Аутентификация в распределённых информационных системах

БиблиотекаБиблиотека

Сентябрь, 2008

Введение

Под распределённой информационной системой понимается взаимодействие пользователей (в том числе типа “пользователь – ресурс”), когда стороны в разных локальных сетях осуществляют обмен в недоверенной среде — типичный пример Интернет. Пересылка документов с подтверждением авторства и целостности, финансовые транзакции через Интернет становятся ежедневной потребностью; в сегменте B2C появляется реальная возможность перехода собственно к электронной коммерции (до сих пор работа интернет-магазинов сужалась до электронного каталога с “пристегнутой” логистикой из-за отсутствия доверия к продавцу и способам оплаты). Web-сервисы размывают физические границы предприятия: удалённый доступ к защищённым ресурсам — насущная проблема (по данным Vanson Bourne за 2007 год, до 90% ИТ-менеджеров болезненно относятся к его рискам). Рост мошенничества, включая кражу персональных данных, привёл к юридическим и технологическим изменениям: приняты законы о персональных данных и появились улучшенные технологии аутентификации; эффективная система аутентификации необходима для защиты информации клиента, предотвращения отмывания денег, сокращения мошенничества и придания юридической силы электронным соглашениям. В отличие от Запада (Декларация ЕС 1999, NIST 800-63, ARES Framework 2007) в России устоявшихся требований к аутентификации нет — ближе всего банки: если технологии аутентификации неустойчивы к атакам, банки минимизируют риски снижением рекомендованных сумм транзакций. Одна из лучших технологий аутентификации в распределённых средах — ЭЦП, но строгая аутентификация применима не всегда (не везде есть USB-порты для ключей класса eToken, иногда нужно соединяться смартфоном или наладонником).

Технологии аутентификации

Под аутентификацией понимается процесс подтверждения (проверки) идентичности человека или объекта; в электронных системах — метод управления доступом к учётным записям и личной информации: представление действительных идентификационных данных, сопровождаемых одним или более аутентифицирующими факторами. Идентификаторы — пластиковая карта или логин; аутентифицирующий фактор (PIN-код, пароль) — секретная уникальная информация, связанная с идентификатором. Три основных класса факторов: что пользователь знает (PIN, пароль), что имеет (карта, eToken), чем характеризуется (биометрия). Многофакторная аутентификация существенно труднее компрометируется: логин/пароль — однофакторная, транзакция через банкомат — двухфакторная (карта + PIN); двухфакторные методы должны также ограничивать число неудачных попыток. Однофакторная допустима только в подсистемах мониторинга и аудита и недопустима в транзакционных системах; при доступе через общедоступные сети — обязательна многофакторная или дополнительные организационные меры. Технологии распознавания по биологическим характеристикам по сути являются технологиями идентификации — биохарактеристики могут рассматриваться только как дополнительный идентификационный (не аутентификационный) фактор; то же относится к RFID-метке в смарт-карте и нанесённым на неё фотографии и ФИО (сравнение охранником фотографии на пропуске — “чистейшая идентификация”). Идентификация — процедура распознавания субъекта по его уникальному идентификатору, занесённому в базу данных при регистрации; аутентификация — процедура проверки подлинности объекта, предъявившего идентификатор, как правило с применением криптографических преобразований (убедиться, что субъект — тот, за кого себя выдаёт, и защитить трафик обмена). Для распределённых систем этого мало: нужно и доказательство истинности проверяющего сервера — особенно актуально из-за массового фишинга.

Уязвимости факторов аутентификации

Факторы “нечто вещественное” могут быть похищены или скопированы; “нечто известное” — скомпрометированы (подбор, keylogger, перехват из сетевого трафика, офлайновые атаки); “неотъемлемый атрибут личности” — имитированы (копия отпечатка пальца). Взаимодополняющие стратегии: чем больше факторов, тем выше порог уязвимости; физические средства защиты со свидетельством фактов взлома; сложные пароли, стойкие к словарной атаке; средства системной и сетевой защиты от установки вредоносного ПО.

Аутентификация по многоразовым паролям

Служба аутентификации ОС хранит пару login/password; в Windows применялись протоколы LAN Manager, NTLM, NTLM v2 и Kerberos (наиболее распространённый и защищённый в локальных сетях). Однофакторная парольная аутентификация весьма ненадёжна, особенно при межсетевом обмене.

