Дом информационных технологий. Реализация механизма идентификации и аутентификации при запросах доступа к ресурсам. Цели изучения темы

Основой любых систем защиты информационных систем являются идентификация и аутентификация, так как все механизмы защиты информации рассчитаны на работу с поименованными субъектами и объектами АС. Напомним, что в качестве субъектов АС могут выступать как пользователи, так и процессы, а в качестве объектов АС – информация и другие информационные ресурсы системы.

Присвоение субъектам и объектам доступа личного идентификатора и сравнение его с заданным перечнем называется идентификацией. Идентификация обеспечивает выполнение следующих функций:

Установление подлинности и определение полномочий субъекта при его допуске в систему,

Контролирование установленных полномочий в процессе сеанса работы;

Регистрация действий и др.

Аутентификацией (установлением подлинности) называется проверка принадлежности субъекту доступа предъявленного им идентификатора и подтверждение его подлинности. Другими словами, аутентификация заключается в проверке: является ли подключающийся субъект тем, за кого он себя выдает.

Общая процедура идентификации и аутентификации пользователя при его доступе в АС представлена на рис. 2.10. Если в процессе аутентификации подлинность субъекта установлена, то система защиты информации должна определить его полномочия (совокупность прав). Это необходимо для последующего контроля и разграничения доступа к ресурсам.

По контролируемому компоненту системы способы аутентификации можно разделить на аутентификацию партнеров по общению и аутентификацию источника данных. Аутентификация партнеров по общению используется при установлении (и периодической проверке) соединения во время сеанса. Она служит для предотвращения таких угроз, как маскарад и повтор предыдущего сеанса связи. Аутентификация источника данных – это подтверждение подлинности источника отдельной порции данных.

По направленности аутентификация может быть односторонней (пользователь доказывает свою подлинность системе, например при входе в систему) и двусторонней (взаимной).

Рис. 2.10. Классическая процедура идентификации и аутентификации

Обычно методы аутентификации классифицируют по используемым средствам. В этом случае указанные методы делят на четыре группы:

1. Основанные на знании лицом, имеющим право на доступ к ресурсам системы, некоторой секретной информации – пароля.

2. Основанные на использовании уникального предмета: жетона, электронной карточки и др.

3. Основанные на измерении биометрических параметров человека – физиологических или поведенческих атрибутах живого организма.

4. Основанные на информации, ассоциированной с пользователем, например, с его координатами.

Рассмотрим эти группы.

1. Наиболее распространенными простыми и привычными являются методы аутентификации, основанные на паролях – секретных идентификаторах субъектов. Здесь при вводе субъектом своего пароля подсистема аутентификации сравнивает его с паролем, хранящимся в базе эталонных данных в зашифрованном виде. В случае совпадения паролей подсистема аутентификации разрешает доступ к ресурсам АС.

Парольные методы следует классифицировать по степени изменяемости паролей:

Методы, использующие постоянные (многократно используемые) пароли,

Методы, использующие одноразовые (динамично изменяющиеся) пароли.

В большинстве АС используются многоразовые пароли. В этом случае пароль пользователя не изменяется от сеанса к сеансу в течение установленного администратором системы времени его действительности. Это упрощает процедуры администрирования, но повышает угрозу рассекречивания пароля. Известно множество способов вскрытия пароля: от подсмотра через плечо до перехвата сеанса связи. Вероятность вскрытия злоумышленником пароля повышается, если пароль несет смысловую нагрузку (год рождения, имя девушки), небольшой длины, набран на одном регистре, не имеет ограничений на период существования и т. д. Важно, разрешено ли вводить пароль только в диалоговом режиме или есть возможность обращаться из программы.

В последнем случае, возможно запустить программу по подбору паролей – «дробилку».

Более надежный способ – использование одноразовых или динамически меняющихся паролей.

Известны следующие методы парольной защиты, основанные на одноразовых паролях:

Методы модификации схемы простых паролей;

Методы «запрос-ответ»;

Функциональные методы.

В первом случае пользователю выдается список паролей. При аутентификации система запрашивает у пользователя пароль, номер в списке которого определен по случайному закону. Длина и порядковый номер начального символа пароля тоже могут задаваться случайным образом.

При использовании метода «запрос-ответ» система задает пользователю некоторые вопросы общего характера, правильные ответы на которые известны только конкретному пользователю.

Функциональные методы основаны на использовании специальной функции парольного преобразования . Это позволяет обеспечить возможность изменения (по некоторой формуле) паролей пользователя во времени. Указанная функция должна удовлетворять следующим требованиям:

Для заданного пароля x легко вычислить новый пароль ;

Зная х и y, сложно или невозможно определить функцию .

Наиболее известными примерами функциональных методов являются: метод функционального преобразования и метод «рукопожатия».

Идея метода функционального преобразования состоит в периодическом изменении самой функции . Последнее достигается наличием в функциональном выражении динамически меняющихся параметров, например, функции от некоторой даты и времени. Пользователю сообщается исходный пароль, собственно функция и периодичность смены пароля. Нетрудно видеть, что паролями пользователя на заданных -периодах времени будут следующие: x, f(x), f(f(x)), ..., f(x)n-1.

Метод «рукопожатия» состоит в следующем. Функция парольного преобразования известна только пользователю и системе защиты. При входе в АС подсистема аутентификации генерирует случайную последовательность x, которая передается пользователю. Пользователь вычисляет результат функции y=f(x) и возвращает его в систему. Система сравнивает собственный вычисленный результат с полученным от пользователя. При совпадении указанных результатов подлинность пользователя считается доказанной.

Достоинством метода является то, что передача какой-либо информации, которой может воспользоваться злоумышленник, здесь сведена к минимуму.

В ряде случаев пользователю может оказаться необходимым проверить подлинность другого удаленного пользователя или некоторой АС, к которой он собирается осуществить доступ. Наиболее подходящим здесь является метод «рукопожатия», так как никто из участников информационного обмена не получит никакой конфиденциальной информации.

Отметим, что методы аутентификации, основанные на одноразовых паролях, также не обеспечивают абсолютной защиты. Например, если злоумышленник имеет возможность подключения к сети и перехватывать передаваемые пакеты, то он может посылать последние как собственные.

2. В последнее время получили распространение комбинированные методы идентификации, требующие, помимо знания пароля, наличие карточки (token) – специального устройства, подтверждающего подлинность субъекта.

Карточки разделяют на два типа:

Пассивные (карточки с памятью);

Активные (интеллектуальные карточки).

Самыми распространенными являются пассивные карточки с магнитной полосой, которые считываются специальным устройством, имеющим клавиатуру и процессор. При использовании указанной карточки пользователь вводит свой идентификационный номер. В случае его совпадения с электронным вариантом, закодированным в карточке, пользователь получает доступ в систему. Это позволяет достоверно установить лицо, получившее доступ к системе и исключить несанкционированное использование карточки злоумышленником (например, при ее утере). Такой способ часто называют двухкомпонентной аутентификацией.

Иногда (обычно для физического контроля доступа) карточки применяют сами по себе, без запроса личного идентификационного номера.

К достоинству использования карточек относят то, что обработка аутентификационной информации выполняется устройством чтения, без передачи в память компьютера. Это исключает возможность электронного перехвата по каналам связи.

Недостатки пассивных карточек следующие: они существенно дороже паролей, требуют специальных устройств чтения, их использование подразумевает специальные процедуры безопасного учета и распределения. Их также необходимо оберегать от злоумышленников, и, естественно, не оставлять в устройствах чтения. Известны случаи подделки пассивных карточек.

Интеллектуальные карточки кроме памяти имеют собственный микропроцессор. Это позволяет реализовать различные варианты парольных методов защиты: многоразовые пароли, динамически меняющиеся пароли, обычные запрос-ответные методы. Все карточки обеспечивают двухкомпонентную аутентификацию.

К указанным достоинствам интеллектуальных карточек следует добавить их многофункциональность. Их можно применять не только для целей безопасности, но и, например, для финансовых операций. Сопутствующим недостатком карточек является их высокая стоимость.

Перспективным направлением развития карточек является наделение их стандартом расширения портативных систем PCMCIA (PC Card). Такие карточки являются портативными устройствами типа PC Card, которые вставляются в разъем PC Card и не требуют специальных устройств чтения. В настоящее время они достаточно дороги.

3. Методы аутентификации, основанные на измерении биометрических параметров человека (см. таблицу 2.6), обеспечивают почти 100 % идентификацию, решая проблемы утраты паролей и личных идентификаторов. Однако такие методы нельзя использовать при идентификации процессов или данных (объектов данных), так как они только начинают развиваться (имеются проблемы со стандартизацией и распространением), требуют пока сложного и дорогостоящего оборудования. Это обусловливает их использование пока только на особо важных объектах и системах.

Примерами внедрения указанных методов являются системы идентификации пользователя по рисунку радужной оболочки глаза, отпечаткам ладони, формам ушей, инфракрасной картине капиллярных сосудов, по почерку, по запаху, по тембру голоса и даже по ДНК.

