Методы и протоколы аутентификации пользователей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лабораторная работа

Методы и протоколы аутентификации пользователей

План

Введение

1. Идентификация и аутентификация

2. Этапы аутентификации

3. Парольная аутентификация

4. Особенности использования паролей

5. Аутентификация по уникальному предмету

6. Биометрическая аутентификация

Введение

Сейчас для любой компании, государственной организации или отдельного индивидуума, которым требуется защитить данные, транзакции, репутацию, как никогда важны безопасность и проверка идентификации. Внедрение интеллектуальных технологий обработки данных позволяет повысить безопасность функционирования различных компьютеризированных систем, которые в том числе связаны с принятием стратегических решений, отвечающих за безопасное развитие технологических процессов. Уже сейчас на смену распространенным паролям, вводимым и передаваемым в открытом виде и уязвимым с точки зрения безопасности компьютерных систем, приходят более надежные технологические решения, основанные на применении технических новинок и математических методов засекречивания парольной информации.

1. Идентификация и аутентификация

Процесс узнавания пользователя компьютером начинается с его идентификации, т. е. ответа на вопрос "А кто это?". Например, при входе пользователя в различные операционные системы следует ввести логин - имя, по которому пользователь известен данной системе. По логину из многих пользователей, зарегистрированных в системе, компьютер выбирает одного. На этом идентификация заканчивается, и начинается аутентификация - процесс доказательства пользователем, что это именно он, а не кто-либо еще.

Идентификацию часто называют опознаванием "один из многих" - определение одного пользователя из многих вероятных, а аутентификацию - опознаванием "один к одному", т. е. правильно ли пользователь идентифицирован. Компьютер выполняет аутентификацию на основе определенной уникальной информации, которая характеризует конкретного пользователя системы. Такая информация называется аутентификационной. В зависимости от ее типа методы аутентификации классифицируют следующим образом.

1. Пользователь знает некую уникальную информацию, которую он предъявляет компьютеру при аутентификации. Например, пароль, который необходимо ввести для входа в систему. В "правильно" администрируемых системах каждый пользователь должен иметь уникальный пароль, соответственно, ввода пароля вполне достаточно для узнавания пользователя.

2. Пользователь имеет уникальный предмет или предмет с уникальным содержимым.

В обычной жизни таким предметом является ключ от любого замка. Компьютеру же предъявить такой ключ достаточно сложно, поэтому используются другие предметы, более характерные для компьютера. Рассмотрим их позже.

3. Аутентификационная информация является неотъемлемой частью пользователя. На такой информации основаны методы биометрической аутентификации, т. е. аутентификации пользователей по их уникальным биометрическим признакам. Достаточно часто методы аутентификации комбинируют, например, используя одновременно пароль пользователя и отпечаток его пальца. Такая аутентификация называется двухфакторной. Одновременное применение нескольких видов аутентификационной информации, аутентификации.

2. Этапы аутентификации

аутентификация пароль пользователь биометрический

Процесс аутентификации пользователя компьютером можно разделить на два этапа:

* подготовительный - выполняется при регистрации пользователя в системе. Именно тогда у пользователя запрашивается образец аутентификационной информации, например, пароль или контрольный отпечаток пальца, который будет рассматриваться системой как эталон при аутентификации;

* штатный - образец аутентификационной информации запрашивается у пользователя снова и сравнивается с хранящимся в системе эталоном. Если образец схож с эталоном с заданной точностью - пользователь считается узнанным, в противном случае пользователь будет считаться чужим, результатом чего будет, скажем, отказ в доступе на компьютер.

Для аутентификации пользователя компьютер должен хранить некую таблицу имен пользователей и соответствующих им эталонов:

В наиболее простом варианте эталоном может быть просто пароль, хранящийся в открытом виде. Однако такое хранение защищает только от непривилегированных пользователей системы - администратор системы вполне сможет получить все пароли пользователей, хранящиеся в таблице, и впоследствии входить в систему от имени любого пользователя (скажем, для выполнения каких-либо злоумышленных действий, которые будут записаны на другого). Кроме того, известен факт, что подавляющее большинство пользователей используют 1-3 пароля на все случаи жизни. Поэтому узнанный злоумышленником пароль может быть применен и к другим системам или программам, в которых зарегистрирован его владелец. Наиболее часто эталон представляет собой результат какой-либо обработки аутентификационной информации, то есть

Ei = f(Ai),

где Ai - аутентификационная информация, а f(...) - например, функция хэширования (расчет контрольной суммы данных с использованием криптографических методов - хэша). Хэширование достаточно часто применяется в протоколах межсетевого обмена данными, а также необходимо для использования электронной цифровой подписи.

Есть и другие варианты хранения эталонов, например, такой:

Ei = f(IDi, Ai).

