Программно-аппаратная защита информации

Лекция  № 3

Протоколы стойкой удаленной  аутентификации пользователей. Протокол CHAP, S/KEY. Удаленная аутентификация в Windows с использованием хэша LANMAN

 

    При удаленной аутентификации требуется обеспечить защиту от двух основных видов угроз: 1) от угрозы прослушивания канала связи злоумышленником; 2) от атак методом повторов (злоумышленник, видя информацию,  передаваемую при аутентификации, может использовать её при прохождении последующих аутентификаций, даже не зная пароля).

Для разрешения этих проблем требуется:

1. Передавать ключ аутентификации в закрытом виде
2. От клиента серверу должны передаваться при каждой аутентификации различные последовательности. Причем злоумышленник не должен быть способен восстановить последовательность, требуемую для аутентификации, зная всю предысторию передачи сообщений.

   При построении протокола удаленной  безопасной передачи для разрешения вышеперчисленных проблем используется 2 подхода:

1). Передача  от сервера клиенту при запросе  на аутентификацию случайного  числа, которое будет использовано  при закрытии пароля.

2). Независимое  формирование клиентом и сервером  последовательности одноразовых  паролей, которые не могут быть построены злоумышленником. Каждый из таких паролей действует на протяжении одной аутентификации.

Протокол  CHAP

     При необходимости аутентификации клиента  на сервере, сервер посылает клиенту  запрос на аутентификацию, предварительно сформировав на своей стороне случайное число n, которое он включает в запрос. Клиент, зная пароль k, с помощью которого он будет проходить аутентификацию, формирует следующую последовательность               и отсылает ее серверу. Сервер, зная ключ аутентификации клиента и сформированное им число , также вычисляет . После чего сравнивает с . При аутентификация принимается.

Протокол  использования одноразовых  ключей S/KEY

     В данном случае для безопасной аутентификации клиентом и сервером независимо друг от друга формируются последовательности одноразовых ключей, которые не может  сформировать злоумышленник. Эти пароли последовательно передаются от клиента к серверу при каждой следующей аутентификации. Если клиент и сервер используют ключ аутентификации k. Тогда последовательность одноразовых ключей формируется следующим образом:

     Ключи передаются в обратной последовательности от клиента серверу. В этом случае злоумышленник, слушающий канал связи, зная одноразовый ключ S_i , узнать следующий одноразовый ключ S_i-1 , не может в силу необратимости функции хэширования. Он может найти этот ключ только с помощью перебора. Сервер независимо от клиента может формировать ту же последовательность и выполнить проверку одноразовых паролей, переданных клиентом.

Недостатки:

      - после исчерпания списка одноразовых  ключей возникает вопрос, какой  ключ передавать следующим. Зацикливать эту последовательность нельзя, так как злоумышленник, слушающий канал связи, мог видеть всю предысторию передаваемых паролей, а значит, сможет корректно формировать пароли.

     Для устранения этого недостатка, используют подход, основанный на передаче перед формированием последовательности одноразовых ключей случайного числа R  от сервера клиенту. Это случайное число будет участвовать в формировании последовательности одноразовых ключей. Когда клиент исчерпает весь список паролей сервер передает клиент другое случайное число, и сформированная последовательность ключей будет другой:

 

Лекция  № 4

Технические устройства идентификации  и аутентификации

     При идентификации и аутентификации пользователей с помощью технических  устройств в качестве пользовательского идентификатора используется некое техническое устройство, содержащее уникальный идентификационный код, который используется для решения задач идентификации владельца, а отдельных случаях данное устройство содержит и аутентифицирующую информацию, ограничивающее доступ к устройству. Наиболее распространенными техническими устройствами, используемыми для идентификации и аутентификации, являются:

1. iButton (Touch Memory)
2. бесконтактные радиочастотные карты Proximity
3. пластиковые карты (со штрих-кодом и магнитной полосой)
4. карты с памятью
5. смарт-карты
6. электронные ключи e-Token

Устройства  iButton (Touch Memory)

     Разработано Dallas Semiconductor.Представляет собой устройство идентификации пользователя, включает в себя уникальные идентификаторы, присваиваемые пользователю. Данное устройство включает в себя 3 компонента:

1. ПЗУ, которое хранит 64-разрядный код, состоит из 8-битового кода устройства, 48 бит – код идентификатора, 8 бит – контрольная сумма. Содержание ПЗУ уникально и не может быть перепрошито в дальнейшем.
2. ОЗУ (энергонезависимая статическая память) предназначена для хранения некой информации. В одном из типов эта энергонезависимая память защищена от НСД. В остальных типах – не защищена.
3. Элемент питания – встроенная литиевая батарейка 3В, питающая энергонезависимую память

     После истечения 10 лет, память становится не доступна. Данное устройство может  быть использовано для решения задачи идентификации (доступно только ПЗУ).

