Методы парольной защиты, организация парольной защиты, одноразовые пароли. Защита информации с помощью пароля

Парольная защита

Роль парольной защиты в обеспечении безопасности АИС . Криптографические методы, в частности, шифрование, хорошо обеспечивают защиту информации (конфиденциальности, целостности, аутентичности и т.д.) от внешнего нарушителя. Такой нарушитель, возможно, может перехватывать сообщения, передающиеся по каналу связи а, в некоторых случаях, модифицировать их и даже вставлять в сеанс связи собственные сообщения (зачастую стараясь выдать их за сообщения другого источника). Однако информация в канале связи предварительно подвергается криптографическим преобразованиям и передается в соответствии с криптографическими протоколами, специально разработанными для того, чтобы помешать нарушителю реализовать угрозы безопасности. Для того, чтобы нарушить безопасность информации, циркулирующей в системе, ему необходимо найти уязвимость в системе защиты, либо в использованных в ней криптографических алгоритмах. Аналогичные трудности встают перед нарушителем, получившим доступ к защищенной АИС в качестве пользователя, не обладающего привилегиями, необходимыми для доступа к интересующим его данным.

Однако ситуация меняется, если нарушитель получает доступ в систему от имени пользователя, уполномоченного выполнять операции с интересующими его данными (например, копирование конфиденциальных файлов, уничтожение критически важных дан-ных и т.д.). В этом случае вся криптографическая защита оказывается бесполезной. Таким образом – самое уязвимое место автоматизированной информационной системы – точки доступа к ней. Эти точки доступа защищаются протоколами аутентификации (проверки подлинности пользователя). А самая удобная для пользователя и наиболее используемая форма аутентификации - парольная защита .

Существует ряд стандартных приемов, применяемых злоумышленниками с целью обойти парольную защиту. Для каждого из этих приемов выработан механизм противодействия.

Приемы обхода парольной защиты и методы противодействия им.

1. Полный перебор (метод грубой силы, bruteforce).

Самая простая (с технической точки зрения) атака на пароль – перебор всех комбинаций допустимых символов (начиная от односимвольных паролей). Современные вычислительные мощности позволяют перебрать все пароли длиной до пяти-шести символов за несколько секунд.

Некоторые системы не позволяют реализовать атаки, основанные на переборе, поскольку реагируют на несколько попыток неправильно набранного пароля подряд.

Однако существует множество систем, позволяющих бесконечный перебор. Например, к защищенному паролем файлу (архив rar или zip, документ Microsoft Office и т.д.) можно пробовать разные пароли бесконечно. Существует множество программ, которые позволяют автоматизировать эту процедуру: Advanced RAR Password Recovery, Advanced PDF Password Recovery, Advanced Office XP Password Recovery. Кроме того, многие программы хранят хэш пароля в доступном файле. Например, таким образом клиент для работы с электронной почтой (работающий на общедоступном компьютере) может хранить пароли пользователей. Существуют способы похитить файл, содержащий хэши паролей доступа к операционной системе. После этого можно заниматься подбором паролей уже в обход системы, с помощью специальных программ.

Важной характеристикой пароля, затрудняющей полный перебор, является его длина. Современный пароль должен иметь длину не менее 12 символов.

Два лишних символа в пароле увеличивают время перебора в 40000 раз, а четыре символа - уже в 1.600.000.000 раз. Однако вычислительные мощности компьютеров постоянно растут (еще несколько лет назад безопасным считался пароль длиной 8 символов).

2. Перебор в ограниченном диапазоне.

Известно, что многие пользователи, составляя пароль, используют символы, находящиеся в определенном диапазоне. Например, пароль, состоящий только из русских букв или только из латинских букв или только из цифр. Такой пароль значительно легче запомнить, однако задача противника, осуществляющего перебор, неимоверно упрощается.

Пусть n = 70 - количество символов, из которых можно составить пароль, причем 10 из них - цифры, 30 - буквы одного языка и 30 - буквы другого языка. Пусть мы составляем пароль длиной m = 4 символа.

Если пароль составляется абсолютно случайно, то количество возможных комбинаций (которые необходимо перебрать) составляет 704 = 24010000. Однако противник может сделать предположение, что пароль состоит из символов одного диапазона (пусть даже, неизвестно, какого). Всего таких паролей 104 + 304 + 304 = 10000 + 810000 + 810000 = 163000. Если он оказался прав, то количество комбинаций (а следовательно, время, которое необходимо затратить на перебор) уменьшилось в 147 раз. Это число резко возрастает, когда увеличивается длина пароля и число диапазонов символов, из которых он может быть составлен.

Как следствие, надежный пароль должен содержать в себе символы из различных диапазонов . Рекомендуется использовать русские и английские, прописные и строчные буквы, цифры, а также прочие символы (знаки препинания, подчеркивание и т.д.).

3. Атака по словарю

В качестве пароля очень часто выбирается какое-то слово. Программа автоматического перебора паролей проверяет слова, содержащиеся в заданном файле со словарем (существует огромное количество доступных словарей такого рода для разных языков). Словарь из двухсот тысяч слов проверяется такой программой за несколько секунд.

Многие пользователи считают, что если применить к задуманному слову некоторое простое преобразование, например, написать его задом наперед или русскими буквами в английской раскладке или намеренно сделать ошибку, то это обеспечит безопасность. На самом деле, по сравнению с подбором случайного пароля подбор пароля по словарю с применением различных преобразований (сделать первую букву заглавной, сделать все буквы заглавными, объединить два слова и т.д.) делает невыполнимую задачу вполне возможной.

Надежный пароль не должен строиться на основе слов естественного языка.

4. Атака по персональному словарю

Если атака по словарю и перебор паролей небольшой длины либо составленных из символов одной группы не помогает, злоумышленник может воспользоваться тем фактом, что для облегчения запоминания, многие пользователи выбирают в качестве пароля личные данные (номер сотового телефона, дату рождения, записанную наоборот, кличку собаки и т.д.).