Таблица 2.6

Примеры методов биометрии

Новым направлением является использование биометрических характеристик в интеллектуальных расчетных карточках, жетонах-пропусках и элементах сотовой связи. Например, при расчете в магазине предъявитель карточки кладет палец на сканер в подтверждение, что карточка действительно его.

Назовем наиболее используемые биометрические атрибуты и соответствующие системы.

· Отпечатки пальцев. Такие сканеры имеют небольшой размер, универсальны, относительно недороги. Биологическая повторяемость отпечатка пальца составляет 10-5 %. В настоящее время пропагандируются правоохранительными органами из-за крупных ассигнований в электронные архивы отпечатков пальцев.

· Геометрия руки. Соответствующие устройства используются, когда из-за грязи или травм трудно применять сканеры пальцев. Биологическая повторяемость геометрии руки около 2 %.

· Радужная оболочка глаза. Данные устройства обладают наивысшей точностью. Теоретическая вероятность совпадения двух радужных оболочек составляет 1 из 1078.

· Термический образ лица . Системы позволяют идентифицировать человека на расстоянии до десятков метров. В комбинации с поиском данных по базе данных такие системы используются для опознания авторизованных сотрудников и отсеивания посторонних. Однако при изменении освещенности сканеры лица имеют относительно высокий процент ошибок.

· Голос. Проверка голоса удобна для использования в телекоммуникационных приложениях. Необходимые для этого 16-разрядная звуковая плата и конденсаторный микрофон стоят менее 25 $. Вероятность ошибки составляет 2 – 5%. Данная технология подходит для верификации по голосу по телефонным каналам связи, она более надежна по сравнению с частотным набором личного номера. Сейчас развиваются направления идентификации личности и его состояния по голосу – возбужден, болен, говорит правду, не в себе и т.д.

· Ввод с клавиатуры. Здесь при вводе, например, пароля отслеживаются скорость и интервалы между нажатиями.

· Подпись. Для контроля рукописной подписи используются дигитайзеры.

4. Новейшим направлением аутентификации является доказательство подлинности удаленного пользователя по его местонахождению. Данный защитный механизм основан на использовании системы космической навигации, типа GPS (Global Positioning System). Пользователь, имеющий аппаратуру GPS, многократно посылает координаты заданных спутников, находящихся в зоне прямой видимости. Подсистема аутентификации, зная орбиты спутников, может с точностью до метра определить месторасположение пользователя. Высокая надежность аутентификации определяется тем, что орбиты спутников подвержены колебаниям, предсказать которые достаточно трудно. Кроме того, координаты постоянно меняются, что сводит на нет возможность их перехвата.

Аппаратура GPS проста и надежна в использовании и сравнительно недорога. Это позволяет ее использовать в случаях, когда авторизованный удаленный пользователь должен находиться в нужном месте.

Суммируя возможности средств аутентификации, ее можно классифицировать по уровню информационной безопасности на три категории:

1. Статическая аутентификация;

2. Устойчивая аутентификация;

3. Постоянная аутентификация.

Первая категория обеспечивает защиту только от НСД в системах, где нарушитель не может во время сеанса работы прочитать аутентификационную информацию. Примером средства статической аутентификации являются традиционные постоянные пароли. Их эффективность преимущественно зависит от сложности угадывания паролей и, собственно, от того, насколько хорошо они защищены.

Для компрометации статической аутентификации нарушитель может подсмотреть, подобрать, угадать или перехватить аутентификационные данные и т. д.

Устойчивая аутентификация использует динамические данные аутентификации, меняющиеся с каждым сеансом работы. Реализациями устойчивой аутентификации являются системы, использующие одноразовые пароли и электронные подписи. Усиленная аутентификация обеспечивает защиту от атак, где злоумышленник может перехватить аутентификационную информацию и пытаться использовать ее в следующих сеансах работы.

Однако устойчивая аутентификация не обеспечивает защиту от активных атак, в ходе которых маскирующийся злоумышленник может оперативно (в течение сеанса аутентификации) перехватить, модифицировать и вставить информацию в поток передаваемых данных.

Постоянная аутентификация обеспечивает идентификацию каждого блока передаваемых данных, что предохраняет их от несанкционированной модификации или вставки. Примером реализации указанной категории аутентификации является использование алгоритмов генерации электронных подписей для каждого бита пересылаемой информации.

Основы идентификации и аутентификации. Одной из важных задач обеспечения защиты от НСД является использование методов и средств, позволяющих одной (проверяющей) стороне убедиться в подлинности другой (проверяемой) стороны.

С каждым зарегистрированным в компьютерной системе субъектом (пользователем или процессом, действующим от имени пользователя) связана некоторая информация, однозначно идентифицирующая его. Это может быть число или строка символов. Эту информацию называют идентификатором субъекта. Если пользователь имеет идентификатор, зарегистрированный в сети, он считается легальным (законным) пользователем; остальные пользователи относятся к нелегальным. Прежде чем получить доступ к ресурсам компьютерной системы, пользователь должен пройти процесс первичного взаимодействия с компьютерной системой, который включает идентификацию и аутентификацию.

Идентификация - это процедура распознавания пользователя по его идентификатору (имени). Эта функция выполняется в первую очередь, когда пользователь делает попытку войти в сеть. Пользователь сообщает системе по ее запросу свой идентификатор, и система проверяет в своей базе данных его наличие.

Аутентификация - процедура проверки подлинности заявленного пользователя, процесса или устройства. Эта проверка позволяет достоверно убедиться, что пользователь (процесс или устройство) является именно тем, кем себя объявляет. При проведении аутентификации проверяющая сторона убеждается в подлинности проверяемой стороны, при этом проверяемая сторона тоже активно участвует в процессе обмена информацией. Обычно пользователь подтверждает свою идентификацию, вводя в систему уникальную, неизвестную другим пользователям информацию о себе (например, пароль).

Идентификация и аутентификация являются взаимосвязанными процессами распознавания и проверки подлинности субъектов (пользователей). Именно от них зависит последующее решение системы, можно ли разрешить доступ к ресурсам системы конкретному пользователю или процессу. После идентификации и аутентификации субъекта выполняется его авторизация. Процесс идентификации и аутентификации показан на рис. 5.24.

Рис. 5.24.

Авторизация - процедура предоставления субъекту определенных полномочий и ресурсов в данной системе. Иными словами, авторизация устанавливает сферу действия субъекта и доступные ему ресурсы. Если система не может надежно отличить авторизованное лицо от неавторизованного, конфиденциальность и целостность информации в ней могут быть нарушены.

Администрирование - это регистрация действий пользователя в сети, включая его попытки доступа к ресурсам. Хотя эта учетная информация может быть использована для выписывания счета, с позиций безопасности она особенно важна для обнаружения, анализа инцидентов безопасности в сети и соответствующего реагирования на них. Записи в системном журнале, аудиторские проверки и администрирование ПО - все это может быть использовано для обеспечения подотчетности пользователей, если что-либо случится при входе в сеть с их идентификатором.

Для подтверждения своей подлинности субъект может предъявлять системе разные сущности. В зависимости от предъявляемых субъектом сущностей процессы аутентификации могут быть разделены на следующие категории :

• 1. На основе знания чего-либо. Примерами могут служить пароль, персональный идентификационный код (PIN), а также секретные и открытые ключи, знание которых демонстрируется в протоколах типа запрос-ответ.
• 2. На основе обладания чем-либо. Обычно это магнитные карты, смарт-карты, сертификаты и устройства touch memory.
• 3. На основе каких-либо неотъемлемых характеристик. Эта категория включает методы, базирующиеся на проверке биометрических характеристик пользователя (голос, радужная оболочка и сетчатка глаза, отпечатки пальцев, геометрия ладони и др.) В данной категории не используются криптографические методы и средства. Аутентификация на основе биометрических характеристик применяется для контроля доступа в помещения или к какой-либо технике.

Пароль - это то, что знает пользователь и что также знает другой участник взаимодействия. Для взаимной аутентификации участников взаимодействия может быть организован обмен паролями между ними.

Персональный идентификационный код PIN является испытанным способом аутентификации держателя пластиковой карты и смарт-карты. Секретное значение PIN- кода должно быть известно только держателю карты.

Динамический (одноразовый) пароль - это пароль, который после одноразового применения никогда больше не используется. На практике обычно используется регулярно меняющееся значение, которое базируется на постоянном пароле или ключевой фразе.

При сравнении и выборе протоколов аутентификации необходимо учитывать следующие характеристики:

• 1. Наличие взаимной аутентификации. Это свойство отражает необходимость обоюдной аутентификации между сторонами аутентификационного обмена.
• 2. Вычислительная эффективность. Количество операций, необходимых для выполнения протокола.
• 3. Коммуникационная эффективность. Данное свойство отражает количество сообщений и их длину, необходимую для осуществления аутентификации.
• 4. Наличие третьей стороны. Примером третьей стороны может служить доверенный сервер распределения симметричных ключей или сервер, реализующий дерево сертификатов для распределения открытых ключей.
• 5. Гарантии безопасности. Примером может служить применение шифрования и цифровой подписи .

