Идентификация и аутентификация: основные понятия. Требования к знаниям и умениям. Что понимается под идентификацией пользователя

Наверняка каждый пользователь компьютерных систем (и не только) постоянно сталкивается с понятием аутентификации. Надо сказать, что не все четко понимают значение этого термина, постоянно путая его с другими. В общем смысле аутентификация - это очень объемное понятие, которое может включать в себя и совокупность некоторых других терминов, описывающих дополнительные процессы. Не вдаваясь в технические подробности, рассмотрим, что же это такое.

Понятие аутентификации

Общим определением для этого понятия является проверка подлинности чего-то. По сути, аутентификация - это процесс, позволяющий определить соответствие объекта или субъекта каким-то ранее зафиксированным уникальным данным или признакам. Иными словами, в какой-то системе имеются определенные характеристики, требующие подтверждения для доступа к ее основным или скрытым функциям. Заметьте, это именно процесс. Его ни в коем случае нельзя путать с идентификацией (которая является одной из составных частей процесса аутентификации) и авторизацией.

Кроме того, различают одностороннюю и взаимную аутентификацию на основе современных методов криптографии (шифрования данных). Простейшим примером взаимной аутентификации может быть, скажем, процесс двустороннего добавления пользователей в друзья на некоторых сайтах социальных сетей, когда и с той, и с другой стороны требуется подтверждение действия.

Идентификация

Итак. Идентификация, с точки зрения компьютерных технологий, представляет собой распознавание некоего объекта или, скажем, пользователя по заранее созданному идентификатору (например, логин, имя и фамилия, паспортные данные, идентификационный номер и т. д.). Такой идентификатор, кстати, впоследствии используется и при прохождении процедуры аутентификации.

Авторизация

Авторизация - наименее простой способ, обеспечивающий доступ к определенным функциям или ресурсам различных систем путем введения, к примеру, логина и пароля. В данном случае различие между понятиями состоит в том, что при авторизации пользователю всего лишь предоставляются определенные права, в то время как аутентификация - это как раз-таки сравнение того же логина и пароля с данными, зарегистрированными в самой системе, после чего можно получить доступ к расширенным или скрытым функциям того же интернет-ресурса или программного продукта (использование кода авторизации).

Наверное, многие сталкивались с ситуацией, когда загрузку файла с сайта невозможно произвести без авторизации на ресурсе. Вот именно после авторизации и следует процесс аутентификации, открывающий такую возможность.

Зачем нужна аутентификация

Области, в которых применяются процессы аутентификации, очень разнообразны. Сам процесс позволяет защитить любую систему от несанкционированного доступа или внедрения нежелательных элементов. Так, например, аутентификация широко используется при проверке электронных писем по открытому ключу и цифровой подписи, при сравнении контрольных сумм файлов и т. д.

Рассмотрим самые основные типы аутентификации.

Типы аутентификации

Как уже говорилось выше, аутентификация наиболее широко используется именно в компьютерном мире. Самый простой пример был описан на примере авторизации при входе на определенный сайт. Однако основные типы аутентификации этим не ограничиваются.

Одним из главных направлений, где используется такой процесс, является подключение к Сети. Будет это проводное соединение или аутентификация WiFi - без разницы. И в том и в другом случае процессы аутентификации практически ничем не отличаются.

Кроме использования логина или пароля для доступа в Сеть, специальные программные модули производят, так сказать, проверку законности подключения. Аутентификация WiFi или проводного подключения подразумевает не только сравнение паролей и логинов. Все намного сложнее. Сначала проверяется IP-адрес компьютера, ноутбука или мобильного гаджета.

Но ситуация такова, что поменять собственный IP в системе можно, что называется, элементарно. Любой, мало-мальски знакомый с этим пользователь, может произвести такую процедуру за считаные секунды. Более того, программ, автоматически изменяющих внешний IP, сегодня на просторах Интернета можно найти огромное количество.