В том случае, если цель злоумышленника - обойти парольную защиту именно этого пользователя, он может составить для него персональный словарь личных данных, после чего использовать программу автоматического перебора паролей, которая будет генерировать пароли на основе этого словаря.

Надежный пароль должен быть полностью бессмысленным.

5. Сбор паролей, хранящихся в общедоступных местах

Во многих организациях пароли создает и распределяет системный администратор, который использует приведенные выше правила. Пользователи обязаны пользоваться выданным им паролем. Однако, поскольку этот пароль сложно запомнить, он часто хранится под рукой в записанном виде. Нередки случаи, когда пароль записывается на стикер и приклеивается к монитору, либо содержатся в записной книжке.

Пользователи зачастую несерьезно относятся к вопросам обеспечения безопасности своего служебного пароля. Между тем, проникнуть в помещение организации и провести визуальный осмотр – достаточно простая задача для злоумышленника.

Пароль не должен храниться в общедоступном месте. Идеальный вариант – запомнить его и не хранить нигде. Если пароль содержится в записной книжке, она не должна оставляться без присмотра, а при вводе пароля не должно присутствовать посторонних, которые могут заглянуть в книжку через плечо.

6. Социальный инжиниринг

Социальный инжиниринг – манипулирование людьми с целью проникновения в защищенные системы пользователя или организации. Если подобрать или украсть пароль не удается, можно попытаться обманом заставить пользователя отдать пароль самому. Классическая тактика социального инжиниринга - телефонный звонок жертве от имени того, кто имеет право знать запрашиваемую информацию. Например, злоумышленник может представиться системным администратором и попросить сообщить пароль (или другие сведения) под убедительным предлогом. Склонение пользователя к открытию ссылки или вложения, которые открывать не следует или заманивание его на подставной сайт также относят к методам социального инжиниринга.

Необходимо помнить правило: сообщать пароль посторонним лицам ни в коем случае нельзя. Даже если эти лица имеют право его знать. Единственным исключением может являться требование суда или правоохранительных органов выдать пароль под угрозой ответственности за отказ от дачи показаний. Но и в этом случае необходимо убедиться, что сотрудники правоохранительных органов – именно те, за кого они себя выдают.

7. Фишинг

Фишинг – это процедура «выуживания» паролей случайных пользователей Интернета. Обычно заключается в создании «подставных» сайтов, которые обманом вынуждают пользователя ввести свой пароль.

Например, чтобы получить пароль к банковскому счету, может быть создан сайт с дизайном, идентичным сайту некоторого банка. Адрес этого сайта, естественно, будет другим, но чаще всего злоумышленник регистрирует доменное имя, отличающееся от банковского на один символ. В результате пользователь, сделав опечатку, попадет на подставной сайт и не заметит своей ошибки. Для заманивания пользователей клиентам банка могут также рассылаться электронные письма с содержанием типа «проверьте свой счет» или «ознакомьтесь с новыми акциями», причем в письме содержится ссылка, ведущая на подставной сайт.

Когда клиенты банка попадают на сайт злоумышленника, им (как и на настоящем сайте) предлагается ввести логин и пароль для доступа к счету. Эта информация сохраняется в базе данных злоумышленника, после чего клиент перенаправляется на главную страницу настоящего сайта. Пользователь видит, что ввод пароля «не сработал» и думает, что совершил ошибку или сайт просто «глючит». Он пробует ввести пароль заново и на этот раз успешно входит в систему. Это рассеивает его подозрения. Между тем, утечка пароля уже произошла...

Другая разновидность фишинга основана на том факте, что многие пользователи используют один и тот же пароль для разных ресурсов. В результате, произведя успешную атаку на менее защищенный ресурс, можно получить доступ к более защищенному.

Например, создается сайт, потенциально интересный некоторому кругу пользователей. Если цель атаки - конкретный человек, то предварительно изучаются его интересы и увлечения. Информация об этом сайте доносится до потенциальных жертв. Пользователю, зашедшему на сайт, предлагается зарегистрироваться, в частности, придумать себе пароль. Теперь остается только посмотреть, не подходит ли введенный пароль к другим ресурсам этого пользователя (например, к электронной почте, адрес которой был указан при регистрации).

Чтобы противостоять угрозе фишинга необходимо внимательно проверять адрес сайта, прежде чем вводить важный пароль. Лучше всего поместить этот адрес в закладки браузера и пользоваться исключительно этими закладками, ни в коем случае не переходя по ссылкам из электронных писем. Следует пользоваться разными паролями для доступа к разным сервисам.

Соблюдение всех семи перечисленных выше рекомендаций достаточно сложно. Трудно запомнить несколько надежных (длинных и бессмысленных) паролей, а вероятность забыть пароль выше вероятности подвергнуться взлому. Однако существует ряд средств, облегчающих эту задачу, в частности, программы для хранения паролей.

В программе KeePass Portable все пароли хранятся в зашифрованном файле, для доступа к которому необходимо ввести пароль (единственный, который придется по-настоящему запомнить). При этом программа не отображает эти пароли на экране в явном виде. Чтобы ввести пароль для доступа к ресурсу (например, определенному сайту или электронной почте), необходимо выбрать ресурс из списка и выбрать в контекстном меню команду Copy Password To Clipboard . Пароль будет помещен в буфер обмена. Даже внимательно отслеживая действия пользователя, противник не увидит пароля, который не набирается на клавиатуре и не появляется в явном виде на экране. Далее необходимо просто перейти в окно программы, требующей пароль, и поместить его из буфера обмена в поле для ввода (нажатием Ctrl + V или командой Вставить контекстного меню). Пароль сразу будет отображаться в виде звездочек. Спустя несколько секунд он будет автоматически удален из буфера. Программа позволяет также генерировать случайные пароли заданной длины, причем пользователь может даже не знать, какой пароль создала ему программа – важно, чтобы она предоставляла этот пароль каждый раз, когда необходимо авторизоваться. Наконец, KeePass Portable не требует установки в системе: программа может переноситься на флеш-носителе и запускаться непосредственно с него.

