Вопрос 2: Вопросы построения системы распределенной аутентификации типа «запрос-ответ». Система удаленной парольной аутентификации пользователя по схеме ”запрос-ответ”.
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, именующие данный субъект. Эту информацию называют идентификатором субъекта. Если пользователь имеет идентификатор, зарегистрированный в сети, он считается легальным (законным) пользователем; остальные пользователи относятся к нелегальным пользователям. Прежде чем получить доступ к ресурсам компьютерной системы, пользователь должен пройти процесс первичного взаимодействия с компьютерной системой, который включает идентификацию и аутентификацию.
Идентификация (Identification) процедура распознавания пользователя по его идентификатору (имени). Эта функция выполняется, 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 (Authentication) 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, не известную 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.
Система запрос-ответ. Одна из сторон инициирует аутентификацию с помощью посылки другой стороне уникального и непредсказуемого значения «запрос», а другая сторона посылает ответ, вычисленный с помощью «запроса» и секрета. Так как обе стороны владеют одним секретом, то первая сторона может проверить правильность ответа второй стороны.
Механизм «запрос-ответ» состоит в следующем. Если пользователь А хочет быть уверенным, что сообщения, получаемые им от пользователя В, не являются ложными, он включает в посылаемое для В сообщение непредсказуемый элемент запрос X (например, некоторое случайное число). При ответе пользователь В должен выполнить над этим элементом некоторую операцию (например, вычислить некоторую функцию f(X)). Это невозможно осуществить заранее, так как пользователю В неизвестно, какое случайное число X придет в запросе. Получив ответ с результатом действий В, пользователь А может быть уверен, что В подлинный. Недостаток этого метода возможность установления закономерности между запросом и ответом.
В семейство протоколов, называемых обычно по процедуре проверки "запрос-ответ", входит несколько протоколов, которые позволяют выполнить аутентификацию пользователя без передачи информации по сети. К протоколам семейства "запрос-ответ" относится, например, один из наиболее распространенных - протокол CHAP (Challenge-Handshake Authentication Protocol).
Процедура проверки включает как минимум четыре шага (рис. 2):
пользователь посылает серверу запрос на доступ, включающий его логин;
сервер генерирует случайное число и отправляет его пользователю;
пользователь шифрует полученное случайное число симметричным алгоритмом шифрования на своем уникальном ключе, результат зашифрования отправляется серверу;
сервер расшифровывает полученную информацию на том же ключе и сравнивает с исходным случайным числом. При совпадении чисел пользователь считается успешно аутентифицированным, поскольку признается владельцем уникального секретного ключа.
Аутентифицирующей информацией в данном случае служит ключ, на котором выполняется шифрование случайного числа. Как видно из схемы обмена, данный ключ никогда не передается по сети, а лишь участвует в вычислениях, что составляет несомненное преимущество протоколов данного семейства.
Основной недостаток подобных систем аутентификации - необходимость иметь на локальном компьютере клиентский модуль, выполняющий шифрование. Это означает, что, в отличие от протокола PAP, для удаленного доступа к требуемому серверу годится только ограниченное число компьютеров, оснащенных таким клиентским модулем.
Однако в качестве клиентского компьютера может выступать и смарт-карта либо аналогичное "носимое" устройство, обладающее достаточной вычислительной мощностью, например, мобильный телефон. В таком случае теоретически допустима аутентификация и получение доступа к серверу с любого компьютера, оснащенного устройством чтения смарт-карт, с мобильного телефона или КПК.
Протоколы типа "запрос-ответ" легко "расширяются" до схемы взаимной аутентификации (рис. 3). В этом случае в запросе на аутентификацию пользователь (шаг 1) посылает свое случайное число (N1). Сервер на шаге 2, помимо своего случайного числа (N2), должен отправить еще и число N1, зашифрованное соответствующим ключом. Тогда перед выполнением шага 3 пользователь расшифровывает его и проверяет: совпадение расшифрованного числа с N1 указывает, что сервер обладает требуемым секретным ключом, т. е. это именно тот сервер, который нужен пользователю. Такая процедура аутентификации часто называется рукопожатием.
Как видно, аутентификация будет успешна только в том случае, если пользователь предварительно зарегистрировался на данном сервере и каким-либо образом обменялся с ним секретным ключом.
Заметим, что вместо симметричного шифрования в протоколах данного семейства может применяться и асимметричное шифрование, и электронная цифровая подпись. В таких случаях схему аутентификации легко расширить на неограниченное число пользователей, достаточно применить цифровые сертификаты в рамках инфраструктуры открытых ключей.