Но вот дальше начинается самое интересное. На данном этапе аутентификация - это еще и средство проверки MAC-адреса компьютера или ноутбука. Наверное, не нужно объяснять, что каждый MAC-адрес уникален сам по себе, и в мире двух одинаковых просто не бывает. Именно это и позволяет определить правомерность подключения и доступа к Сети.

В некоторых случаях может возникнуть ошибка аутентификации. Это может быть связано с неправильной авторизацией или несоответствием ранее определенному идентификатору. Редко, но все же бывают ситуации, когда процесс не может быть завершен в связи с ошибками самой системы.

Наиболее распространена ошибка аутентификации именно при использовании подключения к Сети, но это в основном относится только к неправильному вводу паролей.

Если говорить о других областях, наиболее востребованным такой процесс является в биометрике. Именно биометрические системы аутентификации сегодня являются одними из самых надежных. Самыми распространенными способами являются сканирование отпечатков пальцев, встречающееся сейчас даже в системах блокировки тех же ноутбуков или мобильных устройств, и сканирование сетчатки глаза. Эта технология применяется на более высоком уровне, обеспечивающем, скажем, доступ к секретным документам и т. д.

Надежность таких систем объясняется достаточно просто. Ведь, если разобраться, в мире не существует двух человек, у которых бы полностью совпадали отпечатки пальцев или структура сетчатки глаза. Так что такой метод обеспечивает максимальную защиту в плане несанкционированного доступа. Кроме того, тот же биометрический паспорт можно назвать средством проверки законопослушного гражданина по имеющемуся идентификатору (отпечаток пальца) и сравнению его (а также данных из самого паспорта) с тем, что имеется в единой базе данных.

В этом случае аутентификация пользователей и представляется максимально надежной (не считая, конечно, подделок документов, хотя это достаточно сложная и трудоемкая процедура).

Заключение

Хочется надеяться, что из вышесказанного будет понятно, что представляет собой процесс аутентификации. Ну а областей применения, как видим, может быть очень много, причем в совершенно разных сферах жизни и

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

	- и к (М)
Сообщение М Дайджест т

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.

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).

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

Физиологические методы	Поведенческие методы
Снятие отпечатков пальцев Сканирование радужной оболочки глаза Сканирование сетчатки глаза Геометрия кисти руки Распознавание черт лица	Анализ клавиатурного почерка

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.

Учитывая степень доверия и политику безопасности систем, проводимая проверка подлинности может быть односторонней или взаимной. Обычно она проводится с помощью криптографических методов.

Аутентификацию не следует путать с авторизацией (процедурой предоставления субъекту определённых прав) и идентификацией (процедурой распознавания субъекта по его идентификатору).

История

С древних времён перед людьми стояла довольно сложная задача - убедиться в достоверности важных сообщений. Придумывались речевые пароли, сложные печати. Появление методов аутентификации с применением механических устройств сильно упрощало задачу, например, обычный замок и ключ были придуманы очень давно. Пример системы аутентификации можно увидеть в старинной сказке «Приключения Али́-Бабы́ и сорока разбойников» . В этой сказке говорится о сокровищах, спрятанных в пещере. Пещера была загорожена камнем. Отодвинуть его можно было только с помощью уникального речевого пароля: «Сезам, откройся!».

В настоящее время в связи с обширным развитием сетевых технологий, автоматическая аутентификация используется повсеместно.

Элементы системы аутентификации

В любой системе аутентификации обычно можно выделить несколько элементов :

• субъект , который будет проходить процедуру аутентификации
• характеристика субъекта - отличительная черта
• хозяин системы аутентификации , несущий ответственность и контролирующий её работу
• сам механизм аутентификации , то есть принцип работы системы
• механизм, предоставляющий или лишающий субъекта определенных прав доступа