Назад

ГЛАВА IV

ТЕХНОЛОГИИВЗЛОМАПРОГРАММНЫХ ЗАЩИТ

Препятствование распространению информации об атаках приводит к опасной иллюзии безопасности…

Крис Касперски. Техника и философия хакерских атак.

Программист, владеющий методами технической защиты, несомненно, должен знать технологии взлома защит для того, чтобы, во-первых, не повторять ошибки существующих систем и, во-вторых, создавать более эффективные и надежные механизмы. Автор защиты также должен быть хорошо знаком с инструментарием современных взломщиков и учитывать возможности существующих средств исследования программ (отладчиков, дисассемблеров, просмотрщиков) при проектировании механизмов и систем защиты программного обеспечения.

В этой главе рассмотрим основные идеи, приемы, алгоритмы и технологии, позволяющие снимать, обходить или взламывать программную защиту. А также дадимнекоторые рекомендации по улучшению защитных механизмов.

Широко известны эксперименты со взломом знаменитого криптографического стандарта США - DES -алгоритма (Data Encryption Standart ). 56-битный ключ DES -алгоритма был невскрываем около двадцати лет. «... он пал 17 июня 1997 г., через 140 дней после начала конкурса (при этом было протестировано около 25% всех возможных ключей и затрачено ≈ 450 MIPS -лет » . В 1998 году появилось сообщение о взломе DES -алгоритма за 56 часов .

С резким скачком производительности вычислительной техники сначала столкнулся алгоритм RSA, для вскрытия которого необходимо решать задачу факторизации. В марте 1994 была закончена длившаяся в течение 8 месяцев факторизация числа из 129 цифр (428 бит6). Для этого было задействовано 600 добровольцев и 1600 машин, связанных посредством электронной почты. Затраченное машинное время было эквивалентно примерно 5000 MIPS-лет .

29 января 1997 фирмой RSA Labs был объявлен конкурс на вскрытие симметричного алгоритма RC5. 40-битный ключ был вскрыт через 3.5 часа после начала конкурса! (Для этого даже не потребовалась связывать компьютеры через Интернет - хватило локальной сети из 250 машин в Берклевском университете). Через 313 часов был вскрыт и 48-битный ключ [ 24].

Написать программу, строящую все возможные последовательности символов из заданного последовательного перечислимого множества, может даже начинающий программист. Очевидно, что расчет автора защиты должен быть основан на том, чтобы полный перебор занял промежуток времени, выходящий за рамки разумного. И первое, что используют для этого разработчики, - увеличение длины ключа (пароля). По-своему они правы. Но

Во-первых, как уже отмечалось, растут мощности компьютеров, и, если на полный перебор еще вчера требовался большой промежуток времени, то время, которое потребуется компьютеру завтра, вероятнее всего, будет уже приемлемым для снятия защиты.

С связи с резким ростом вычислительных мощностей атаки полным перебором имеют гораздо больше шансов на успех, чем раньше. Если для системы UNIX функция crypt(), которая отвечает за хеширование паролей, была реализована так, что выполнялась почти 1 секунду на машину класса PDP, то за двадцать лет скорость ее вычисления увеличилась в 10000 раз (!). Поэтому если раньше хакеры (и разработчики, которые ограничили длину пароля 8 символами) и представить себе не могли полный перебор, то сегодня такая атака в среднем приведет к успеху за 125 дней .

Во-вторых, для увеличения скорости перебора уже предложены и могут быть усовершенствованы эффективные алгоритмы (как правило, основанные на формальной логике и использующие теорию множеств, теорию вероятностей и другие области математики). Кроме этого, применяются и алгоритмы быстрого поиска. (Например, для атаки на RSA и подобные системы предлагается использовать самоорганизующийся табличный поиск.)

Более того, уже создана специальная аппаратура, выполняющая функции перебора.

Важно отметить, что хранение хеш-функции пароля не исключает возможности полного перебора, а только изменяет необходимое для взлома время. В самом деле, теперь программу, осуществляющую перебор паролей, необходимо дополнить вычислением хеш-функции каждого варианта и сравнивать результат с хеш-эталоном.

Обратим внимание на еще одно обстоятельство, связанное с защитой на основе хеширования пароля. Некоторые хеш-функции могут возвращать результат, совпадающий с оригиналом, и дляневерного пароля. Для снятия защиты в данном случае достаточно найти любой подходящий пароль, что, очевидно, ослабляет защиту, снижает затраты на взлом. (Таким свойством обладают хеш-функции, дающие результат, сравнимый по длине (в битах) с паролем.)

Остановимся еще на разновидности техники полного перебора паролей - так называемой атаке по словарю . Это метод, с помощью которого можно вскрыть осмысленный пароль. Метод основан на том, что пользователь для более легкого запоминания выбирает существующее в некотором языке (словарное) слово. Если учесть, что в любом языке не более 100.000 слов, очевидно, что полный перебор словарных слов произойдет в течение небольшого промежутка времени.

Сейчас широко распространены программы, подбирающие пароли на основе словарных слов. Теперь только безответственный или ленивый пользователь может остановиться на осмысленном пароле. Напомним, что, кроме проверки по словарю, такие программы «умеют» изменять регистры символов, «знают» знаки препинания, «догадываются», что пользователь может перевернуть слово, склеить два слова с помощью знака препинания или цифры и т.п. преобразования.

Примечательно, что современные развитые средства защиты от несанкционированного доступа, предоставляющие пользователю самостоятельно выбирать пароль для доступа, снабжены модулями, осуществляющими проверку выбранного пароля на принадлежность к такого рода словарям и не допускающими в таком случае пароль к применению.

Программы, осуществляющие атаку по словарю, достаточно быстро работают, так как реализовывают эффективные алгоритмы поиска и сравнения. Например, используют не медленное сравнение строк, а сравнение контрольных сумм и т.п. Многие из них даже не содержат базу слов, а пользуются встроенными в распространенные текстовые редакторы словарями.