Аутентификация на основе одноразовых паролей

Технология OTP (One Time Password) — различные пароли при каждом запросе, действителен только для одного входа. Четыре метода: временные метки на основе системы единого времени; общий пароль пользователя и проверяющего со списком случайных паролей и механизмом синхронизации; общий пароль с генератором псевдослучайных чисел с одним начальным значением; скретч-карты с фиксированным числом случайных последовательностей. Аппаратные OTP-токены выпускаются в форм-факторах калькулятора, брелока, смарт-карты, комбинированного USB-ключа; примеры — RSA SecurID (токены-калькуляторы, новый код каждую минуту, батарейка на 3–5 лет, интеграция в сотни приложений и в Windows), Secure Computing Safeword (генерация по событию — нажатию клавиши), CryptoCard (“запрос-ответ”), универсальные VASCO (несколько десятков алгоритмов), комбинированный USB-ключ Aladdin eToken NG-OTP. OTP надёжнее многоразовых паролей, но для транзакций рекомендовать надо осторожно: подмешивание в одноразовый пароль номера платёжки с точки зрения криптографов не повышает защищённости; существенный недостаток — некомфортный, долгий процесс авторизации (сгенерировать пароль на одном устройстве и ввести с PIN в другое; за 8-часовой день 7–12 перерывов, каждый требует повторения процедуры).

Аутентификация на основе ЭЦП. Инфраструктура доверия

ЭЦП решает задачи целостности, доступности и неотказуемости авторства; для её полноценного функционирования требуется PKI — полный комплекс программно-аппаратных средств и организационно-технических мероприятий; основной компонент — система управления цифровыми ключами и сертификатами. В асимметричной криптографии публичный ключ выполняет “публичные операции” (зашифрование, проверка ЭЦП), закрытый — “закрытые” (расшифрование, генерация ЭЦП); это позволяет не делиться секретной информацией и обеспечивает неотказуемость — только владелец закрытого ключа в состоянии реализовать соответствующие процедуры. PKI на основе сертификатов, определяющих владельцев закрытых ключей и их полномочия, — способ безопасного распределения публичных ключей с гарантией, что сообщение зашифровано ключом легального адресата; по аналогичной схеме проверяется идентичность подписавшего. Единственный способ гарантировать целостность электронного документа — подписать каждое сообщение ЭЦП: подписавший не может отрицать факт подписания, что даёт доказательную базу в суде и неотменяемость заказов и распоряжений. Пример аутентификации: вход в Windows по смарт-карте — запрос подписывается закрытым ключом, сервер возвращает реквизиты (ticket granting ticket в терминологии Kerberos), зашифрованные открытым ключом пользователя; асимметричная криптография — неотъемлемая часть TLS/SSL. Все приложения исходят из одного положения: каждый участник обмена — единственный обладатель своего закрытого ключа.

Безопасность закрытых ключей

Фундаментальный постулат: закрытые ключи доступны только их владельцам; скомпрометировав ключ, злоумышленник расшифрует все сообщения и подпишет любое от имени легального пользователя. Тонкий вопрос: неотказуемость считается утраченной, как только пользователь может утверждать, что ключ мог быть нелегально использован (независимо от фактического воровства) — признание такой возможности есть основание для поддержки судом заявления о фальсификации. Безопасность должна обеспечиваться на каждом этапе жизненного цикла: генерация (среда без влияния злоумышленника и утечки информации о ключе), хранение (конфиденциальность и целостность), использование (исключить перехват и несанкционированное использование), уничтожение (гарантированное, с исключением восстановления хранилища).

Подходы к обеспечению безопасности закрытых ключей

Программные хранилища (software token: Microsoft Enhanced CSP, Mozilla/Netscape) хранят ключи на диске в зашифрованном виде — для использования ключ извлекается и загружается в память компьютера; для мобильности хранилище дублируется на всех компьютерах пользователя, что увеличивает уязвимость. Репозитарии (credentials repository) — выделенные серверы централизованного хранения ключей нескольких пользователей (аутентифицироваться, передать данные, получить результат): дороги, не обеспечивают мобильности, применяются для аутентификации устройств (серверов) и в финансовой сфере. В России наиболее распространены программные хранилища и аппаратные устройства. Внешние носители (USB-диск, дискета, CD) для программного хранилища обеспечивают мобильность, но не безопасность: носитель, даже на короткое время оказавшийся в руках злоумышленника, копируется без ведома владельца; загруженный на компьютер ключ уязвим для вредоносного ПО и файлов подкачки (swap), куда данные могут попасть в открытом виде. Усиление паролем недостаточно — вирусам парольная защита бессильна; использование программных хранилищ — слишком большой риск, последствия вирусной атаки могут быть необратимыми.