Классификация протоколов аутентификации. Протоколы (процессы, алгоритмы) аутентификации обычно классифицируют по уровню обеспечиваемой безопасности . В соответствии с данным подходом процессы аутентификации разделяются на следующие типы.

• а) аутентификация, использующая пароли и РП У-коды;
• б) строгая аутентификация на основе использования криптографических методов и средств;
• в) биометрическая аутентификация пользователей.

С точки зрения безопасности, каждый из перечисленных типов способствует решению своих специфических задач, поэтому процессы и протоколы аутентификации активно используются на практике. В то же время следует отметить, что интерес к протоколам аутентификации, обладающим свойством доказательства с нулевым знанием, носит скорее теоретический, нежели практический характер, но, возможно, в будущем их начнут активно использовать для защиты информационного обмена. Классификация протоколов аутентификации представлена на рис. 5.25.

Методы аутентификации, использующие пароли и РШ- коды. Одной из распространенных схем аутентификации является простая аутентификация , которая основана на применении традиционных многоразовых и динамических (одноразовых) паролей. Аутентификация на основе паролей и Р /№-кодов является простым и наглядным примером использования разделяемой информации. Пока в большинстве

Рис. 5.25. Классификация протоколов аутентификации

защищенных компьютерных сетей доступ клиента к серверу разрешается по паролю. Однако все чаще применяются более эффективные средства аутентификации, например, программные и аппаратные системы аутентификации на основе одноразовых паролей, смарт-карт, Р/УУ-кодов и цифровых сертификатов.

Процедуру простой аутентификации пользователей в сети можно представить следующим образом. При попытке входа в сеть пользователь набирает на клавиатуре ПЭВМ свой идентификатор и пароль. Эти данные поступают для обработки на сервер аутентификации. В базе данных сервера 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, а также права и ресурсы сети, которые определены для его статуса системой авторизации.

Передача идентификатора и пароля от пользователя к системе может проводиться в открытом и зашифрованном виде.

Схема простой аутентификации с использованием пароля показана на рис. 5.26.

Рис. 5.26. Схема простой аутентификации с использованием пароля

Очевидно, что вариант аутентификации с передачей пароля пользователя в незашифрованном виде не гарантирует даже минимального уровня безопасности. Чтобы защитить пароль, его нужно зашифровать перед посылкой по незащищенному каналу. Для этого в схему включены средства шифрования Е к и дешифрования D K , управляемые 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.

Наиболее распространенным методом аутентификации держателя пластиковой карты и смарт-карты является ввод секретного числа , которое обычно называют PIN- кодом. Зашита /V/V-кода карты является критичной для безопасности всей системы. Карты могут быть потеряны, украдены или подделаны. В таких случаях единственной контрмерой против несанкционированного доступа остается секретное значение PIN- кода. Вот почему открытая форма PIN должна быть известна только законному держателю карты. Очевидно, значение PIN нужно держать в секрете в течение всего срока действия карты.

Длина PIN- кода должна быть достаточно большой, чтобы минимизировать вероятность определения правильного PIN-кот методом проб и ошибок. С другой стороны, длина PIN- кода должна быть достаточно короткой, чтобы дать возможность держателям карт запомнить его значение. Согласно рекомендациям стандарта /50 9564-1 длина Я/УУ-кода должна содержать от 4 до 12 буквенно-цифровых символов. Однако в большинстве случаев ввод нецифровых символов технически невозможен, поскольку доступна только цифровая клавиатура. Поэтому обычно Я/УУ-код представляет собой 4-6-разрядное число, каждая цифра которого может принимать значение от 0 до 9.

Различают статические и изменяемые Я/УУ-коды. Статический РШ-код не может быть изменен пользователем, поэтому пользователь должен надежно его хранить. Если он станет известен постороннему, пользователь должен уничтожить карту и получить новую карту с другим фиксированным Я/УУ-кодом.

Изменяемый Р1И-код может быть изменен согласно пожеланиям пользователя или заменен на число, которое пользователю легче запомнить. Простейшей атакой на Я/УУ-код, помимо подглядывания через плечо за вводом его с клавиатуры, является угадывание его значения. Вероятность угадывания зависит от длины п угадываемого Я/УУ-кода, от составляющих его символов т (для цифрового кода т = 10, для буквенного - т = 32, для буквенно-цифрового - т = 42 и т.д.), от количества разрешенных попыток ввода /" и выражается формулой:

Я = / / т п. (5.16)

Если Я/УУ-код состоит из 4 десятичных цифр, а число разрешенных попыток ввода равно трем, т.е. п = 4, т = 10, / = 3, то вероятность угадывания правильного значения Я/УУ-кода составит Я = 3/10 4 = = 0,00003, или 0,03%.

Строгая аутентификация на основе использования криптографических методов и средств. Идея строгой аутентификации, реализуемая в криптографических протоколах, заключается в следующем. Проверяемая (доказывающая сторона) доказывает свою подлинность проверяющей стороне, демонстрируя знание некоторого секрета . Например, этот секрет может быть предварительно распределен безопасным способом между сторонами аутентификационного обмена. Доказательство знания секрета осуществляется с помощью последовательности запросов и ответов с использованием криптографических методов и средств.

Существенным является тот факт, что доказывающая сторона демонстрирует только знание секрета, но сам секрет в ходе аутентификационного обмена не раскрывается. Это обеспечивается посредством ответов доказывающей стороны на различные запросы проверяющей стороны. При этом результирующий запрос зависит только от пользовательского секрета и начального запроса, который обычно представляет произвольно выбранное в начале протокола большое число.

В большинстве случаев строгая аутентификация заключается в том, что каждый пользователь аутентифицируется по признаку владения своим секретным ключом. Иначе говоря, пользователь имеет возможность определить, владеет ли его партнер по связи надлежащим секретным ключом и может ли он использовать этот ключ для подтверждения того, что он действительно является подлинным партнером и по информационному обмену.

• а) односторонняя аутентификация;
• б) двусторонняя аутентификация;
• в) трехсторонняя аутентификация.

Односторонняя аутентификация предусматривает обмен информацией только в одном направлении. Данный тип аутентификации позволяет:

• - подтвердить подлинность только одной стороны информационного обмена;
• - обнаружить нарушение целостности передаваемой информации;
• - обнаружить проведение атаки типа «повтор передачи»;
• - гарантировать, что передаваемыми аутентификационными данными может воспользоваться только проверяющая сторона.

Двусторонняя аутентификация по сравнению с односторонней содержит дополнительный ответ проверяющей стороны доказывающей стороне, который должен убедить ее, что связь устанавливается именно с той стороны, которой были предназначены аутентификационные данные.

Трехсторонняя аутентификация содержит дополнительную передачу данных от доказывающей стороны проверяющей. Этот подход позволяет отказаться от использования меток времени при проведении аутентификации.

В зависимости от используемых криптографических алгоритмов протоколы строгой аутентификации можно разделить на следующие группы (рис. 5.27).

1. Протоколы аутентификации с симметричными алгоритмами шифрования. Для работы данных протоколов необходимо, чтобы проверяющий и доказывающий с самого начала имели один и тот же

Рис. 5.27.

секретный ключ. Для закрытых систем с небольшим количеством пользователей каждая пара пользователей может заранее разделить его между собой. В больших распределенных системах часто используются протоколы аутентификации с участием доверенного сервера, с которым каждая сторона разделяет знание ключа. Такой сервер распределяет сеансовые ключи для каждой пары пользователей всякий раз, когда один из них запрашивает аутентификацию другого. Кажущаяся простота данного метода является обманчивой, на самом деле разработка протоколов аутентификации этого типа является сложной и с точки зрения безопасности неочевидной.

Протоколы аутентификации с симметричными алгоритмами шифрования реализуются в следующих вариантах:

• а) односторонняя аутентификация с использованием меток времени;
• б) односторонняя аутентификация с использованием случайных чисел;
• в) двусторонняя аутентификация.

Введем следующие обозначения:

гА - А;

г В - случайное число, сгенерированное участником В ;

/Д - метка времени, сгенерированная участником А;

Е к - симметричное шифрование на ключе К (ключ Одолжен быть предварительно распределен между А и В).

Математическая модель односторонней аутентификации с использованием меток времени выглядит следующим образом:

А->В:Е К ((А,В). (5.17)

После получения и расшифрования данного сообщения участник? убеждается в том, что метка времени 1А действительна, и идентификатор В , указанный в сообщении, совпадает с его собственным.

Предотвращение повторной передачи данного сообщения основывается на том, что без знания ключа невозможно изменить метку времени іЛ и идентификатор В.

