Секреты и ложь. Безопасность данных в цифровом мире - Брюс Шнайер

Проиллюстрирую эту проблему на примере использования кредитных карт. Сложно подделать физическую кредитную карту потому, что фальшивку опасно подсунуть при покупке вещей в магазине. Нельзя полагаться, что служащий магазина не заметит, что карта не настоящая. Легче использовать поддельную кредитную карту по телефону. В магазине служащий проверит подлинность как номера счета на кредитной карте, так и ее саму – как знак. По телефону оператор не сумеет определить подлинность физического знака, только номер счета.

В этом – другая, относительно менее значимая проблема, которую можно наблюдать на примере некоторых знаков. Если пользователи могут оставить знак в отверстии, куда поместили его для операции, они часто это и делают. Если пользователи должны вставить смарт-карту в прорезь перед тем, как она загрузится, они, вероятно, оставят ее там на весь день и всю ночь, даже если их самих там не будет. На слишком долгое для идентификации время.

Все эти обсуждения предполагают, что какой-нибудь вид считывающего устройства общается со знаком, и пользователь поместил его в считывающее устройство. Но часто такой возможности не бывает: у большинства компьютеров нет требуемого считывающего устройства, или система работает с мобильным пользователем, который сидит где-то в другом месте, а не за своим привычным компьютером. С этой ситуацией связаны две различные технологии.

Первая – это «вызов/ответ». Знак – устройство идентификации – карманный калькулятор с цифровой клавиатурой и маленьким экраном. Когда пользователь хочет подключиться, он вызывает удаленный хост. Он отправляет этот вызов со своего знака. Знак подготавливает соответствующий запрос, который передает в компьютер, а тот переправляет его хосту. Хост производит аналогичные вычисления и, если результат соответствует ожидаемому, подтверждает подлинность.

Вторая технология основана на временной синхронизации. Знаком является аналогичный карманный калькулятор с одним экраном. На экране регулярно сменяются номера, обычно раз в минуту. Удаленный компьютер просит пользователя напечатать то, что показано на экране. Если ответ пользователя соответствует тому, что ожидает удаленный компьютер, он производит подтверждение подлинности. Таким образом работает адаптер SecurID[29].

Конечно, полная система может также включать пароль, знак вызова/ответа, для начала работы может даже потребовать дополнительно ввода пароля; и другие вспомогательные меры безопасности. Основная идея все-таки в том, что некое секретное вычисление происходит внутри электронного ключа, который подменить нельзя. Нападающий не станет притворяться, будто у него есть знак, потому что не знает, как рассчитывать ответы, основанные на вызовах, или не знает, как рассчитывать величины, основанные на временной синхронизации. Сделать это можно только одним путем – имея настоящий знак.

Это работает в большей или меньшей степени. Шифровальные техники, кодирование или хэширование обеспечивают безопасность. Удаленный компьютер знает, как провести расчеты, так что система безопасна в такой же степени, что и ключевой код главного хоста. Любой, кто перепроектирует знак, сможет выяснить, как произвести расчеты; таким образом, система безопасна ровно настолько, что и знаки (см. главу 14). Но это достаточно хорошо и, конечно, намного лучше, чем «голые» пароли. Проблемы безопасности возникают в сети и при подтверждении подлинности компьютера.

Напоследок обсудим еще один знак: записанный пароль. В сообществе, занимающемся проблемами безопасности, существует реакция коленного рефлекса на запись паролей, но если это сделано должным образом, то может значительно улучшить защиту. Кто-нибудь, кто записывает свой пароль, превращает то, что он знает (свой пароль), в то, что он имеет (клочок бумаги). Эта уловка позволяет ему использовать более длинные пароли, которые являются более надежными. Здесь есть все проблемы простого знака: он может быть скопирован или украден. Защита не будет работать, если Алиса написала свой пароль на желтом липком листочке, наклеенном на монитор ее компьютера. Для нее будет лучше положить свой пароль в бумажник – это надежнее. Возможно, лучшим решением будет иметь две части пароля: одну будет помнить Алиса, а другая будет записана на листочке, лежащем в ее бумажнике.

Есть системы с одноразовыми паролями. У пользователя находится список паролей, записанных и используемых однократно. Конечно, это хорошая система подтверждения подлинности – список паролей является знаком – до тех пор, пока список находится в безопасном месте.