Аппаратные устройства с криптографическими возможностями

Криптографические аппаратные устройства обеспечивают более высокий уровень защиты — закрытые ключи никогда не экспортируются: внешний носитель оснащается микропроцессором, способным зашифровать и вернуть сообщение. При подключении токена к заражённой машине вирус может подменить пользователя и подписать сообщение, но атака ограничена временем физического подключения. При похищении токена безопасность обеспечивается лишь его физической защитой: у простейших она минимальна, хотя взлом обычно требует разрушения или кражи — нападение будет обнаружено (при утере — незамедлительно уведомить администратора для отзыва сертификатов). Потенциально более разрушительна атака на побочные каналы (side channel attack): измерение времени и мощности при выполнении криптопреобразований — высокоэффективный способ считывания ключа, не повреждающий устройство. Эти угрозы обусловливают необходимость расширенного функционала с усиленной защитой.

Смарт-карты и USB-ключи

Устройства на технологиях смарт-карт разработаны специально для противостояния атакам: микросхема обеспечивает безопасное хранение ключей шифрования и ЭЦП и сертификатов; форм-факторы — смарт-карта и USB-ключ; дополнение RFID-меткой позволяет использовать токен и для контроля доступа в помещения. Мобильность позволяет безопасно работать в недоверенной среде: ключи генерируются аппаратно, никогда не покидают чип и не могут быть извлечены или перехвачены. Взлом возможен, но каждая смарт-карта содержит различные закрытые ключи — физическая атака на каждый токен организации сделает её дороже выгоды, и вероятность реализации стремится к нулю. Двухфакторность: злоумышленнику нужны и физический доступ, и PIN-код, защищённый от подбора, — во всех остальных случаях кража бесполезна. Угроза вредоносного ПО значительно снижается антивирусом и политиками безопасности. Международные стандарты: CWA 14169 (secure signature-creation devices, SSCD) и профиль защиты “Smart Card Protection Profile (SCSUG-SCPP)” — многие производители сертифицируют продукцию на соответствие.

Особенности использования национальной криптографии

Для российских алгоритмов и сертификатов X.509 в системах на западном ПО должны быть реализованы соответствующие механизмы распределения открытых ключей; функционал взаимодействует через стандартные интерфейсы (CryptoAPI 2.0, CAPICOM), по Microsoft CSP и PKCS#11 доступен лишь ограниченный набор низкоуровневых функций. Функции кодирования, работы со справочниками сертификатов и сетевой аутентификации не связаны с закрытыми ключами и реализуются на локальном компьютере, а генерация ключевой пары, формирование ЭЦП и выработка ключей аутентификации — внутри аппаратного устройства (программный компонент поддержки PKI с российской криптографией может опираться на существующие криптопровайдеры типа КриптоПро CSP 3.0). Число пользователей ЭЦП в России перевалило за миллион; законодательство догоняет интенсивными темпами (ФЗ-1 об ЭЦП 2002, “О коммерческой тайне” 2004, “О персональных данных” и новая редакция закона “Об информации” 2006); на очереди законы об электронном документе и электронной сделке.

Заключение

Общий объём используемых в России аппаратных устройств для хранения ключевой информации оценивается в миллион экземпляров с интенсивным ростом. Но ряд вопросов не регламентирован: кто должен оценивать надёжность защиты закрытого ключа от компрометации? По статье 12 ФЗ-1 ответственность за хранение в тайне закрытого ключа возлагается на владельца сертификата — правильно ли это, ведь осознанно относиться к хранению может только пользователь с квалификацией не ниже четверти квалификации регистратора УЦ. Нет и дифференцированных требований регуляторов к технологиям аутентификации при удалённом доступе через недоверенную среду — ни в документах по защите персональных данных, ни в ведомственных (например, стандарт Банка России). На Западе такая работа проделана (Декларация ЕС 1999, к которой Россия присоединилась в 2003; NIST 800-63 2004; ARES e-Commerce Trust Framework 2006) — анализ этих работ для формирования требований к технологиям аутентификации в зависимости от требований бизнеса — тема следующей статьи.

Алексей Сабанов, заместитель генерального директора Aladdin

Это краткая аннотация статьи, полную версию читайте в первоисточнике.

---

Читать полную версию

Первоисточник: INSIDE, сентябрь 2008

Эксперт: Алексей Сабанов, Аладдин