_____________________________

* Защиту паролем следует применять в тех случаях, когда либо атака методом перебора будет неэффективной, либо злоумышленнику заведомо не будут доступны достаточно мощные вычислительные средства для осуществления полного перебора (нельзя забывать о возможности использования сетевых технологий).

* Для усиления парольной защиты следует применять любые оригинальные приемы, уменьшающие скорость перебора паролей.

* Немного усилить парольную защиту можно, осуществляя в программе две (зависимые) проверки: и пароля, и результата хеш-функции пароля, при этом на должном уровня «спрятав» защитный механизм, или, как минимум, отказавшись от прямого сравнения. При этом желательно специально выбрать хеш-функцию, дающую большое количество подходящих под хеш-эталон паролей. При такой реализации защитного механизма взломщику необходимо будет атаковать два параметра.

* Еще эффективнее работает защита, если пароль (а лучше функция пароля) служит ключом шифрования некоторой части кода программы. В этом случае взломщику после перебора всех возможных паролей (дающих заданный результат хеширования) придется еще дешифровать код.

Заметим, что в таком варианте защиты, то есть при одновременной проверке нескольких параметров, хеш-функция, дающая требуемый результат для большого количества паролей, значительно усложняет взлом.

___________________________________________________________

Подробнее

1. Примеры атак на механизмы защиты - Крис Касперски «Техника и философия хакерских атак» .

2. Генерирование псевдослучайных последовательностей чисел - Ю.С. Харин, В.И. Берник, Г.В. Матвеев «Математические основы криптологии» , стр. 153-188; В. Жельников «Криптография от папируса до компьютера» , стр. 181-207.

Для идентификации и аутентификации пользо­вателей в подавляющем большинстве операционных систем используются имя и пароль. Для идентификации пользователь должен ввести свое имя, а для аутентификации ввести пароль - текстовую строку, известную только ему. Имя пользователя, как правило, назначается ему администратором системы.

Процедура идентификации и аутентификации с использованием имени и пароля предельно проста. Пользователь вводит с клавиатуры имя и пароль, операционная система ищет в списке пользователей запись, относящуюся к этому пользователю, и сравнивает пароль, хранящийся в списке пользователей, с паролем, введенным пользователем. Если за­пись, относящаяся к входящему в систему пользователю, присутствует в списке пользователей и содержащийся в этой записи пароль совпадает с введенным, считается, что идентификация и аутентификация прошли ус­пешно и начинается авторизация пользователя. В противном случае поль­зователь получает отказ в доступе и не может работать с операционной системой до тех пор, пока он не будет успешно идентифицирован и аутентифицирован. Если идентификация и аутентификация пользователя происходят в процессе входа пользователя на удаленный сервер, имя и па­роль пользователя пересылаются по сети (как правило, в зашифрованном виде).

Для обеспечения надежной защиты операционной системы пароль каждого пользователя должен быть известен только этому пользователю и никому другому, в том числе и администраторам системы. На первый взгляд то, что администратор знает пароль некоторого пользователя, не отражается негативно на безопасности системы, поскольку администра­тор, войдя в систему от имени обычного пользователя, получает права, меньшие, чем те, которые он получит, зайдя в систему от своего имени. Однако, входя в систему от имени другого пользователя, администратор получает возможность обходить систему аудита, а также совершать дей­ствия, компрометирующие этого пользователя, что недопустимо в защи­щенной системе.

Из вышеизложенного следует, что пароли пользователей не должны храниться в операционной системе в открытом виде. Поскольку админист­ратор системы для выполнения своих обязанностей должен иметь доступ к списку пользователей (это необходимо, например, для регистрации новых пользователей), то, если пароли хранятся там открыто, администратор получает к ним доступ. Тем самым администратор получает возможность входить в систему от имени любого зарегистрированного пользователя.

Обычно для шифрования паролей в списке пользователей исполь­зуют одну из известных криптографически стойких хеш-функций - легко­вычислимую функцию f, для которой функция f1 (возможно, неоднознач­ная) не может быть вычислена за приемлемое время. В списке пользова­телей хранится не сам пароль, а образ пароля, являющийся результатом применения к паролю хеш-функции. Однонаправленность хеш-функции не позволяет восстановить пароль по образу пароля, но позволяет, вычислив хеш-функцию, получить образ введенного пользователем пароля и таким образом проверить правильность введенного пароля. В простейшем слу­чае в качестве хеш-функции используется результат шифрования некото­рой константы на пароле.

Хеш-функция, используемая при генерации образов паролей, обя­зательно должна быть криптографически стойкой. Дело в том, что обеспе­чить хранение образов паролей в тайне от всех пользователей системы практически невозможно. Администратор операционной системы, исполь­зуя свои привилегии, легко может прочитать образы паролей из файла или базы данных, в которой они хранятся. При сетевой аутентификации поль­зователя на сервере образ пароля передается по открытым каналам связи и может быть перехвачен любым сетевым монитором. Если злоумышлен­ник, зная значение хеш-функции (образ пароля пользователя), может за приемлемое время подобрать аргумент функции, соответствующий этому значению (пароль пользователя или эквивалентный ему пароль), ни о ка­кой защите информации в операционной системе не может быть и речи. Это не означает, что образы паролей должны быть общедоступны. Хране­ние образов паролей в файле или базе данных, к которой имеют доступ только системные процессы, создает дополнительный эшелон защиты.

В процедуре генерации образа пароля обязательно должен участ­вовать маркант – число или строка, генерируемая случайным образом и хранящаяся в открытом виде вместе с образом пароля. Это необходимо для того, чтобы одинаковым паролям соответствовали разные образы. В противном случае злоумышленник может осуществить ряд атак на опера­ционную систему, наиболее опасная из которых заключается в следую­щем.

