётной записью в базе данных учётных записей (БДУЗ) служит логин, механизм — передача пароля для сравнения с паролем или его хешем учётной записи. Достигаются невысокие для БИС значения достоверности результатов ИА, проверка на подмену серверной стороны (от атак типа fishing) не производится.

Усиленная аутентификация использует одноразовый пароль (one time password, OTP) или комбинацию “многоразовый + одноразовый” пароль. Хотя ОТР передаётся по сети в незащищённом виде, тип считается намного более защищённым — одноразовый пароль действителен только в течение одной сессии. Достоверность результатов ИА не намного выше, чем при простой; проверка сервера с клиентской части не производится. К усиленной аутентификации часто относят и применение в качестве идентификатора цифрового сертификата доступа (рекомендовано ещё Директивой ЕС 1999 г.): сертификат служит электронным удостоверением (ЭУ) пользователя, произведённым с помощью криптографических функций PKI и подписанным удостоверяющим центром (УЦ), механизмом аутентификации является процедура ЭП с двусторонним обменом подписанными сообщениями. Грань между усиленной и строгой аутентификацией тонкая: она определяется степенью доверия к УЦ и уровнем достоверности идентификационной информации в ЭУ. На начало 2016 г. даже среди аккредитованных Минкомсвязи России УЦ некоторые выдавали ЭУ на ЭП по интернету за 2 ч, без проверки результатов первичной идентификации будущего владельца — такие УЦ не могут считаться доверенными, а выданные ими ЭУ и результаты ИА следует относить не к строгой, а к усиленной аутентификации.

Строгая аутентификация — обоюдная (двусторонняя) аутентификация, основанная на применении доверенных (trusted) цифровых сертификатов доступа, а в качестве механизма аутентификации — ЭП.

Строгая аутентификация

Первая основная процедура — проверка подлинности идентификационной информации: защищённый обмен (challenge — запрос, response — отклик) подписанными электронной подписью сообщениями между сервером и клиентом, возможно из серии запросов и ответов. В процедуре подтверждения подлинности, базирующейся на инфраструктуре открытых ключей, используется секрет, о котором знают обе стороны; при применении симметричных алгоритмов (например, протокола Kerberos) сначала вырабатывается общий секретный сессионный ключ. Вторая процедура — проверка принадлежности идентификаторов и аутентификационной информации конкретному владельцу: используется протокол доказательства принадлежности (Proof of Possession, PoP), принадлежность подтверждается проверкой и квитированием валидности ЭУ, связывающего идентификаторы и секрет с конкретным владельцем. ЭУ подписывается УЦ и является аналогом электронного паспорта.

Аутентификатор может вырабатываться различными способами, но в рамках строгой аутентификации — в обязательном порядке с помощью криптографических алгоритмов; в качестве аутентификатора применяется закрытый ключ. От того, каким образом и где вырабатывается ключевая пара и как хранится аутентификатор, в значительной степени зависят уровни строгости аутентификации.

Способы формирования ключевой пары и хранения закрытого ключа

Рекомендации директивы ЕС по использованию для формирования ключевых пар аппаратных устройств класса SSCD (security signature creation device — устройства безопасного формирования подписи) опубликованы ещё 17 лет назад, но в РФ таких требований нет и поныне: в большинстве случаев ключевые пары генерируются программно-реализованным криптографическим алгоритмом (crypto service provider, CSP), работающим в оперативной памяти компьютера. CSP является средством криптографической защиты (СКЗИ), сертифицируемым по требованиям ФСБ России; для сертификатов ключа проверки ЭП должны применяться сертифицированные ФСБ УЦ, а для сертификатов доступа требований в РФ не выработано — закрытый ключ может храниться непосредственно в реестре.

Уровень доверия к результатам аутентификации может быть повышен, если закрытый ключ после генерации с помощью CSP экспортируется на защищённый носитель (важны взведение флага “неэкспортируемость ключа” и защита ключа на носителе — USB-ключ или смарт-карта — PIN-кодом не менее 6 символов при ограниченном числе попыток ввода). Следующий подуровень — системы с разделением секрета, например функциональный ключевой носитель (ФКН): кроме аппаратной генерации ключей и формирования ЭП в микропроцессоре, он эффективно противостоит атакам, связанным с подменой хеш-значения или подписи в канале между программной и аппаратной частями CSP. Верхний (четвёртый) подуровень — полная аппаратная реализация криптографических функций в защищённых чипах Secure by design: неизвлекаемость закрытого ключа гарантируется производителем, все операции производятся внутри чипа; дополнительную проверку принадлежности можно проводить биометрической идентификацией по технологии Match-on-Card (оцифрованные шаблоны отпечатков хранятся в защищённой памяти самой карты).