Модель односторонней аутентификации с использованием слу-чаиных чисел можно представить в следующем виде:

• (5.18)
• (5.19)

А В: гВ.

А -» В: Е к (г В , В).

Участник В отправляет участнику А случайное число гВ. Участник А шифрует сообщение, состоящее из полученного числа гВ и идентификатора В, и отправляет зашифрованное сообщение участнику В. Участник В расшифровывает полученное сообщение и сравнивает случайное число, содержащееся в сообщении, с тем, которое он послал участнику А. Дополнительно он проверяет имя, указанное в сообщении.

Модель двусторонней аутентификации, использующая случайные значения, можно представить в следующем виде:

• (5.20)
• (5.21)
• (5.22)

А В гВ.

А -> В: Е к (гА , гВ . В). А

При получении второго сообщения участник В выполняет те же проверки, что и в предыдущем протоколе, и дополнительно расшифровывает случайное число г А для включения его в третье сообщение для участника А. Третье сообщение, полученное участником А, позволяет ему убедиться на основе проверки значений г А и гВ , что он имеет дело именно с участником В.

Широко известными протоколами, обеспечивающими аутентификацию пользователей с привлечением в процессе аутентификации

третьей стороны, являются протокол распределения секретных ключей Нидхэма и Шредера и протокол Kerberos.

2. Протоколы аутентификации, основанные на использовании однонаправленных ключевых хеш-функции, могут быть модифицированы путем замены симметричного шифрования на шифрование с помощью односторонней ключевой функции 151 ]. Своеобразие шифрования с помощью односторонней хеш-функции заключается в том, что оно, по существу, является односторонним, т.е. не сопровождается обратным преобразованием - расшифрованием на приемной стороне. Обе стороны (отправитель и получатель) используют одну и ту же процедуру одностороннего шифрования.

Односторонняя хеш-функция к к (-) с параметром-ключом К , примененная к шифруемым данным Л/, дает в результате хеш-код т (дайджест), состоящий из фиксированного небольшого числа байтов (рис. 5.28).

Получатель

Отправитель

Сообщение М

Рис. 5.28. Применение для аутентификации односторонней

хеш-функции с параметром-ключом

Дайджест т - И к (М) передается получателю вместе с исходным сообщением М. Получатель сообщения, зная, какая односторонняя хеш-функция была применена для получения дайджеста, заново вычисляет ее, используя расшифрованное сообщение М. Если значения полученного дайджеста т и вычисленного дайджеста т" совпадают, значит содержимое сообщения М не было подвергнуто никаким изменениям.

На рис. 5.29 показан другой вариант использования односторонней хеш-функции для проверки целостности данных. В этом случае односторонняя хеш-функция И к (-) не имеет ключа, но зато применяется не просто к сообщению Л/, а к сообщению, дополненному секретным ключом К, т.е. отправитель вычисляет дайджест т = Л(Л/, К). Получатель, извлекая исходное сообщение М, так же дополняет его тем же известным ему секретным ключом К , после чего применяет к полученным данным одностороннюю хеш-функцию И к (-). Результат вычислений - дайджест т"- сравнивается с полученным по сети дайджестом т.

При использовании для аутентификации односторонних функций шифрования в рассмотренные выше протоколы (использующие симметричное шифрование) необходимо внести следующие изменения:

• а) функция симметричного шифрования ЕК заменяется функцией /? А;
• б) проверяющий вместо установления факта совпадения полей в расшифрованных сообщениях с предполагаемыми значениями вычисляет значение однонаправленной функции и сравнивает его с полученным от другого участника обмена информацией;
• в) для обеспечения возможности независимого вычисления значения однонаправленной функции получателем сообщения в протоколе 1 метка времени /Л должна передаваться дополнительно в открытом виде, а в сообщении 2 протокола 3 случайное число гА должно передаваться дополнительно в открытом виде.

Модифицированный вариант протокола 3 с учетом сформулированных изменений имеет следующую структуру:

А (5.23)

А^В: гА, ИК (гА, г В , В). (5.24)

А В: НК (гА, гВ, А). (5.25)

3. Строгая аутентификация с использованием несимметричных сигоритмов шифрования. В качестве примера протокола, построенного на использовании несимметричного алгоритма шифрования, можно привести следующий протокол аутентификации:

А, РА(г, В). Л -> В: г.

Отправитель

Получатель

Рис. 5.29.

дополненному секретным ключом К

• (5.26)
• (5.27)

Участник В выбирает случайным образом г и вычисляет значение л: = h (г) (значение л: демонстрирует знание г без раскрытия самого значения г), далее он вычисляет значение е = РА(г, В). Под РА подразумевается алгоритм несимметричного шифрования (например, RSA, Шнорра, Эль-Гамаля, Вильямса, LUC и т.д.), а под И(-) - хеш-функция. Участник В отправляет сообщение (2.11) участнику А. Участник А расшифровывает е = РА(г, В) и получает значения г" и В", а также вычисляетх"= И(г). После этого производится ряд сравнений, доказывающих, что л: = х"и что полученный идентификатор /Гдействи-тельно указывает на участника В. В случае успешного проведения сравнения участник Л посылает г. Получив его, участник В проверяет, то ли это значение, которое он отправил в первом сообщении.

В качестве примера приведем модифицированный протокол Нидхема и Шредера, основанный на несимметричном шифровании. Протокол имеет следующую структуру (PB - алгоритм шифрования открытым ключом участника В):

• (5.28)
• (5.29)
• (5.30)

А^В.РВ (г,А). А Н). А

4. Строгая аутентификация, основанная на использовании цифровой подписи. В рекомендациях стандарта Х509 специфицирована схема аутентификации, основанная на использовании цифровой подписи,

меток времени и случайных чисел.

Для описания данной схемы аутентификации используются следующие обозначения:

tA, гА,гВ - временная метка и случайные числа соответственно;

SA А;

SB - подпись, сгенерированная участником В;

cert А - А;

cert В - сертификат открытого ключа участника В.

Если участники имеют аутентичные открытые ключи, полученные друг от друга, тогда можно не пользоваться сертификатами, в противном случае они служат для подтверждения подлинности открытых ключей.

В качестве примеров приведем следующие протоколы аутентификации:

• а) односторонняя аутентификация с применением меток времени:
  • (5.31)

А -> В: certA, tA , В , SA (tA , В).

После принятия данного сообщения участник В проверяет правильность метки времени /Л, полученный идентификатор В и, используя открытый ключ из сертификата семА, корректность цифровой подписи ЗАЦА, В).

• б) односторонняя аутентификация с использованием случайных чисел:
  • (5.32)
  • (5.33)

А -» В: сеМА, гА, В, 8А{гА , гВ, В).

Участник В , получив сообщение от участника Л, убеждается, что именно он является адресатом сообщения; используя открытый ключ участника Л, взятый из сертификата сепА, проверяет корректность подписи БА{гА, гВ , В) под числом гА, полученным в открытом виде, числом г В , которое было отослано в первом сообщении, и его идентификатором В. Подписанное случайное число гА используется для предотвращения атак с выборкой открытого текста.

• в) двусторонняя аутентификация с использованием случайных чисел:
  • (5.34)
  • (5.35)
  • (5.36)

А В: г В.

А -» В: сеМА, гА, В , А(гА, гВ. В). А

В данном протоколе обработка сообщений 1 и 2 выполняется так же, как и в предыдущем протоколе, а сообщение 3 обрабатывается аналогично сообщению 2.

Биометрическая аутентификация. Процедуры идентификации и аутентификации пользователя могут базироваться не только на секретной информации, которой обладает пользователь (пароль, персональный идентификатор, секретный ключ и т.п.). Привычные системы аутентификации не всегда удовлетворяют современным требованиям в области информационной безопасности, особенно если речь идет об ответственных приложениях (онлайновые финансовые приложения, доступ к удаленным базам данных и т.п.).

В последнее время все большее распространение получает биометрическая аутентификация пользователя, позволяющая уверенно аутентифицировать потенциального пользователя путем измерения физиологических параметров и характеристик человека, особенностей его поведения.

В качестве биометрических признаков, которые активно используются при аутентификации потенциального пользователя, можно выделить следующие:

• а) отпечатки пальцев;
• б) геометрическая форма кисти руки;
• в) форма и размеры лица;
• г) особенности голоса;
• д) узор радужной оболочки и сетчатки глаз;
• е) «клавиатурный почерк»;
• ж) расположение зубов (стоматологическая матрица ротовой полости человека).

Аутентификация по отпечаткам пальцев. Большинство систем используют отпечаток одного пальца, который пользователь предоставляет системе. Дактилоскопическая система работает следующим образом. Сначала производится регистрация пользователя. Как правило, производится несколько вариантов сканирования в разных положениях пальца на сканере. Понятно, что образцы будут немного отличаться и требуется сформировать некоторый обобщенный образец, «паспорт». Результаты сохраняются в базе данных аутентификации. При аутентификации производится сравнение отсканированного отпечатка пальца с «паспортами», хранящимися в базе данных.