Элемент аутентификации	Пещера 40 разбойников	Регистрация в системе	Банкомат
Субъект	Человек, знающий пароль	Авторизованный пользователь	Владелец банковской карты
Характеристика	Пароль "Сезам, откройся!"	Секретный пароль	Банковская карта и персональный идентификатор
Хозяин системы	40 разбойников	Предприятие, которому принадлежит система	Банк
Механизм аутентификации	Волшебное устройство, реагирующее на слова	Программное обеспечение, проверяющее пароль	Программное обеспечение, проверяющее карту и идентификатор
Механизм управления доступом	Механизм, отодвигающий камень от входа в пещеру	Процесс регистрации, управления доступом	Разрешение на выполнение банковских операций

Факторы аутентификации

Ещё до появления компьютеров использовались различные отличительные черты субъекта, его характеристики. Сейчас использование той или иной характеристики в системе зависит от требуемой надёжности, защищенности и стоимости внедрения. Выделяют 3 фактора аутентификации :

• Что-то, что мы знаем - пароль . Это секретная информация, которой должен обладать только авторизованный субъект. Паролем может быть речевое слово, текстовое слово, комбинация для замка или персональный идентификационный номер (PIN). Парольный механизм может быть довольно легко реализован и имеет низкую стоимость. Но имеет существенные минусы: сохранить пароль в секрете зачастую бывает проблематично, злоумышленники постоянно придумывают новые методы кражи, взлома и подбора пароля (см. бандитский криптоанализ). Это делает парольный механизм слабозащищенным.
• Что-то, что мы имеем - устройство аутентификации . Здесь важен факт обладания субъектом каким-то уникальным предметом. Это может быть личная печать, ключ от замка , для компьютера это файл данных, содержащих характеристику. Характеристика часто встраивается в специальное устройство аутентификации, например, пластиковая карта , смарт-карта . Для злоумышленника заполучить такое устройство становится более проблематично, чем взломать пароль, а субъект может сразу же сообщить в случае кражи устройства. Это делает данный метод более защищенным, чем парольный механизм, однако, стоимость такой системы более высокая.
• Что-то, что является частью нас - биометрика . Характеристикой является физическая особенность субъекта. Это может быть портрет, отпечаток пальца или ладони , голос или особенность глаза . С точки зрения субъекта, данный метод является наиболее простым: не надо ни запоминать пароль, ни переносить с собой устройство аутентификации. Однако, биометрическая система должна обладать высокой чувствительностью, чтобы подтверждать авторизованного пользователя, но отвергать злоумышленника со схожими биометрическими параметрами. Также стоимость такой системы довольно велика. Но несмотря на свои минусы, биометрика остается довольно перспективным фактором.

Способы аутентификации

Аутентификация по многоразовым паролям

Один из способов аутентификации в компьютерной системе состоит во вводе вашего пользовательского идентификатора, в просторечии называемого «логином » (англ. login - регистрационное имя пользователя) и пароля - некой конфиденциальной информации. Достоверная (эталонная) пара логин-пароль хранится в специальной базе данных.

Простая аутентификация имеет следующий общий алгоритм :

1. Субъект запрашивает доступ в систему и вводит личный идентификатор и пароль
2. Введенные уникальные данные поступают на сервер аутентификации, где сравниваются с эталонными
3. При совпадении данных с эталонными, аутентификация признается успешной, при различии - субъект перемещается к 1-му шагу

Введённый субъектом пароль может передаваться в сети двумя способами:

• Незашифрованно, в открытом виде, на основе протокола парольной аутентификации ( , PAP)
• С использованием шифрования SSL или TLS . В этом случае уникальные данные, введённые субъектом передаются по сети защищенно.

Защищенность

С точки зрения максимальной защищенности, при хранении и передаче паролей следует использовать однонаправленные функции . Обычно для этих целей используются криптографически стойкие хэш-функции . В этом случае на сервере хранится только образ пароля. Получив пароль и проделав его хэш-преобразование , система сравнивает полученный результат с эталонным образом, хранящимся в ней. При их идентичности, пароли совпадают. Для злоумышленника, получившего доступ к образу, вычислить сам пароль практически невозможно.