Этот вариант лучше предыдущего тем, что при одинаковых паролях двух пользователей их эталоны будут выглядеть по-разному. Впрочем, в данном случае вместо имен пользователей подойдет и любая случайная последовательность, ее лишь придется хранить в той же таблице для последующего вычисления эталонов в процессе аутентификации.

В любом случае функция вычисления эталона из аутентификационной информации должна быть однонаправленной, т. е. легко рассчитываться, но представлять собой вычислительную проблему при попытке вычисления в обратном направлении.

3. Парольная аутентификация

Метод аутентификации по паролю является наиболее традиционным и распространенным. Конечно же, нет ничего проще проверить, знает ли пользователь некое кодовое слово или последовательность. Однако парольная аутентификация имеет настолько много недостатков, что в ситуациях, где неверные результаты аут используется в паре с каким-то другим методом. Основные недостатки парольной аутентификации таковы:

* достаточно часто пользователи применяют легко предсказуемые пароли, например:

- пароль эквивалентен имени пользователя или имени пользователя в обратной последовательности, или какой-либо другой производной от имени пользователя;

- пароль является словом или фразой какого-либо языка - пароль может быть подобран путем словарной атаки, т. е. перебора в качестве пароля всех слов по словарю; программы, выполняющие подобные атаки, существуют в Интернете в великом множестве; правда, пользователи стали хитрее - они пытаются заменить некоторые буквы слова похожими по написанию цифрами и значками, например, password Ѓ p@ssw0rd, но и программы, реализующие словарные атаки, теперь умеют то же самое: заменять "a" на "@", "i" на "1" и т. д.; - короткие пароли еще хуже - они могут быть подобраны простым перебором всех возможных вариантов;

* существуют различные программы подбора паролей для наиболее популярных приложений и операционных систем. Например, на сайте www.lostpassword.com можно найти программу Word Password Recovery Key, которая позволяет подобрать пароль к документу Microsoft Word, защищенному паролем. Это достаточно мощное средство, позволяющее перебирать пароли как полным перебором (для коротких паролей), так и словарной атакой, причем с подключением словарей различных языков, а также перебором при некоторых известных или предполагаемых символах пароля. Программа Word Password Recovery Key является абсолютно легальной и адресована тем пользователям, кто забыл пароль какого-либо важного документа. Однако она может быть использована и любым злоумышленником уже для не столь безобидных целей;

* пароль может быть перехвачен или подсмотрен при его вводе либо получен путем применения насилия к его владельцу.

4. Особенности использования паролей

Главное достоинство парольной аутентификации - простота и привычность. Пароли давно встроены в операционные системы и иные сервисы. При правильном использовании пароли могут обеспечить приемлемый для многих организаций уровень безопасности. Тем не менее, по совокупности характеристик их следует признать самым слабым средством проверки подлинности.

Чтобы пароль был запоминающимся, его зачастую делают простым (имя подруги, название спортивной команды и т.п.). Однако простой пароль нетрудно угадать, особенно если знать пристрастия данного пользователя. Известна классическая история про советского разведчика Рихарда Зорге, объект внимания которого через слово говорил "карамба"; разумеется, этим же словом открывался сверхсекретный сейф.

Иногда пароли с самого начала не хранятся в тайне, так как имеют стандартные значения, указанные в документации, и далеко не всегда после установки системы производится их смена.

Ввод пароля можно подсмотреть. Иногда для подглядывания используются даже оптические приборы.

Пароли нередко сообщают коллегам, чтобы те могли, например, подменить на некоторое время владельца пароля. Теоретически в подобных случаях более правильно задействовать средства управления доступом, но на практике так никто не поступает; а тайна, которую знают двое, это уже не тайна.

Пароль можно угадать "методом грубой силы", используя, скажем, словарь. Если файл паролей зашифрован, но доступен для чтения, его можно скачать к себе на компьютер и попытаться подобрать пароль, запрограммировав полный перебор (предполагается, что алгоритм шифрования известен). Тем не менее, следующие меры позволяют значительно повысить надежность парольной защиты:

· наложение технических ограничений (пароль должен быть не слишком коротким, он должен содержать буквы, цифры, знаки пунктуации и т.п.);

· управление сроком действия паролей, их периодическая смена;

· ограничение доступа к файлу паролей;

· ограничение числа неудачных попыток входа в систему (это затруднит применение "метода грубой силы");

· обучение пользователей;

· использование программных генераторов паролей (такая программа, основываясь на несложных правилах, может порождать только благозвучные и, следовательно, запоминающиеся пароли).

Перечисленные меры целесообразно применять всегда, даже если наряду с паролями используются другие методы аутентификации.