Задача формирования «паспорта», также как и распознавания предъявляемого образца, является задачей распознавания образов. Для этого используются различные алгоритмы, являющиеся ноу-хау фирм-производителей подобных устройств.

Аутентификация по форме ладони. Данная аутентификация проводится сканерами формы ладони, обычно устанавливаемыми на стенах. Устройства считывания формы ладони создают объемное изображение ладони, измеряя длину пальцев, толщину и площадь поверхности ладони. Всего может выполняться до 100 измерений, которые преобразуются в двоичный код - образец для дальнейших сравнений. Этот образец может сохраняться в базе данных или в сканере ладони.

Аутентификация по лицу и голосу. Данные системы являются наиболее доступными из-за их дешевизны, поскольку большинство современных компьютеров имеют видео- и аудиосредства. Системы данного класса применяются при удаленной идентификации субъекта доступа в телекоммуникационных сетях.

В технологии сканирования черт лица используются особенности глаз, носа и губ. Далее проводятся некоторые математические алгоритмы для идентификации пользователя. Большая часть алгоритмов распознавания черт лица чувствительна к колебаниям освещения помещения. Изменения в положении в 15% между запрашиваемым изображением и изображением, которое находится в базе данных, напрямую сказываются на эффективности.

Системы аутентификации по голосу при записи образца и в процессе последующей идентификации опираются на такие уникальные для каждого человека особенности голоса, как высота, модуляция и частота звука. Эти показатели определяются характеристиками голосового тракта и уникальны для каждого человека.

Однако голос можно записать на пленку или другие носители. Поэтому для предотвращения подлога голоса в алгоритм аутентификации включается операция запроса отклика. Эта функция предлагает пользователю при входе в систему ответить на предварительно подготовленный и регулярно меняющийся запрос, например такой: «Повторите числа О, 1,5».

Системы аутентификации по узору радужной оболочки и сетчатки глаз. Эти системы можно разделить на два класса:

• а) использующие рисунок радужной оболочки глаза;
• б) использующие рисунок кровеносных сосудов сетчатки глаза.

Сетчатка человеческого глаза представляет собой уникальный

объект для аутентификации. Рисунок кровеносных сосудов глазного дна отличается даже у близнецов. Поскольку вероятность повторения параметров радужной оболочки и сетчатки глаза имеет порядок 10- 78, такие системы являются наиболее надежными среди всех биометрических систем.

Системы аутентификации по клавиатурному почерку. Современные исследования показывают, что клавиатурный почерк пользователя обладает некоторой стабильностью, что позволяет достаточно однозначно идентифицировать пользователя, работающего с клавиатурой. Для этого, как правило, применяются статистические методы обработки исходных данных и формирования выходного вектора, являющегося идентификатором данного пользователя. В качестве исходных данных используют временные интервалы между нажатием клавиш на клавиатуре и время их удержания. При этом временные интервалы между нажатием клавиш характеризуют темп работы, а время удержания клавиш характеризует стиль работы с клавиатурой - резкий удар или плавное нажатие.

Однако существует ряд ограничений по применению клавиатурного способа идентификации на практике. Применение данного способа целесообразно только по отношению к пользователям с достаточно длительным опытом работы с компьютером и сформировавшимся почерком работы на клавиатуре, т.е. к программистам, секретарям и т.д. В противном случае вероятность неправильного опознания пользователя существенно возрастает и делает непригодным данный способ идентификации на практике.

Аутентификация по расположению зубов (стоматологической матрице) ротовой полости человека. Полость рта имеет генетическую детерминированность, напрямую связана с фенотипом человека и может быть использована для решения биометрических и диагностических задач в целях идентификации и верификации личности. Суть данного метода состоит в следующем. В начале формирования стоматологической матрицы проводится электронная санация ротовой полости. Процесс электронной санации аналогичен обычной стоматологической санации, в результате чего формируется цифровой код ротовой полости, состоящий из трех составных частей.

Первым кодируется прикус, который различается: 1 - ортогнатие, 2 - прогения, 3 - прямой, 4 - открытый, 5 - смешанный, 6 - глубокий. По этим результатам формируется первая часть цифрового кода.

Вторым результатом осмотра будет состояние зубов человека: кариес, пульпит, периодонтит, протез, разрушение и т.п., которое также кодируется для каждого зуба отдельно.

Третьим результатом кодирования предлагается считать смещение зуба от нулевой оси в диапазоне А/2, -А/2, где А - максимальное значение отклонения зуба, идентифицируемого от оси при первоначальной санации.

Созданная таким образом база зубов пользователей в цифровом виде является эталонной для сравнения заявляемого пользователя при аутентификации. Данные системы в настоящее время только проходят теоретическую проработку.

В обычной жизни мы узнаем друг друга в лицо. Если знакомы. Если не знакомы - по паспорту или аналогичному документу с фотографией. «Опознать» же человека, сидящего за компьютером по ту сторону Сети, несколько сложнее - это требует достаточно специфичных методов.

Идентификация и аутентификация

Прежде чем проверять истинность пользователя, его нужно идентифицировать (выяснить, «кто есть ху» ), т.е. из многих пользователей, зарегистрированных в системе, выбрать по некоему уникальному идентификатору одного. Его-то система и будет проверять. Идентификатор - это имя, под которым зарегистрирован пользователь в проверяющей его компьютерной системе. Например, в окне «Ввод сетевого пароля», которое знакомо, несомненно, всем читателям журнала «Мир ПК» (рис. 1), идентификатором пользователя является содержимое поля «Имя».

Другими словами, идентификация пользователя - это получение от него ответа на вопрос: «Кто ты?» Скажем, Вася. А аутентификация - это требование: «А теперь докажи, что ты именно Вася» и последующая проверка доказательств. То есть проверка, действительно ли пользователь является тем, за кого он себя выдает.

Аутентификация пользователей обычно выполняется неким программным модулем, находящимся непосредственно на компьютере, на который пользователь пытается получить прямой или удаленный доступ. Всю работу данного модуля можно условно разделить на два этапа.

Предварительный, на котором модуль формирует «эталонный образец», например, запрашивает пароль пользователя (это именно тогда пароль запрашивается дважды, чтобы исключить ошибку его ввода) - по нему пользователь будет опознаваться впоследствии. Пароль (или другой эталон - см. ниже) может и назначаться пользователю - так бывает, например, в различных системах доступа в Интернет. Обычно модуль аутентификации хранит эталонные образцы в таблице соответствий «пользователь - эталон».

И завершающий этап, когда пользователь проходит аутентификацию и у него запрашивается аутентификационная информация, которая сравнивается с эталоном. На основании этого сравнения он считается опознанным или нет.

На самом деле в реальных системах эталонный пароль может храниться в таблице в зашифрованном виде (например, в файле /etc/passwd или /etc/shadow в Linux-системах) или вместо пароля сохраняется его хэш (о хэшировании см. статью «Электронная цифровая подпись», «Мир ПК», ). Это не позволит злоумышленнику, получившему доступ к хранилищу эталонов, ознакомиться с паролями всех пользователей системы.

В более сложных случаях (прежде всего при удаленной аутентификации) предъявляемая пользователем аутентификационная информация и ее эталонный образец могут дополнять друг друга, участвуя в каких-либо криптографических преобразованиях. Для этого используются различные протоколы сетевой аутентификации. Пример ее приведен в статье , «Мир ПК», № 12/04.)

Информация, по которой опознается пользователь, бывает трех видов:

• Пользователь знает нечто уникальное и демонстрирует компьютеру это знание. Такой информацией может быть, например, пароль.
• Пользователь имеет предмет с уникальным содержимым или с уникальными характеристиками.
• Аутентификационная информация является неотъемлемой частью пользователя. По этому принципу строятся системы биометрической аутентификации, использующие в качестве информации, например, отпечаток пальца.

Как видно, такие методы пришли из реальной жизни: паролями люди пользовались с незапамятных времен, да и сейчас они встречаются в различных областях, в том числе не связанных с компьютерной техникой, - скажем, разные номерные комбинации кодовых замков, запирающих хоть двери в помещениях, хоть крышки чемоданов. Еще чаще применяются уникальные предметы: это ключи от любых замков, электронные таблетки для быстрого открытия домофонов, проездные билеты в виде карточек с магнитной полосой. Распространены в повседневной жизни и методы биометрической аутентификации: паспорт и водительские права с эталонной фотографией, отпечатки пальцев, используемые в криминалистике, идентификация по фрагментам генетического кода и т.д.

Каждый из перечисленных выше методов имеет свои достоинства и недостатки. Для устранения последних в компьютерных системах часто используют комбинацию различных методов аутентификации, например смарт-карту в виде предмета с уникальным содержимым (скажем, криптографическим ключом), для доступа к которому необходимо ввести PIN-код. То есть пользователь для входа в систему не только должен иметь при себе смарт-карту, но и знать уникальную последовательность - PIN-код. Такая аутентификация называется двухфакторной - по числу проверяемых параметров.