     Виды  устройств:

 

iButton с идентификатиром

iButton с энергонезависимой памятью

     Статическая память не защищена от несанкционированного доступа операции чтения и записи возможны без ограничений. Элемент питания подпитывает статическую память и буфер обмена для хранения в них информации. В случае разряда литиевой батарейки доступ возможен только к ПЗУ. Буфер используется для обеспечения корректной записи данных в статическую память для защиты от сбоев. При записи данных происходит следующий процесс: диспетчер памяти вначале записывает данные в буфер, далее читает эти данные из буфера и сравнивает их с эталонными, в случае совпадения диспетчер памяти дает команду на перенос информации из блокнотной памяти в статическую

     .

iButton с энергонезависимой памятью и таймером

     Данный  тип содержит внутри себя энергонезависимый  таймер, который может использоваться для защиты устройств по сроку использования.

DS1994L

 

     В регистр статуса помещают свои флаги  по наступлению событий таймер-календарь, интервальный таймер и счетчик цикла.

     В регистр управления могут закладываться  ограничения на доступ к таймеру-календарю, интервальному таймеру, регистру статуса, условия для таймера-календаря, интервального таймера, счетчика цикла, для которого будут устанавливаться флаги в регистре статуса. Например, идентификатор может быть выдан пользователю на 3 месяца. В этом случае можно заложить условие установки в регистр статуса флага, говорящего об истечении срока действия идентификатора.

     Преимущества: небольшая стоимость, может использоваться в промышленных приложениях «с жесткими условиями внешней среды»

     Недостатки: сравнительно низкая скорость передачи информации от iButtonа к устройству чтения, большая вероятность сбоя в процессе чтения\записи.

     Вообще  iButton не предназначена для хранения аутентифицирующей информации в силу того, что энергонезависимая память не защищена от НСД. Однако, при использовании различных приемов на внешних устройствах его можно приспособить для хранения конфиденциальной информации. Например в устройствах «Соболь» (плата) в iButton хранятся закрытые пароли пользователей. Замок Соболь хранит некий ключ внутри себя, который используется при шифровании пароля. В iButton же в энергонезависимой памяти хранятся зашифрованные на этом ключе пароль пользователя.

Бесконтактные радиочастотные карты  Proximity

 

     Данное  устройство используется только для идентификации владельца, хранит в себе уникальный код, используемый для идентификации, не требует четкого позиционирования перед устройством чтения, передают код на расстоянии.

Proximity-карта содержит внутри себя ПЗУ с идентификационным кодом, питающиеся через антенну при попадании в электромагнитное поле считывателя. Считыватель Proximity-карт постоянно генерирует электромагнитное излучение определенной частоты, карта, попадая в электромагнитное поле запитывается через антенну, заряжается конденсатор, который «выстреливает» идентификационным кодом на определенной частоте. Идентификационный код принимается считывателем. Сама карта элемента питания не имеет.

Пластиковые карты

    Пластиковая карта – пластина 85,6*53,9*0,76 мм, изготовлена  из специальной устойчивой к термическим и механическим воздействиям пластмассы.

    Все требования к пластиковым картам изложены в стандарте ISO7816.

    Данные  карты выполняют функцию идентификации  владельца, а отдельные типы карт еще и функцию аутентификации.

    Выделяют 2 типа пластиковых карт: пассивные и активные.

    Пассивные карты выполняют только функцию  хранения информации без её обработки  в активном режиме работы.

    Активные  карты могут кроме хранения информации выполнять её обработку.

    К пассивным картам относятся карты  со штрих-кодом и карты с магнитной полосой.

    Карты со штрих-кодом нашли наибольшее применение при идентификации товаров  в магазинах и на складах. В  настоящее время часто для  решения этой задачи также используют бесконтактные радиочастотные карты.

    Карты с магнитной полосой используют магнитную полосу для хранения информации. Магнитная полоса состоит из трех дорожек, расположенных с обратной стороны карты имеют ширину 0,5 дюйма.

    Первые  две дорожки используют для хранения информации, на третью дорожку информация может записываться. Однако из-за невысокой стойкости подобных карт, возможности манипулирования, запись на третью дорожку, как правило, не практикуют.

    Для изготовления этих карт используют устройства типа Plextor, Cardpress.

    Активные  карты: относят карты-счетчики, карты с памятью и карты с микропроцессором. Данные карты позволяют выполнять обработку информации.

    Карты-счетчики используются для выполнения тех  операций, которые требуют уменьшение остатка на лицевом счету держателя  карты на некоторую фиксированную  сумму. Как правило, это приложение с предоплатой.

    Карты с памятью – это перезаписываемая карта (объем памяти от 32 байт до 16 Кбайт), содержит область идентификационных данных (записывается только один раз, далее только читается без ограничений) и некий объем перезаписываемой памяти, доступ по чтению к которой не ограничен, а для осуществления записи требуется ввод секретного PIN – кода. В них реализуется защита от несанкционированной записи. Достаточно часто используется для оплаты услуг телефонной связи, для хранения неконфиденциальной информации, которую нужно защитить от несанкционированного изменения целостности.