5. Аутентификация по уникальному предмету

Уникальность предмета, по которому выполняется аутентификация пользователя компьютером, определяется информацией, которую он содержит. Для аутентификации часто используются следующие носители информации:

* USB-токены - представляют собой устройства с различной степенью интеллекта, подключаемые к порту USB компьютера;

* смарт-карты - по функциональности похожи на USB-токены, но работа с ними осуществляется с помощью специальных устройств, называемых ридерами смарт-карт;

* электронные таблетки iButton (или Touch Memory) - это те самые ключи к домофонам, которыми оборудовано большинство подъездов в Москве; могут подключаться и к компьютеру через специальный коннектор;

* карты с магнитной полосой - аналогичные тем, которые используются в качестве билетов в автобус или метро; также требуют специального считывателя для использования компьютером.

Надо сказать, что вышеперечисленные предметы постоянно эволюционируют: карты с магнитной полосой известны относительно давно, смарт-карты вошли в массовое использование около десяти лет е позже. Да и каждый тип носителя существует в различных вариантах (исключая только карты с магнитной полосой). Например, в настоящее время используются смарт-карты трех категорий:

* карты с открытой памятью - функциональный аналог магнитных карт, способны лишь хранить какую-либо информацию в открытом виде;

* карты с защищенной памятью - для доступа к хранящейся в них информации необходимо предъявление пароля (PIN-кода);

* микропроцессорные карты - фактически сочетают функции карт с защищенной памятью и различные криптографические функции.

Простейший вариант "предметной" аутентификации состоит в том, что предмет просто хранит в открытом виде имя пользователя и его пароль. "Продвинутые" носители, например, микропроцессорные смарт-карты и подавляющее большинство USB-токенов, могут быть активными участниками процесса аутентификации (а не просто передавать по требованию пароль пользователя), что незаменимо для строгой аутентификации. В последнем случае (да и в случае смарт-карт с защищенной памятью и их аналогов) аутентификация с помощью предмета является существенно более надежной, чем парольная. Кроме того, предметы часто используются в качестве одного их факторов двухфакторной аутентификации, где в качестве второго фактора выступает пароль - например, для использования смарт-карт с защищенной памятью, микропроцессорных смарт-карт и USB-токенов необходимо предварительно предъявить PIN-код.

Предметная аутентификация также имеет ряд недостатков:

* предмет может быть похищен или отобран у его владельца;

* для всех предметов, кроме USB-токенов, требуется специальное оборудование для их подключения к компьютеру (на рис. 1 показаны, в частности, ридер смарт-карт и коннектор iButton);

* для всех предметов, кроме микропроцессорных смарт-карт и их функциональных аналогов, возможно изготовление копии или эмулятора предмета.

6. Биометрическая аутентификация

Биометрическая аутентификация - это аутентификация пользователя по его уникальным биометрическим характеристикам. Уникальными являются, например, следующие характеристики:

* отпечатки пальцев;

* узор радужной оболочки и структура сетчатки глаза;

* черты лица;

* схема кровеносных сосудов лица;

* геометрия кисти руки;

* рукописная подпись;

* клавиатурный почерк (интервалы времени между нажатиями клавиш, составляющих кодовое слово, и длительность нажатий);

* голос.

В отличие от описанных выше методов аутентификации, биометрическая аутентификация не определяет пользователя с абсолютной точностью. С паролем все просто: он либо эквивалентен эталону, либо нет. Системы биометрической аутентификации опознают пользователя с определенной вероятностью - как человек может не узнать своего знакомого в лицо после отращивания им усов или по голосу после простуды, так и биометрическая система может не узнать легального пользователя или, что еще хуже, принять чужого за своего. Поэтому все системы биомеа в доступе - с какой вероятностью система не узнает зарегистрированного пользователя;

* ложного доступа - вероятность ошибочного допуска нелегального пользователя.

Аналогично аутентификации по уникальному предмету, биометрическая аутентификация нередко применяется в паре с паролем пользователя или каким-либо другим методом. Наиболее часто в качестве биометрических характеристик используются отпечатки пальцев, узор радужной оболочки глаза и черты лица. Каждому из этих методов свойственны свои недостатки, например, некоторые виды сканеров отпечатков пальцев могут быть обмануты специально подготовленным "искусственным пальцем". Есть и общий для всех методов минус: необходимость в считывающем оборудовании, которое может быть достаточно дорогостоящим.

Несмотря на эти недостатки, биометрическая аутентификация сейчас развивается наиболее бурно. Впечатляющий рост рынок систем биометрической аутентификации пережил после печальных событий 11 сентября 2001 г. Тогда казалось, что системы опознания по чертам лица способны серьезно помочь в борьбе с терроризмом и преступностью, на ранней стадии позволяя обнаруживать всех, кто был когда-либо замечен в противоправных действиях, прежде всего потому, что логика работы именно таких систем наиболее похожа на узнавание человека человеком. Увы, в настоящее время именно системы аутентификации по чертам лица демонстрируют весьма посредственную точность опознания; однако их совершенствование идет полным ходом.

Размещено на Allbest.ru