Пример двухфакторной аутентификации в жизни найти сложнее, навскидку вспоминается только тот же паспорт, который представляет собой предмет с уникальным содержимым, среди которого есть фотография лица его владельца - биометрической характеристики, являющейся неотъемлемой его частью. Зато легко вспомнить примеры двухфакторной аутентификации из известных сказок. Например, Золушку принц находит по размеру ноги и уникальному предмету в виде второй туфельки и только после этого узнает в лицо. Или для доступа в домик к семерым козлятам необходимо обладать козьим голоском и произносить пароль «Козлятушки, ребятушки...», а еще в каком-то из вариантов сказки козлятушки заглядывали под дверь с целью увидеть там белые ножки козы - это уже третий фактор.

Поговорим о достоинствах и недостатках упомянутых выше методов.

Пароль

По парольному принципу строятся простейшие системы аутентификации, в которых пользователю достаточно ввести правильный пароль для получения доступа к нужному ему ресурсу. Парольная аутентификация является наиболее распространенной: во-первых, это самый простой из рассматриваемых нами методов аутентификации (что является единственным его достоинством), во-вторых, он появился намного раньше остальных, поэтому к настоящему времени реализован в огромном количестве различных компьютерных программ.

Недостатков же у парольной аутентификации не счесть.

Во-первых, очень часто неискушенные пользователи выбирают простые или легко угадываемые пароли:

Во-вторых, пароль могут подсмотреть или перехватить при вводе.

В-третьих, пароль может быть получен путем применения насилия к его владельцу.

Наконец, существуют и применяются злоумышленниками действенные методы социальной инженерии , с помощью которых можно получить пароль пользователя обманным путем - неопытный пользователь сам назовет его лиходею, если тот сможет ловко притвориться администратором системы. Последним достижением злоумышленников на данном поприще является фишинг : пользователь завлекается на фальшивую веб-страницу, имитирующую, скажем, нужную страницу сайта его банка, - там он вводит параметры своей кредитной карты, с которой потом снимают деньги преступники. Кстати, в таких случаях помогают методы взаимной аутентификации , когда не только сервер проверяет пользователя, но и пользователь убеждается, что это именно сервер его банка.

Нельзя сказать, что технический прогресс в отношении парольной аутентификации стоит на месте. Не прекращаются попытки построить сильную аутентификацию в сочетании с удобством и простотой применения паролей.

Разработано множество программных и аппаратных генераторов паролей , которые вырабатывают длинные и сильные случайные пароли, неуязвимые для словарных атак и других вариантов подбора. Обратная сторона медали: пользователи вынуждены запоминать длинные и сложные пароли, результат - искушение записать пароль на бумажку и повесить ее на монитор.

Существуют системы, включающие пароль под принуждением : пользователь применяет один пароль для нормального входа в систему, а другой, также предопределенный пароль, сигнализирует модулю аутентификации о том, что пользователя принуждают к входу в систему. Программы прозрачного шифрования, например, предоставляют при вводе пароля под принуждением дезинформацию, предварительно подобранную принуждаемым пользователем (о прозрачном шифровании см. статью , «Мир ПК», № 4/02).

Однако видно, что подобные усовершенствования усложняют парольную аутентификацию, основное достоинство которой - простота.

Уникальный предмет

Рис. 2. Пример USB-токена: ruToken

Для аутентификации пользователей наиболее часто применяются следующие предметы: смарт-карты, карты с магнитной полосой, электронные таблетки iButton, USB-токены (рис. 2).

Уникальность каждого из перечисленных предметов определяется информацией, которую он содержит. В простейшем случае эта информация представляет собой идентификатор и пароль пользователя, которые просто считываются с носителя и передаются модулю аутентификации. Более сложный случай - носитель содержит криптографический ключ, который используется в каком-либо из протоколов удаленной аутентификации. Кстати говоря, микропроцессорные смарт-карты и USB-токены могут сами выполнять криптографические преобразования и играть активную роль в аутентификации.

Уникальный предмет используется сам по себе довольно редко: чаще всего это один из элементов двухфакторной аутентификации, пример которой был приведен выше.

Недостатков у «предметной» аутентификации несколько меньше, чем у парольной, а именно следующие:

• предмет может быть похищен или отнят у его владельца;
• в большинстве случаев требуется специальное оборудование для работы с предметами;
• иногда возможно изготовление копии или эмулятора предмета.

Несмотря на эти недостатки, носители аутентификационной информации сейчас весьма популярны. Особенно это касается USB-токенов, для использования которых не нужно никакого оборудования - достаточно не очень древнего компьютера. Кроме того, для аутентификации с помощью USB-токенов в операционных системах Windows 2000 и выше из программного обеспечения необходим только драйвер специального формата для используемого USB-токена - здесь уже включена поддержка такой аутентификации.

Биометрическая аутентификация

Еще десяток лет назад биометрическая аутентификация встречалась в основном в фантастических произведениях. Сейчас биометрические технологии переживают период бурного роста, резко усилившегося после событий 11 сентября 2001 г. Тогда эксперты посчитали, что биометрические технологии, особенно распознавание людей по чертам лица, помогут в поиске террористов и других злоумышленников. К сожалению, нельзя сказать, что ожидания экспертов полностью оправдались, однако биометрические технологии прочно заняли свое место на рынке средств идентификации и аутентификации пользователей.

В качестве аутентификационной информации в данном случае берутся во внимание оригинальные и неотъемлемые характеристики человека. Наиболее часто используются следующие из них:

1. Отпечатки пальцев. Известно, что они уникальны для каждого человека, причем не меняются на протяжении жизни. Для сканирования отпечатков пальцев применяется самое дешевое оборудование (по сравнению с другими методами биометрической аутентификации), кроме того, данный метод привычен для пользователей и не вызывает каких-либо опасений. Однако считается, что недорогие сканеры отпечатков пальцев можно обмануть специально изготовленным искусственным пальцем.
2. Рисунок радужной оболочки глаза. Это на сегодня наиболее точный метод биометрической аутентификации. Но многие пользователи боятся процесса сканирования радужной оболочки, да и оборудование для сканирования является дорогостоящим. К тому же данный способ вызывает нарекания со стороны правозащитников. Они говорят, что глаз человека несет много информации о состоянии его здоровья, о злоупотреблении спиртными напитками, наркотиками и т.д. Есть опасения, что эту информацию о пользователях (побочную для процесса аутентификации) настроенная соответствующим образом система может сохранять, после чего возможно ее использование им во вред.
3. Черты лица. Данная технология распознавания считается очень перспективной, поскольку именно по чертам лица узнают друг друга люди. К сожалению, системы, реализующие данный метод, пока не блещут точностью.

В качестве уникальных признаков человека используются также характеристики его голоса, образец рукописной подписи, «клавиатурный почерк» (интервалы времени между нажатиями клавиш, составляющих кодовое слово, и интенсивность нажатий), геометрия руки и др. Однако эти технологии значительно меньше распространены, чем описанные выше.

* * *

С детства каждому из нас известно, что «все работы хороши - выбирай на вкус» (В. В. Маяковский. «Кем быть?»). Аналогичным образом можно охарактеризовать и методы аутентификации - применение найдется для любого из них. Все зависит от степени важности информации, к которой получает доступ аутентифицируемый пользователь. Например, уже есть системы с двухфакторной аутентификацией, когда одним из факторов является рисунок радужной оболочки глаза - метод, относящийся к числу наиболее сильных, но и дорогостоящих на сегодня. Но несравнимо чаще применяется парольная аутентификация, все недостатки которой перевешиваются простотой реализации и использования.

Судя по тем же фантастическим фильмам, в будущем паритет между различными методами аутентификации более-менее сохранится: вспомним феерический фильм недалекого прошлого «Пятый элемент» - в нем есть примеры почти всех мыслимых способов аутентификации.

Сергей Панасенко - начальник отдела разработки ПО фирмы «Анкад», канд. техн. наук. С ним можно связаться по е-mail: [email protected] .

1. 1. Соколов А.В., Шаньгин В.Ф. Защита информации в распределенных корпоративных сетях и системах. М.: ДМК Пресс, 2002. Исключительно познавательная книга, охватывающая практически все темы защиты информации. Один из ее разделов посвящен теории идентификации и аутентификации пользователей, а также протоколам сетевой аутентификации.
2. 2. Леонтьев Б. Хакинг без секретов. М.: Познавательная книга плюс, 2000. Содержит «список часто употребляемых паролей» и другую полезную информацию, касающуюся парольной аутентификации.
3. 3. Медведовский И.Д., Семьянов П.В., Леонов Д.Г. Атака на Internet. М.: ДМК Пресс, 2000. Одна из глав этой книги целиком посвящена методам социальной инженерии.
4. 4. Евангели А. PC Week/RE 2003, № 7, с. 24-25. Технологии биоидентификации и биометрический рынок. Статья, подробно описывающая методы биометрической аутентификации и существующие технические решения.
5. 5. Матвеев И.А., Ганькин К.А. Распознавание человека по радужке // Системы безопасности, 2004, № 5, с. 72. Подробно описаны технические особенности аутентификации по рисунку радужной оболочки глаза.