Злоумышленник берет какой-либо электронный словарь и для каж­дого слова из этого словаря генерирует в точности такую же хеш-функцию, которая используется при генерации образа пароля. Слова и соответст­вующие им хеш-функции сохраняются в базе данных. Перехватив образ пароля некоторого пользователя, злоумышленник ищет в этой базе дан­ных слово, соответствующее перехваченному образу пароля. Это и есть искомый пароль (или пароль, эквивалентный искомому). Вероятность ус­пешного получения пароля по образу может быть сделана сколь угодно высокой -для этого нужно всего лишь иметь достаточно большой словарь. При этом для пополнения словаря злоумышленнику совсем не обязатель­но иметь доступ к атакуемой операционной системе. Более того, зло­умышленник может хранить словарь вне атакуемой системы, например на своем домашнем компьютере. Эта атака может быть реализована только в том случае, когда одинаковым паролям соответствуют одинаковые образы паролей. Если при генерации образа пароля используется маркант, дан­ная атака нереализуема.

Если пользователь, входящий в систему, неправильно ввел свое имя или пароль, операционная система должна выдать ему сообщение об ошибке, не указывая, какая именно информация некорректна. В противном случае подбор пароля существенно упрощается.

Если для аутентификации пользователей используются пароли, су­ществуют две основные угрозы для подсистемы аутентификации операци­онной системы - кража пароля и подбор пароля.

Для обеспечения надежной защиты от кражи паролей подсистема защиты операционной системы должна удовлетворять следующим требо­ваниям:

Пароль, вводимый пользователем, не отображается на экране компьютера;

Ввод пароля из командной строки недопустим.

Кроме того, пользователи операционной системы должны быть проинструктированы о:

Необходимости хранения пароля в тайне от других пользователей, включая администраторов операционной системы;

Необходимости немедленной смены пароля после его компрометации;

Необходимости регулярной смены пароля;

Недопустимости записи пароля на бумагу или в файл.

Что же касается подбора паролей, прежде чем перейти к описанию средств защиты от этой угрозы, следует более подробно рассмотреть ме­тоды подбора паролей.

3.2.1. Методы подбора паролей

Существуют следующие методы подбора паролей пользователей.

1. Тотальный перебор. В этом случае злоумышленник последова­тельно опробует все возможные варианты пароля. Если пароль длиннее четырех - шести символов, данный метод абсолютно неэффективен.

2. Тотальный перебор, оптимизированный по статистике встре­чаемости символов. Разные символы встречаются в паролях пользовате­лей с разной вероятностью. Например, вероятность того, что в пароле пользователя встретится буква "а", гораздо выше вероятности того, что в пароле присутствует символ "А". Согласно различным исследованиям ста­тистика встречаемости символов в алфавите паролей близка к статистике встречаемости символов в естественном языке.

При практическом применении данного метода злоумышленник вна­чале опробует пароли, состоящие из наиболее часто встречающихся сим­волов, за счет чего время перебора существенно сокращается. Иногда при подборе паролей используется не только статистика встречаемости сим­волов, но и статистика встречаемости биграмм и триграмм - комбинаций двух и трех последовательных символов соответственно.

Для подбора паролей по данному методу в разное время было на­писано множество программ. Одни из них поочередно подают на вход под­системы аутентификации операционной системы различные варианты па­роля, другие опробуют варианты пароля путем генерации хеш-функции и ее последующего сравнения с известным образом пароля. В первом слу­чае скорость подбора пароля определяется производительностью опера­ционной системы. Во втором случае среднее время подбора пароля из 6 -8 символов, не включающего ни цифр, ни знаков препинания, варьируется от нескольких десятков секунд до нескольких часов в зависимости от вы­числительной мощности компьютера и эффективности реализации алго­ритма генерации хеш-функции в программе, подбирающей пароли.

3. Тотальный перебор, оптимизированный с помощью словарей. В большинстве случаев пароли пользователей представляют собой слова английского или русского языка. Поскольку пользователю гораздо легче запомнить осмысленное слово, чем бессмысленную последовательность символов, пользователи предпочитают применять в качестве паролей ос­мысленные слова. При этом количество возможных вариантов пароля рез­ко сокращается. Действительно, английский язык содержит всего около 100 000 слов (не считая научных, технических, медицинских и других тер­минов), что в 6,5 раз меньше количества всех комбинаций из четырех анг­лийских букв.

При использовании данного метода подбора паролей злоумышлен­ник вначале опробует в качестве паролей все слова из словаря, содержа­щего наиболее вероятные пароли. Такой словарь злоумышленник может составить сам, а может взять, например, в Internet, где имеется огромное количество подобных словарей, адаптированных для различных стран ми­ра. Если подбираемый пароль отсутствует в словаре, злоумышленник оп­робует всевозможные комбинации слов из словаря, слова из словаря с добавленными к началу и/или к концу одной или несколькими буквами, цифрами и знаками препинания и т.д.

Обычно данный метод используется в комбинации с предыдущим.

4. Подбор пароля с использованием знаний о пользователе . Выше уже говорилось, что пользователи стараются использовать легко запоминаемые пароли. Многие пользователи, чтобы не забыть пароль, выбирают в качестве пароля свое имя, фамилию, дату рождения, номер телефона, номер автомобиля и т.д. В этом случае, если злоумышленник хорошо зна­ет пользователя, ему, как правило, достаточно провести всего 10-20 оп­робований.

5. Подбор образа пароля. Если подсистема аутентификации опера­ционной системы устроена так, что образ пароля существенно короче са­мого пароля, злоумышленник может подбирать не пароль, а его образ. Однако в этом случае злоумышленник, подобрав образ пароля, должен получить сам пароль, соответствующий подобранному образу, а это воз­можно только в том случае, если хеш-функция, применяемая в системе, не обладает достаточной стойкостью.

3.2.2. Защита от компрометации паролей

Мы будем говорить, что произошла компрометация пароля, если пароль пользователя стал из­вестен некоторому другому пользователю. Компрометация может проис­ходить в результате либо неосторожности пользователя, либо кражи или подбора пароля злоумышленником. Существует целый ряд методов, по­зволяющих несколько уменьшить угрозу компрометации паролей пользо­вателей, некоторые из которых мы сейчас рассмотрим.