Использование многоразовых паролей имеет ряд существенных минусов. Во-первых, сам эталонный пароль или его хэшированный образ хранятся на сервере аутентификации. Зачастую хранение пароля производится без криптографических преобразований, в системных файлах. Получив доступ к ним, злоумышленник легко доберётся до конфиденциальной информации. Во-вторых, субъект вынужден запоминать (или записывать) свой многоразовый пароль. Злоумышленник может заполучить его, просто применив навыки социальной инженерии , без всяких технических средств. Кроме того, сильно снижается защищенность системы в случае, когда субъект сам выбирает себе пароль. Зачастую это оказывается какое-то слово или комбинация слов, присутствующие в словаре. При достаточном количестве времени злоумышленник может взломать пароль простым перебором. Решением этой проблемы является использование случайных паролей или ограниченность по времени действия пароля субъекта, по истечении которого пароль необходимо поменять.

Базы учетных записей

На компьютерах с ОС семейства UNIX, базой является файл /etc/master.passwd (в дистрибутивах Linux обычно файл /etc/shadow, доступный для чтения только root), в котором пароли пользователей хранятся в виде хеш-функций от открытых паролей, кроме этого в этом же файле хранится информация о правах пользователя. Изначально в Unix-системах пароль (в зашифрованном виде) хранился в файле /etc/passwd , доступном для чтения всем пользователям, что было небезопасно.

На компьютерах с операционной системой Windows / / / (не входящих в домен Windows) такая база данных называется SAM (Security Account Manager - Диспетчер защиты учётных записей). База SAM хранит учётные записи пользователей, включающие в себя все данные, необходимые системе защиты для функционирования. Находится в директории %windir%\system32\config\.

Однако более надёжным способом хранения аутентификационных данных признано использование специальных аппаратных средств (компонентов).

При необходимости обеспечения работы сотрудников на разных компьютерах (с поддержкой системы безопасности) используют аппаратно-программные системы, позволяющие хранить аутентификационные данные и криптографические ключи на сервере организации. Пользователи свободно могут работать на любом компьютере (рабочей станции), имея доступ к своим аутентификационным данным и криптографическим ключам.

Аутентификация по одноразовым паролям

Заполучив однажды многоразовый пароль субъекта, злоумышленник имеет постоянный доступ к взломанной конфиденциальной информации. Эта проблема решается применением одноразовых паролей (OTP – One Time Password). Суть этого метода - пароль действителен только для одного входа в систему, при каждом следующем запросе доступа - требуется новый пароль. Реализован механизм аутентификации по одноразовым паролям может быть как аппаратно, так и программно.

Технологии использования одноразовых паролей можно разделить на:

• Использование генератора псевдослучайных чисел, единого для субъекта и системы
• Использование временных меток вместе с системой единого времени
• Использование базы случайных паролей, единого для субъекта и для системы

В первом методе используется генератор псевдослучайных чисел с одинаковым значением для субъекта и для системы. Сгенерированный субъектом пароль может передаваться системе при последовательном использовании односторонней функции или при каждом новом запросе, основываясь на уникальной информации из предыдущего запроса.

Во втором методе используются временные метки. В качестве примера такой технологии можно привести SecurID . Она основана на использовании аппаратных ключей и синхронизации по времени. Аутентификация основана на генерации случайных чисел через определенные временные интервалы. Уникальный секретный ключ хранится только в базе системы и в аппаратном устройстве субъекта. Когда субъект запрашивает доступ в систему, ему предлагается ввести PIN-код, а также случайно генерируемое число, отображаемого в этот момент на аппаратном устройстве. Система сопоставляет введенный PIN-код и секретный ключ субъекта из своей базы и генерирует случайное число, основываясь на параметрах секретного ключа из базы и текущего времени. Далее проверяется идентичность сгенерированного числа и числа, введённого субъектом.

Третий метод основан на единой базе паролей для субъекта и системы и высокоточной синхронизации между ними. При этом каждый пароль из набора может быть использован только один раз. Благодаря этому, даже если злоумышленник перехватит используемый субъектом пароль, то он уже будет недействителен.

По сравнению с использованием многоразовых паролей, одноразовые пароли предоставляют более высокую степень защиты.