1 М.С. Горбачев, 1991.

Методы защиты информации – идентификация и аутентификация.

Аутентификация - это процесс, в ходе которого на основании пароля, ключа или какой-либо иной информации, пользователь подтверждает, что является именно тем, за кого себя выдает.
Идентификация - это процесс, в ходе которого выясняются права доступа, привилегии, свойства и характеристики пользователя на основании его имени, логина или какой-либо другой информации о нем.
При входе пользователя в систему первым делом происходит его аутентификация. Если введенные логин и пароль совпадают с хранимыми в системе на сервере, то пользователь успешно входит в систему, иначе ему отказывается в доступе. Здесь уместно контролировать количество попыток, дабы избежать подбора паролей. В зависимости от сложности и надежности системы необходимо выбрать механизм работы с паролями. В самом простом случае можно разрешить пользователю самостоятельно вводить пароль. Но достаточно большое количество пользователей в качестве пароля вводит свой: логин, имя, номер телефона и т.п. Это можно разрешить только в тех системах, где проблема защиты информации пользователя является его собственным делом и не нанесет вреда системе в целом.
Идентификация и аутентификация (ИдиА) - это процесс распознавания и проверки подлинности заявлений о себе пользователей и процессов. ИдиА обычно используется при принятии решения, можно ли разрешить доступ к системным ресурсам пользователю или процессу.
Аутентификация через Интернет имеет ряд проблем. Достаточно легко можно перехватить данные идентификации и аутентификации (или вообще любые данные) и повторить их, чтобы выдать себя за пользователя. При аутентификации вообще пользователи часто выражают недовольство ею и часто совершают ошибки, что делает возможным получение данных ИдиА с помощью социальной инженерии. Наличие дополнительной ИдиА при использовании Интернета делает необходимым распространение среди пользователей данных для ИдиА, что будет лишь усложнять им работу. Другой проблемой является возможность вклиниться в сеанс пользователя после выполнения им аутентификации.
Существует три основных вида аутентификации - статическая, устойчивая и постоянная. Статическая аутентификация использует пароли и другие технологии, которые могут быть скомпрометированы с помощью повтора этой информации атакующим. Часто эти пароли называются повторно используемыми паролями. Устойчивая аутентификация использует криптографию или другие способы для создания одноразовых паролей, которые используются при проведении сеансов работы. Этот способ может быть скомпрометирован с помощью вставки сообщений атакующим в соединение. Постоянная аутентификация предохраняет от вставки сообщений атакующим.

1. Статическая аутентификация

Статическая аутентификация обеспечивает защиту только от атак, в ходе которых атакующий не может видеть, вставить или изменить информацию, передаваемую между аутентифицируемым и аутентифицирующим в ходе аутентификации и последующего сеанса. В этом случае атакующий может только попытаться определить данные для аутентификации пользователя с помощью инициации процесса аутентификации (что может сделать законный пользователь) и совершения ряда попыток угадать эти данные. Традиционные схемы с использованием паролей обеспечивают такой вид защиты, но сила аутентификации в основном зависит от сложности угадывания паролей и того, насколько хорошо они защищены.

2. Устойчивая аутентификация

Этот класс аутентификации использует динамические данные аутентификации, меняющиеся с каждым сеансом аутентификации. Атакующий, который может перехватить информацию, передаваемую между аутентифицируемым и аутентифицирующим, может попытаться инициировать новый сеанс аутентификации с аутентифицирующим, и повторить записанные им данные аутентификации в надежде замаскироваться под легального пользователя. Усиленная аутентификация 1 уровня защищает от таких атак, так как данные аутентификации, записанные в ходе предыдущего сеанса аутентификации, не смогут быть использованы для аутентификации в последующих сеансах.
Тем не менее устойчивая аутентификация не защищает от активных атак, в ходе которых атакующий может изменить данные или команды, передаваемые пользователем серверу после аутентификации. Так как сервер связывает на время сеанса данного аутентифицировавшегося пользователя с данным логическим соединением, он полагает, что именно он является источником всех принятых им команд по этому соединению.
Традиционные пароли не смогут обеспечить устойчивую аутентификацию, так как пароль пользователя можно перехватить и использовать в дальнейшем. А одноразовые пароли и электронные подписи могут обеспечить такой уровень защиты

3. Постоянная аутентификация

Каждый вопрос экзамена может иметь несколько ответов от разных авторов. Ответ может содержать текст, формулы, картинки. Удалить или редактировать вопрос может автор экзамена или автор ответа на экзамен.

Идентификация

Для этого пользователь должен себя идентифицировать - указать своё «имя» (идентификатор). Таким образом,проверяется, относится ли регистрирующийся пользователь к пользователям, идентифицируемым системой. И в соответствии с введённым идентификатором пользователю будут сопоставлены соответствующие права доступа.

Аутентификация

В общем случае, идентифицируются и аутентифицируются не только пользователи, но и другие субъекты доступа к ресурсам.

Совокупность выполнения процедур идентификации и аутентификации принято называть процедурой авторизации

Процедура авторизации имеет ключевое значение при защите компьютерной информации, т.к. вся разграничительная политика доступа к ресурсам реализуется относительно идентификаторов пользователей. То есть, войдя в систему с чужим идентификатором, злоумышленник получает права доступа к ресурсу того пользователя, идентификатор которого был им предъявлен при входе в систему.

Чтобы исключить работу с системой незаконных пользователей, необходима процедура распознавания системой каждого законного пользователя (или групп пользователей). Для этого в защищенном месте система обязана хранить информацию, по которой можно опознать пользователя, а пользователь при входе в систему, при выполнении определенных действий, при доступе к ресурсам обязан себя идентифицировать, т. е. указать идентификатор, присвоенный ему в данной системе. Получив идентификатор, система проводит его аутентификацию, т. е. проверяет его содержательность (подлинность) - принадлежность к множеству идентификаторов. Если бы идентификация не дополнялась аутентификацией, то сама идентификация теряла бы всякий смысл. Обычно устанавливается ограничение на число попыток предъявления некорректного идентификатора. Аутентификация пользователя может быть основана на следующих принципах:

• на предъявлении пользователем пароля;
• на предъявлении пользователем доказательств, что он обладает секретной ключевой информацией;
• на ответах на некоторые тестовые вопросы;
• на предъявлении пользователем некоторых неизменных признаков, неразрывно связанных с ним;
• на предоставлении доказательств того, что он находится в определенном месте в определенное время;
• на установлении подлинности пользователя некоторой третьей, доверенной стороной.

Процедуры аутентификации должны быть устойчивы к подлогу, подбору и подделке. После распознавания пользователя система должна выяснить, какие права предоставлены этому пользователю, какую информацию он может использовать и каким образом (читать, записывать, модифицировать или удалять), какие программы может выполнять, какие ресурсы ему доступны, а также другие вопросы

подобного рода. Этот процесс называется авторизацией . Таким образом, вход пользователя в систему состоит из идентификации, аутентификации и авторизации. В процессе дальнейшей работы иногда может появиться необходимость дополнительной авторизации в отношении каких-либо действий.

Существуют различные механизмы реализации разграничения доступа. Например, каждому ресурсу (или компоненту) системы может быть поставлен в соответствие список управления доступом, в котором указаны идентификаторы всех пользователей, которым разрешен доступ к данному ресурсу, а также определено, какой именно доступ разрешен. При обращении пользователя к конкретному ресурсу система проверяет наличие у данного ресурса списка управления доступом и, если он существует, проверяет, разрешено ли этому пользователю работать с данным ресурсом в запрошенном режиме. Другим примером реализации механизма авторизации пользователя является профиль

пользователя - список, ставящий в соответствие всем идентификаторам пользователей перечень объектов, к которым разрешен доступ данному пользователю, с указанием типа доступа. Может быть организована системная структура данных, так называемая матрица доступа, которая представляет собой таблицу, столбцы которой соответствуют идентификаторам всех системных ресурсов, а строки - идентификаторам всех зарегистрированных пользователей. На пересечении i-го столбца j-й строки таблицы администратор системы указывает разрешенный тип доступа владельца i-го идентификатора j-му ресурсу. Доступ к механизмам авторизации должны иметь только специальные системные программы, обеспечивающие безопасность системы, а также строго ограниченный круг пользователей, отвечающих за безопасность системы. Рассматриваемые механизмы должны быть тщательно защищены от случайного или преднамеренного доступа неавторизованных пользователей. Многие атаки на информационные системы нацелены именно на вывод из строя или обход средств разграничения доступа. Аналогичные действия осуществляются в системе и при аутентификации других субъектов взаимодействия (претендентов ), например прикладных процессов или программ, с системой (верификатором). В отличие от аутентификации субъекта взаимодействия, процедура аутентификации объекта, устанавливая подлинность электронной почты, банковского счета и т. п., проверяет факт принадлежности данного объекта владельцу указанного идентификатора.