1. Ограничение срока действия пароля. При применении данного метода каждый пользователь операционной системы обязан менять па­роль через определенные интервалы времени. Максимальный срок дейст­вия пароля целесообразно ограничить 30-60 днями. Менее сильные ог­раничения не дают желаемого эффекта, а при использовании более силь­ных ограничений резко повышается вероятность того, что пользователь забудет свой пароль. После того как срок действия пароля истек, пользо­ватель должен сменить свой пароль в течение некоторого времени (обыч­но 1-2 дня) после первого входа в систему по истечении этого срока. Ес­ли пользователь не сменил пароль за отведенное время, операционная система запрещает ему входить в систему до тех пор, пока это явно не разрешит администратор системы.

Срок действия пароля должен ограничиваться не только сверху, но и снизу. В противном случае пользователь, сменив пароль, может немед­ленно вернуться к старому паролю, сменив пароль еще раз.

Также целесообразно проверять при каждой смене пароля уникаль­ность нового пароля. Для этого операционная система должна хранить не только образ текущего пароля пользователя, но и образы последних 5-10 паролей, им применявшихся.

2. Ограничения на содержание пароля. Данный метод заключается в том, что пользователь может выбрать себе в качестве пароля не произ­вольную строку символов, а только строку, удовлетворяющую определенным условиям. Обычно используются следующие условия:

– длина пароля не должна быть меньше некоторого количества си­мволов; в литературе по компьютерной безопасности и в документации по операционным системам обычно рекомендуется запрещать исполь­зование паролей короче 6-8 символов, но с учетом быстрого прогресса вычислительной техники, в настоящее время целесообразно ограничивать длину паролей уже 10-14 символами;

– в пароль должно входить по крайней мере 5-7 различных символов;

– в пароль должны входить как строчные, так и заглавные буквы;

– пароль пользователя не должен совпадать с его именем;

– пароль не должен присутствовать в списке "плохих" паролей, хранимом в системе.

Как правило, администраторы операционной системы, могут варьи­ровать эти ограничения как в пределах всей операционной системы, так и для отдельных пользователей. Например, если некоторое имя пользова­теля используется для гостевого входа, устанавливать ограничения на ис­пользуемый пароль нецелесообразно.

При выборе ограничений на пароли следует учитывать, что, если ограничения на пароли слишком сильны, пользователям будет трудно за­поминать свои пароли.

3. Блокировка терминала. При использовании данного метода, ес­ли пользователь несколько раз подряд ошибся при вводе имени и пароля, терминал, с которого пользователь входит в систему, блокируется, и поль­зователь не может продолжать дальнейшие попытки входа в систему. Па­раметрами данного метода являются:

– максимально допустимое количество неудачных попыток входа в си­стему с одного терминала;

– интервал времени, после которого счетчик неудачных попыток входа обнуляется;

– длительность блокировки терминала (может быть сделана неограниченной в этом случае блокировка терминала может быть снята только администратором системы).

4. Блокировка пользователя. Этот метод отличается от предыду­щего только тем, что блокируется не терминал, с которого пользователь входит в систему, а учетная запись пользователя.

5. Генерация паролей операционной системой. В этом случае пользователи не могут самостоятельно придумывать себе пароли - это за них делает операционная система. Когда пользователю нужно сменить пароль, он вводит соответствующую команду и получает новый пароль от операционной системы. Если предложенный вариант пароля пользователя не устраивает, он может потребовать у операционной системы другой ва­риант. Основным преимуществом данного метода является то, что опера­ционная система генерирует пароли случайным образом, и подобрать та­кие пароли практически невозможно. С другой стороны, такие пароли обычно трудны для запоминания, что вынуждает пользователей записы­вать их на бумаге. Если это не является угрозой безопасности системы (например, если пользователь входит в систему только через Internet со своего домашнего компьютера), данная модель аутентификации близка к идеальной. В противном случае применять ее нецелесообразно.

6. Пароль и отзыв. При использовании этой схемы аутентификации при входе пользователя в систему операционная система выдает ему слу­чайное число или строку, на которую пользователь должен дать правиль­ный отзыв. Фактически паролем являются параметры алгоритма преобра­зования запроса операционной системы в корректный ответ пользователя. Эти параметры выбираются операционной системой случайным образом для каждого пользователя, что фактически сводит данную схему аутенти­фикации к предыдущей.

7. Разовый пароль. В этом случае пароль пользователя автомати­чески меняется после каждого успешного входа в систему. Эта схема ау­тентификации надежно защищает от подбора паролей, поскольку, даже если злоумышленник и подобрал некоторый пароль, он сможет им вос­пользоваться только один раз. Кроме того, пользователь, пароль которого скомпрометирован, не сможет войти в систему в следующий раз, так как он будет пытаться вводить предыдущий пароль, уже использованный зло­умышленником. Недостатком этой схемы является то, что запомнить мно­жество постоянно меняющихся паролей практически невозможно. Кроме того, пользователи часто "сбиваются со счета", пытаясь при входе в сис­тему вводить пароль, который уже устарел или еще не начал действовать. Из-за этих и некоторых других недостатков на практике данная схема прак­тически не применяется.

Некоторые из перечисленных методов могут применяться в сово­купности.

При использовании первого метода каждому пользователю выделя­ется достаточно длинный пароль, причем каждый раз для опознавания используется не весь пароль, а только его некоторая часть. В процессе проверки подлинности система запрашивает у пользователя группу сим­волов по заданным порядковым номерам. Количество символов и их по­рядковые номера для запроса определяются с помощью датчика псевдо­случайных чисел.

При одноразовом использовании паролей каждому пользователю выделяется список паролей. В процессе запроса номер пароля, который необходимо ввести, выбирается последовательно по списку или по схеме случайной выборки.

Недостатком методов модификации схемы простых паролей явля­ется необходимость запоминания пользователями длинных паролей или их списков. Запись же паролей на бумагу или в записные книжки приводит к появлению риска потери или хищения носителей информации с записан­ными на них паролями.