Протоколы аутентификации – это криптографические способы подтверждения подлинности личности Алисы через сеть. Основной протокол аутентификации достаточно прост.

1. Алиса набирает свое имя пользователя и пароль на компьютере-клиенте. Клиент отправляет эту информацию серверу.

2. Сервер ищет указанное имя пользователя в базе данных и отыскивает соответствующий пароль. Если он соответствует паролю, набранному Алисой, ей предоставляется доступ.

Проблема в том, что база данных паролей должна быть защищена. Решение в том, чтобы хранить не пароли, а хэш-функции паролей.

1. Алиса набирает свое имя пользователя и пароль на клиенте. Клиент отправляет эту информацию серверу.

2. Сервер хэширует набранный Алисой пароль.

3. Сервер ищет имя пользователя с именем Алиса в базе данных и отыскивает соответствующее хэш-значение. Если это хэш-значение соответствует хэш-значению пароля Алисы, ей предоставляется доступ.

Уже лучше. Главная проблема со вторым протоколом в том, что пароли открыто посланы по сети. Кто-нибудь, рыскающий по сети, может собирать имена пользователей и пароли. Решение включает в себя хэширование пароля перед тем, как отослать его (более старые версии Windows NT делают это), но словарные нападения в состоянии справиться и с этим.

Так как словарные нападения стали более мощными, системы начали использовать прием, известный как «соление» (на самом деле они делали это и ранее, хороший пример предусмотрительности проектировщика). «Соль» – это известная случайная константа, хэшируемая вместе с паролем. Вследствие чего сделать словарные нападения сложней; вместо единственного хэш-значения для пароля «кот» могут быть 4096 различных вариантов для «кот» плюс 12 бит случайной «соли». Словари хэшированных паролей должны были бы быть в четыре раза «толще». Но способность произвести быстрые словарные нападения в реальном времени делает эту контрмеру устарелой; словари просто включают все возможные значения «соли».

Kerberos («Цербер») является более хитрым протоколом аутентификации. Здесь Алиса должна иметь долгосрочный ключ, используемый совместно с надежным сервером в сети, называемым Kerberos-сервером. Чтобы войти во взятый наугад сервер в сети – назовем его сервером Боба, – выполняется следующая процедура:

1. Алиса запрашивает разрешение у сервера Kerberos для входа на сервер Боба.

2. Сервер Kerberos проверяет, допускается ли Алиса на сервер Боба. (Примечание: серверу Kerberos не нужно знать, что Алиса – та, кем она себя назвала. Если это не она, протокол прервется на шаге 6.)

3. Сервер Kerberos высылает Алисе «билет», который она обязана отдать серверу Боба, и ключ к сеансу, который она может использовать, чтобы доказать Бобу, что она Алиса.

4. Алиса использует ключ к сеансу с сервера Kerberos для создания «удостоверения», которое она будет использовать, чтобы убедить Боба, что она Алиса.

5. Алиса посылает Бобу и билет, и удостоверение.

6. Боб проверяет. Если все подтверждается, он дает Алисе доступ. (Боб также имеет используемый совместно с сервером Kerberos долгосрочный ключ. Билет – это сообщение с сервера, зашифрованное в долгосрочном ключе Боба.)

Этот протокол защищен тем же способом, что и протоколы физических билетов. Сервер Kerberos печатает билеты. Он дает билеты Алисе, а она в свою очередь может предоставить их Бобу. Боб может утвердить билет, так как он знает, что Алиса получила его с сервера Kerberos.

И у этого протокола есть несколько приятных свойств. Долгосрочные ключи Алисы и Боба, которые похожи на пароли, никогда не посылались по сети. Отрицательная сторона в том, что системе для работы нужен сервер Kerberos. Сервер Kerberos является доверенной третьей стороной. Это может стать «узким местом» в системе в 9:00 утра, когда каждый пытается войти в свой компьютер.

Kerberos был изобретен Массачуссетским технологическим институтом в 1988 году и с того времени используется в мире UNIX. Kerberos является частью Windows 2000, но исполнение Microsoft отличается от стандартного и несовместимо с остальным миром Kerberos. Я могу только предполагать, что это было сделано намеренно по соображениям, связанным с рынком, но сделано таким образом, что ослабило защиту. Нельзя всего лишь изменить протокол безопасности и предполагать, что измененный протокол так же надежен.