Многофакторная аутентификация

В последнее время всё чаще применяется, так называемая, расширенная или многофакторная аутентификация. Она построена на совместном использовании нескольких факторов аутентификации. Это значительно повышает защищенность системы.

В качестве примера можно привести использование SIM-карт в мобильных телефонах . Субъект вставляет аппаратно свою карту (устройство аутентификации) в телефон и при включении вводит свой PIN-код (пароль).

Также, к примеру в некоторых современных ноутбуках присутствует сканер отпечатка пальца . Таким образом, при входе в систему субъект должен пройти эту процедуру (биометрика), а потом ввести пароль .

Выбирая для системы тот или иной фактор или способ аутентификации необходимо прежде всего отталкиваться от требуемой степени защищенности, стоимости построения системы, обеспечения мобильности субъекта.

Можно привести сравнительную таблицу:

Уровень риска	Требования к системе	Технология аутентификации	Примеры применения
Низкий	Требуется осуществить аутентификацию для доступа к системе, причём кража, взлом, разглашение конфиденциальной информации не будет иметь значительных последствий	Рекомендуется минимальное требование - использование многоразовых паролей	Регистрация на портале в сети Интернет
Средний	небольшой ущерб	Рекомендуется минимальное требование - использование одноразовых паролей	Произведение субъектом банковских операций
Высокий	Требуется осуществить аутентификацию для доступа к системе, причём кража, взлом, разглашение конфиденциальной информации причинит значительный ущерб	Рекомендуется минимальное требование - использование многофакторной аутентификации	Проведение крупных межбанковских операций руководящим аппаратом

Протоколы аутентификации

Процедура аутентификации используется при обмене информацией между компьютерами, при этом используются весьма сложные криптографические протоколы , обеспечивающие защиту линии связи от прослушивания или подмены одного из участников взаимодействия. А поскольку, как правило, аутентификация необходима обоим объектам, устанавливающим сетевое взаимодействие, то аутентификация может быть и взаимной.

Самый простой протокол аутентификации - доступ по паролю (Password Authentication Protocol , PAP). Его суть состоит в том, что вся информация о субъекте (идентификатор и пароль) передается по сети в открытом виде. Это и является главным недостатком PAP, так как злоумышленник может легко получить доступ к передающимся незашифрованным данным.

Более сложные протоколы аутентификации основаны на принципе "запрос-ответ", например, протокол CHAP (Challenge-Handshake Authentication Protocol) . Работа протокола типа "запрос-ответ" может состоять минимум из четырех стадий:

1. Система генерирует случайное число и отправляет его субъекту
2. Субъект зашифровывает полученное число на основе своего уникального ключа и результат отправляет системе
3. Система расшифровывает полученное сообщение на основе того же уникального ключа. При совпадении результата с исходным случайным числом, аутентификация проходит успешно.

Сам уникальный ключ, на основе которого производится шифрование и с одной, и с другой стороны, не передается по сети, следовательно, злоумышленник не сможет его перехватить. Но субъект должен обладать собственным вычислительным шифрующим устройством, например, смарт-карта , мобильный телефон .

Принцип действия протоколов взаимной аутентификации отличаются от протоколов типа "запрос-ответ" незначительно:

1. Субъект отправляет системе запрос, содержащий его персональный идентификатор и случайное число N1
2. Система зашифровывает полученное число N1 на основе уникального ключа , генерирует случайное число N2, и отправляет их оба субъекту
3. Cубъект расшифровывает полученное число на основе своего уникального ключа и сравнивает результат с N1. Идентичность означает, что система обладает тем же уникальным ключом, что и субъект
4. Субъект зашифровывает полученное число N2 на основе своего уникального ключа и результат отправляет системе
5. Система расшифровывает полученное сообщение на основе того же уникального ключа. При совпадении результата с исходным числом N2, взаимная аутентификация проходит успешно.

Алгоритм, приведенный выше, часто называют рукопожатием. В обоих случаях аутентификация проходит успешно, только если субъект имеет идентичные с системой уникальные ключи.