1.3.2. Метод «запрос-ответ»

При использовании метода «запрос-ответ» в ВС заблаговременно создается и особо защищается массив вопросов, включающий в себя как вопросы общего характера, так и персональные вопросы, относящиеся к конкретному пользователю, например, вопросы, касающиеся известных только пользователю случаев из его жизни.

Для подтверждения подлинности пользователя система последова­тельно задает ему ряд случайно выбранных вопросов, на которые он должен дать ответ. Опознание считается положительным, если пользова­тель правильно ответил на все вопросы.

Основным требованием к вопросам в данном методе аутентифика­ции является уникальность, подразумевающая, что правильные ответы на вопросы знают только пользователи, для которых эти вопросы предна­значены.

1.3.3. Функциональные методы

Среди функциональных методов наиболее распространенными яв­ляются метод функционального преобразования пароля, а также метод «рукопожатия».

Метод функционального преобразования основан на использовании некоторой функции F, которая должна удовлетворять следующим требо­ваниям:

Для заданного числа или слова X легко вычислить Y=F(X);

Зная X и Y сложно или невозможно определить функцию Y=F(X).

Необходимым условием выполнения данных требований является наличие в функции F(X) динамически изменяющихся параметров, напри­мер, текущих даты, времени, номера дня недели, или возраста пользова­теля.

Пользователю сообщается:

Исходный пароль - слово или число X, например число 31:

Функция F(X), например, Y=(X mod 100) * D + WJ, где (X mod 100) -операция взятия остатка от целочисленного деления X на 100, D -текущий номер дня недели, a W - текущий номер недели в теку­щем месяце;

Периодичность смены пароля, например, каждый день, каждые три дня или каждую неделю.

Паролями пользователя для последовательности установленных периодов действия одного пароля будут соответственно X, F(X), F(F(X)), F(F(F(X))) и т.д., т.е. для 1-го периода действия одного пароля паролем пользователя будет F""1(X). Поэтому для того, чтобы вычислить очередной пароль по истечении периода действия используемого пароля пользова­телю не нужно помнить начальный (исходный) пароль, важно лишь не за­быть функцию парольного преобразования и пароль, используемый до настоящего момента времени.

С целью достижения высокого уровня безопасности функция преоб­разования пароля, задаваемая для каждого пользователя, должна перио­дически меняться, например, каждый месяц. При замене функции целесо­образно устанавливать и новый исходный пароль.

Согласно методу «рукопожатия» существует функция F, известная только пользователю и ВС. Данная функция должна удовлетворять тем же требованиям, которые определены для функции, используемой в ме­тоде функционального преобразования.

При входе пользователя в ВС системой защиты генерируется слу­чайное число или случайная последовательность символов X и вычисля­ется функция F(X), заданная для данного пользователя (см. Рис. 1.2). Да­лее X выводится пользователю, который должен вычислить F(X) и ввести полученное значение в систему. Значения F(X) и F(X) сравниваются сис­темой и если они совпадают, то пользователь получает доступ в ВС.

Рис. 1.2. Схема аутентификации по методу «рукопожатия»

Например, в ВС генерируется и выдается пользователю случайное число, состоящее из семи цифр. Для заблуждения злоумышленника в лю­бое место числа может вставляться десятичная точка. В качестве функ­ции F принимается Y = (<сумма 1-й, 2-й и 5-й цифр числа>)2 - <сумма 3-й, 4-й, 6-й и 7-й цифр числа> + <сумма цифр текущего времени в часах>.

Для высокой безопасности функцию «рукопожатия» целесообразно циклически менять через определенные интервалы времени, например, устанавливать разные функции для четных и нечетных чисел месяца.

Достоинством метода «рукопожатия» является то, что никакой кон­фиденциальной информации между пользователем и ВС не передается. По этой причине эффективность данного метода особенно велика при его применении а вычислительных сетях для подтверждения подлинности пользователей, пытающихся осуществить доступ к серверам или цен­тральным ЭВМ.

В некоторых случаях может оказаться необходимым пользователю проверить подлинность той ВС, к которой он хочет осуществить доступ. Необходимость во взаимной проверке может понадобиться и когда два пользователя ВС хотят связаться друг с другом по линии связи. Методы простых паролей, а также методы модификации схем простых паролей в этом случае не подходят. Наиболее подходящим здесь является метод «рукопожатия». При его использовании ни один из участников сеанса свя­зи не будет получать никакой секретной информации.

2 ТИПОВЫЕ РЕШЕНИЯ В ОРГАНИЗАЦИИ КЛЮЧЕВЫХ СИСТЕМ

Рассмотрим структуры данных и алгоритмы идентификации и аутен­тификации на основе ключевой информации, а также иерархию хранения ключей.

Поскольку предполагается выполнение процедур как идентификации, так и аутентификации, допустим, что i-й аутентифицирующий объект (i-й ключевой носитель) содержит два информационных поля: IDi - неизме­няемый идентификатор i-го пользователя который является аналогом имени и используется для идентификации пользователя, и К, - аутентифицирующая информация пользователя, которая может изменяться и служит для аутентификации.

На самом деле IDi может соответствовать разным пользователям, например носитель сенсорной памяти Touch Memory содержит 8 байт не­изменяемого идентификатора носителя, но при этом ТМ может быть пе­редан разным пользователям.

Совокупную информацию в ключевом носителе будем называть пер­вичной аутентифицирующей информацией i-ro пользователя. Описанная структура соответствует практически любому ключевому носителю, слу­жащему для опознания пользователя. Например, ТМ имеет 8 байт, не пе­резаписываемого неповторяющегося серийного номера, который одно­значно характеризует конкретное ТМ, и некоторый объем перезаписывае­мой памяти, соответствующий аутентифицирующей информации Kj. Аналогично для носителей типа пластиковых карт выделяется неизме­няемая информация IDi первичной персонализации пользователя и объ­ект в файловой структуре карты, содержащий Ki.

Методы проверки подлинности на основе динамически меняющегося пароля обеспечивают большую безопасность, так как частота смены паролей в них максимальна - пароль для каждого пользователя меняется ежедневно или через несколько дней. При этом каждый следующий пароль по отношению к предыдущему изменяется по правилам, зависящим от используемого метода проверки подлинности.