Роль ЭУ и первичной идентификации

Уровень доверия к результатам идентификации зависит не только от надёжности систем ИА, но и от идентификационной информации пользователя в ЭУ, вносимой при первичной регистрации. Для БИС первичная идентификация должна производиться с применением нескольких идентификаторов из государственных баз данных; число идентификаторов подбирается так, чтобы суммарная достоверность идентификации была на порядок выше требуемой. Например, для БИС с 1 млн зарегистрированных субъектов и объектов рекомендуется способ первичной идентификации с суммарной ошибкой порядка 10 в -7 степени. Дополнительные факторы — проверка валидности сертификата доступа (онлайн или оффлайн) и ошибки синхронизации времени серверов, заметно влияющие на результирующую достоверность в БИС.

Выбор механизмов аутентификации осуществляется на основе анализа рисков реализации угроз нарушения безопасности.

Типовые угрозы ИА

Аутентификация производится, как правило, по клиент-серверной технологии. Девять типовых угроз: перехват идентификационной информации (ИИ) и её злонамеренное использование; маскирование (выдача себя за другого пользователя); повторные действия (регистрация и повторение действий по обмену данными); перехват данных (просмотр данных несанкционированным пользователем); манипулирование (замена, вставка, удаление или нарушение последовательности данных); самоотказ (отрицание пользователем своего участия в обмене); отклонение услуги (предотвращение/прерывание обмена или задержка критичных к времени операций); ошибочная маршрутизация пути обмена; анализ трафика (просмотр информации об обмене — наличие, частота, направление, объём и т.д.).

Угрозы перехвата ИИ и маскирования актуальны для парольной аутентификации — для строгой ими можно пренебречь; повторные действия и перехват данных включаются в анализ для всех ИС; самоотказ актуален при использовании паролей и ОТР. Модель угроз составляется для каждой ИС отдельно, с учётом её назначения и условий эксплуатации, и на её основе выбираются механизмы и средства аутентификации.

Определение строгости аутентификации

Задача выявления критериев оценки строгости нетривиальна: нужны критерии, охватывающие доверие к результатам работы СИА, функциональную надёжность и уровень безопасности информации пользователя. Основной критерий сформулирован в стандарте: строгость аутентификации определяется защитой закрытого ключа от компрометации. Разделение на подуровни доверия выполнено при условии соответствия дополнительным требованиям: уровень достоверности результатов ИА; функциональная надёжность выполнения основных процедур; степень уверенности, что стороны взаимодействия являются теми, за кого себя выдают; безопасность передачи и обработки персональных данных в процессе аутентификации.

На условные подуровни может быть разбита не только строгая, но и усиленная аутентификация: низший — одноразовые пароли (ОТР), более высокий — механизм с использованием ЭУ, выданного УЦ с неопределённым уровнем доверия (цифровой сертификат доступа Х.509 будет неквалифицированным). При подборе различных механизмов ИА уровень доверия к результатам идентификации можно повышать, но абсолютное доверие недостижимо — для каждой ИС решения подбираются на основе анализа рисков и конкретной модели угроз. Пример: в корпоративной ИС с простой аутентификацией возможны подуровни от многоразового пароля без контроля энтропии и периода смены до высшего — пароли, производимые генератором случайных последовательностей и хранящиеся в смарт-карте, защищённой PIN-кодом.

Заключение

Предложенный способ определения уровней строгости аутентификации и формирования уровней доверия к результатам идентификации и аутентификации можно использовать при выборе механизмов и средств аутентификации для ИС различного назначения.

Это краткая аннотация статьи, полную версию читайте в первоисточнике.

---

Читать полную версию

Первоисточник: ‘Электросвязь’, № 8, август, 2016

Эксперт: Алексей Сабанов, Аладдин