Идентификация призвана каждому пользователю (группе пользователей) сопоставить соответствующую ему разграничительную политику доступа на защищаемом объекте.
Для этого пользователь должен себя идентифицировать - указать своё «имя» (идентификатор). Таким образом,проверяется, относится ли регистрирующийся пользователь к пользователям, идентифицируемым системой. И в соответствии с введённым идентификатором пользователю будут сопоставлены соответствующие права доступа.
Аутентификация предназначена для контроля процедуры идентификации. Для этого пользователь должен ввести пароль. Правильность вводимого пароля подтверждает однозначное соответствие между регистрирующимся пользователем и идентифицированным пользователем.
В общем случае, идентифицируются и аутентифицируются не только пользователи, но и другие субъекты доступа к ресурсам.
Совокупность выполнения процедур идентификации и аутентификации принято называть процедурой авторизации . Иногда не требуется идентифицировать пользователя, а достаточно только выполнения процедуры аутентификации. Например, это происходит когда требуется подтвердить текущего (уже зарегистрированного) пользователя при выполнении каких-либо действий, требующих дополнительной защиты. В свою очередь, не всегда требуется осуществлять контроль идентификации, то есть в некоторых случаях аутентификация может не производиться.
Процедура авторизации имеет ключевое значение при защите компьютерной информации, т.к. вся разграничительная политика доступа к ресурсам реализуется относительно идентификаторов пользователей. То есть, войдя в систему с чужим идентификатором, злоумышленник получает права доступа к ресурсу того пользователя, идентификатор которого был им предъявлен при входе в систему.
Требования к идентификации и аутентификации
Формализованные требования к данным механизмам защиты состоят в следующем:
. Должны осуществляться идентификация и проверка подлинности субъектов доступа при входе в систему по идентификатору (коду) и паролю условно-постоянного действия длиной не менее шести буквенно-цифровых символов (для классов защищенности 1Г и 1В по классификации АС)
. Система защиты должна требовать от пользователей идентифицировать себя при запросах на доступ.
. Система защиты должна подвергать проверке подлинность идентификации — осуществлять аутентификацию. Для этого она должна располагать необходимыми данными для идентификации и аутентификации.
. Система защиты должна препятствовать доступу к защищаемым ресурсам неидентифицированных пользователей и пользователей, подлинность идентификации которых при аутентификации не подтвердилась (для 5 класса защищенности по классификации СВТ). Для 3 класса защищенности по классификации СВТ вводится дополнительное требование: система защиты должна обладать способностью надежно связывать полученную идентификацию со всеми действиями данного пользователя.
Кроме ограничения «...паролю условно-постоянного действия длиной не менее шести буквенно-цифровых символов... » данные требования никак не формализуют подходы к реализации механизмов парольной защиты. Кроме того, данные требования не определяют, каким образом должны быть реализованы механизмы парольной защиты, а также не накладывают дополнительных ограничений, связанных с повышением стойкости пароля к подбору. В частности, они не регламентируют использование внешних носителей парольной информации — дискет, смарт-карт и т.д.
Дополнительные требования:
Существует целая группа угроз, связанная с некорректностью реализации процедуры авторизации в современных ОС, а также с наличием ошибок в реализации соответствующих механизмов защиты. Это обусловливает целесообразность рассмотрения механизмов авторизации с целью их добавочной защиты. Кроме того, механизмы идентификации и аутентификации являются важнейшими для противодействия НСД к информации, а значит, следует рассматривать возможные варианты их резервирования.
Кроме того, в рамках декларируемого системного подхода к проектированию системы защиты, при разработке механизмов авторизации следует рассматривать как явные, так и скрытые угрозы преодоления защиты.
Авторизация в контексте количества и вида зарегистрированных пользователей
Кого следует воспринимать в качестве потенциального злоумышленника/
1. В системе зарегистрирован один пользователь
Данный пользователь является и прикладным пользователем, и администратором безопасности. Здесь источником потенциальной угрозы является только сторонний сотрудник предприятия, а вся задача защиты сводится к контролю доступа в компьютер (либо в систему), т.е. к парольной защите.
Данный случай является вырожденным и нами далее не рассматривается, т.к. в соответствии с формализованными требованиями к защите информации от НСД даже при защите конфиденциальной информации предполагается обязательное наличие администратора безопасности.
2. В системе зарегистрированы администратор безопасности и один прикладной пользователь
Общий случай функционирования системы с одним прикладным пользователем — это наличие в системе администратора безопасности и только одного прикладного пользователя. В задачи администратора безопасности здесь входит ограничение прав прикладного пользователя по доступу к системным (администратора безопасности) и иным ресурсам компьютера. В частности, может ограничиваться набор задач, разрешенных для решения на компьютере, набор устройств, которые могут быть подключены к компьютеру (например, внешний модем, принтер и т.д.), способ сохранения обрабатываемых данных (например, на дискетах только в шифрованном виде) и т.д.
В данном случае потенциальным злоумышленником в части несанкционированного использования ресурсов защищаемого объекта может являться как сторонний сотрудник предприятия, так и собственно прикладной пользователь. Заметим, что прикладной пользователь здесь может выступать в роли сознательного нарушителя, либо стать «инструментом» в роли стороннего нарушителя, например, запустив по чьей-либо просьбе какую-нибудь программу).
3. В системе зарегистрированы администратор безопасности и несколько прикладных пользователей
Кроме администратора безопасности, в системе может быть заведено несколько прикладных пользователей. При этом ресурсами защищаемого компьютера могут пользоваться несколько сотрудников, решая различные задачи. Ввиду этого информационные и иные ресурсы защищаемого объекта должны между ними разграничиваться.
В данном случае к потенциальным нарушителям добавляется санкционированный прикладной пользователь, целью которого может служить НСД к информации, хранимой на защищаемом объекте другим пользователем.
При использовании компьютера (прежде всего, рабочей станции) в составе ЛВС, помимо локальных ресурсов защищаемого объекта, защите подлежат сетевые ресурсы.
В этом случае между пользователями могут разграничиваться права по доступу к серверам, сетевым службам, разделенным сетевым ресурсам (общим папкам и устройствам, например, к сетевым принтерам) и т.д.
Здесь злоумышленник (санкционированный пользователь) может осуществлять попытку получить НСД к сетевому ресурсу, к которому ему доступ не разрешен, с целью осуществления на него атаки с рабочей станции.
Рекомендации по построению авторизации, исходя из вида и количества зарегистрированных пользователей
Наиболее простой в реализации защитой является защита от стороннего сотрудника. В этом случае все мероприятия по защите возлагаются на использование механизма парольного входа.
Простота состоит в том, что, как увидим далее, в этом случае следует оказывать противодействие только явным угрозам преодоления парольной защиты, от которых защититься не представляет большого труда.
Однако основной угрозой служат преднамеренные или неумышленные действия санкционированного пользователя, который обладает возмож-ностью осуществления скрытой атаки на защищаемый ресурс (например, запустив какую-либо программу собственной разработки).
Механизмы идентификации и аутентификации должны предусматривать противодействие всем потенциальным злоумышленникам, т.е. как сторонним по отношению к защищаемому объекту, так и санкционированным пользователям, зарегистрированным на компьютере. При этом речь идет о прикладных пользователях, т.к. осуществить какую-либо защиту от НСД к информации от администратора безопасности невозможно, даже включая применение механизмов криптографической защиты (он сумеет снять информацию до момента ее поступления в драйвер шифрования).
С учетом сказанного можем сделать следующие выводы:
1. На защищаемом объекте, как правило, зарегистрированы, по крайней мере, два пользователя — прикладной пользователь и администратор безопасности. Поэтому в качестве потенциального злоумышленника при реализации механизмов парольной защиты в общем случае следует рассматривать не только стороннее по отношению к защищаемому объекту лицо, но и санкционированного пользователя, который преднамеренно либо неумышленно может осуществить атаку на механизм парольной защиты.
2. Рассматривая атаки на парольную защиту следует учитывать, что по сравнению со сторонним лицом, которое может характеризоваться явными угрозами парольной защите, защита от атак санкционированного пользователя качественно сложнее, т.к. им могут быть реализованы скрытые угрозы.
Классификация задач, решаемых механизмами идентификации и аутентификации (схема)
Классификация задач по назначению защищаемого объекта
Основу классификации задач, решаемых механизмами парольной защиты, составляет назначение защищаемого объекта (компьютера). Именно в соответствии с назначением объекта определяется перечень защищаемых ресурсов и источников угроз (потенциальных злоумышленников).