Существуют следующие методы парольной защиты, основанные на использовании динамически меняющегося пароля:

Методы модификации схемы простых паролей;

Методы идентификации и установления подлинности субъектов и различных объектов;

Метод "запрос-ответ";

Функциональные методы.

Наиболее эффективными из данных методов являются функциональные.

Методы модификации схемы простых паролей. К методам модификации схемы простых паролей относят случайную выборку символов пароля и одноразовое использование паролей.

При использовании первого метода каждому пользователю выделяется достаточно длинный пароль, причем каждый раз для опознавания используется не весь пароль, а только некоторая его часть. В процессе проверки подлинности система запрашивает у пользователя группу символов под заданным порядковым номерам. Количество символов и их порядковые номера для запроса определяются с помощью датчика псевдослучайных чисел.

При одноразовом использовании паролей каждому пользователю выделяется список паролей. В процессе запроса номер пароля, который необходимо ввести, выбирается последовательно по списку или по схеме случайной выборки.

Недостатком методов модификации схемы простых паролей является необходимость запоминания пользователями длинных паролей или их списков. Запись паролей на бумагу приводит к появлению риска потери или хищения носителей информации с записанными на них паролями.

Методы идентификации и установления подлинности субъектов и различных объектов.

При обмене информацией рекомендуется в любом случае предусмотреть взаимную проверку подлинности полномочий объекта или субъекта. Если обмен информацией производится по сети, то процедура должна выполняться обязательно. Для этого необходимо, чтобы каждому из объектов и субъектов присваивалось уникальное имя. Каждый из объектов (субъектов) должен хранить в своей памяти (недоступной для посторонних лиц) список, содержащий имена объектов (субъектов), с которыми будут производить процессы обмена защищаемыми данными.

Метод "запрос-ответ". При использовании метода "запрос-ответ" в информационной системе заблаговременно создается и особо защищается массив вопросов, включающий в себя как вопросы общего характера, так и персональные вопросы, относящиеся к конкретному пользователю, например, вопросы, касающиеся известных только пользователю случаев из его жизни.

Для подтверждения подлинности пользователя система последовательно задает ему ряд случайно выбранных вопросов, на которые он должен дать ответ. Опознание считается положительным, если пользователь правильно ответил на все вопросы.

Основным требованием к вопросам в данном методе аутентификации является уникальность, подразумевающая, что правильные ответы на вопросы знают только пользователи, для которых эти вопросы предназначены.

Функциональные методы. Среди функциональных методов наиболее распространенными является метод функционального преобразования пароля, а также метод "рукопожатия".

Метод функционального преобразования основан на использовании некоторой функции F, которая должна удовлетворять следующим требованиям:

· для заданного числа или слова Х легко вычислить Y= F(X),

· зная Х и Y , сложно или невозможно определить функцию Y= F(X).

Необходимым условием выполнения данных требований является наличие в функции F(X) динамически изменяющихся параметров, например текущих даты, времени, номера дня недели или возраста пользователя.

Пользователю сообщается:

· исходный пароль - слово или число X, например число 31;

· функция F(X), например, Y= (X mod 100) D+ W, где (X mod 100) - операция взятия остатка от целочисленного деления Х на 100, D - текущий номер дня недели, a W - текущий номер недели в текущем месяце;

· периодичность смены пароля, например каждый день, каждые три дня или каждую неделю.

Паролями пользователя для последовательности установленных периодов действия одного пароля будут соответственно X, F(Х), F(F(X)), F(F(F(X))) и т.д., т.е., для i- го периода действия одного пароля паролем пользователя будет Fi-1(X). Поэтому для того чтобы вычислить очередной пароль по истечении периода действия используемого пароля, пользователю не нужно помнить начальный (исходный) пароль, важно лишь не забыть функцию парольного преобразования и пароль, используемый до настоящего момента времени.

С целью достижения высокого уровня безопасности функция преобразования пароля, задаваемая для каждого пользователя, должна периодически меняться, например, каждый месяц. При замене функции целесообразно устанавливать и новый исходный пароль.

Согласно методу "рукопожатия", существует функция F , известная только пользователю и информационной системе. Данная функция должна удовлетворять тем же требованиям, которые определены для функции, используемой в методе функционального преобразования.

При входе пользователя в информационную систему системой защиты генерируется случайное число или случайная последовательность символов Х, и вычисляется функция F(X), заданная для данного пользователя.

Далее Х выводится пользователю, который должен вычислить F"(X) и ввести полученное значение в систему. Значения F(X), F"(X) сравниваются системой, и если они совпадают, то пользователь получает доступ.

Например, в информационной системе генерируется и выдается пользователю случайное число, состоящее из семи цифр. Для заблуждения злоумышленника в любое место числа может вставляться десятичная точка. В качестве функции F принимается:

Y =(<сумма 1-й, 2-й и 5-й цифр числа>)2 - <сумма 3-й, 4-й, 6-й и 7-й цифр числа> + <сумма цифр текущего времени в часах>.

Для высокой безопасности функцию "рукопожатия" целесообразно циклически менять через определенные интервалы времени, например, устанавливать разные функции для четных и нечетных чисел месяца.

Достоинством метода "рукопожатия" является то, что никакой конфиденциальной информации между пользователем и информационной системой не передается. По этой причине эффективность данного метода особенно велика при его применении в сетях для подтверждения подлинности пользователей, пытающихся осуществить доступ к серверам или центральным ЭВМ.

В некоторых случаях пользователю может оказаться необходимым проверить подлинность той информационной системы, к которой он хочет осуществить доступ. Необходимость во взаимной проверке может возникнуть и тогда, когда два пользователя системы хотят связаться друг с другом по линии связи. Методы простых паролей, а также методы модификации схем простых паролей в этом случае не подходят. Наиболее подходящим здесь является метод "рукопожатия". При его использовании ни один из участников сеанса связи не будет получать никакой секретной информации.