Lamport हैश श्रृंखला - एक ग्राहक पासवर्ड डेटाबेस की चोरी के खिलाफ बीमा

एक बहुत ही दिलचस्प पोस्ट हाल ही में Habré पर प्रकाशित हुई, और विशेष रूप से उस पर टिप्पणियों ने मुझे वर्णन करने के लिए प्रेरित किया, शायद, एकमात्र सममित योजना जो वास्तव में सर्वर से पासवर्ड डेटाबेस की चोरी के खिलाफ बीमा प्रदान करती है - लैम्पपोर्ट हैश चेन। एल्गोरिथ्म वास्तव में अत्यंत सरल और 1981 में लेखक (एल। लामपोर्ट) द्वारा प्रस्तावित है। इसके अलावा, अधिकांश पाठ्यपुस्तकों में इस योजना को पहले से ही "अप्रचलित" कहा जाता है, क्योंकि इसके विकास का उद्देश्य मुख्य रूप से स्थानांतरण चरण के दौरान पासवर्ड अवरोधन के खिलाफ की रक्षा करना था, और बाद में चुनौती-हैंडशेक (सीएचएपी, सीआरएएम) परिवार की योजनाएं इस समस्या को अधिक कुशलता से हल करती हैं। लेकिन लैमपेक स्कीम की दूसरी दिलचस्प संपत्ति को धीरे-धीरे भुला दिया गया है - इसमें सर्वर साइड पर संग्रहीत उपयोगकर्ता प्रमाणीकरण डेटा की गोपनीयता की आवश्यकता नहीं है (एक संपत्ति जो आमतौर पर केवल क्लाइंट प्रमाण पत्र के साथ असममित योजनाओं में निहित है)। आइए देखें कि केवल क्रिप्टोग्राफ़िक हैश फ़ंक्शन का उपयोग करके यह संपत्ति कैसे प्राप्त की जा सकती है।

औपचारिक कार्य विवरण

हम क्रिप्टोग्राफी (एक धमकी मॉडल का निर्माण) के संदर्भ में समस्या का निर्माण करते हैं।
ए) सर्वर डेटा को संग्रहीत करता है जो क्लाइंट को प्रमाणित करने की अनुमति देता है।
बी) इस डेटा का प्रकटीकरण / चोरी एक हमलावर को सर्वर के सामने क्लाइंट को प्रतिरूपण करने की अनुमति नहीं देनी चाहिए।
C) प्रमाणीकरण चरण में क्लाइंट और सर्वर के बीच प्रेषित डेटा का प्रकटीकरण / सुनना (एकाधिक सहित) ("प्रोटोकॉल सुनना") हमलावर को बाद में सफलतापूर्वक इस ग्राहक को प्रतिरूपित करने की अनुमति नहीं देनी चाहिए।
डी) एक सक्रिय पुरुष-में-मध्य हमलावर के खिलाफ सुरक्षा का कार्य निर्धारित नहीं है।
ई) सर्वर को हैक करने के मामले में, हम मानते हैं कि हमलावर केवल गोपनीयता का उल्लंघन करने में सक्षम था, लेकिन प्रमाणीकरण डेटाबेस की अखंडता (अखंडता उल्लंघन के तथ्य को अतिरिक्त नियंत्रण तंत्र द्वारा मॉनिटर नहीं किया जा सकता)।

विधि का मुख्य विचार

यह स्पष्ट है कि प्रमाणीकरण डेटाबेस की चोरी के मामले में, हमलावर के पास सर्वर के रूप में अपने निपटान में बिल्कुल वही जानकारी होती है। और, इसलिए, क्लाइंट की प्रामाणिकता की जांच करने की प्रक्रिया को सर्वर द्वारा इस तरह से किया जाना चाहिए कि वह क्लाइंट की वैधता को सत्यापित कर सके, और इसे स्वयं (क्लाइंट की ओर से बोलते हुए) पास न कर सके। किसी भी डेटा (पासवर्ड, क्रिप्टोग्राम, आदि) की तुलना करके जांचने पर यह संपत्ति हासिल नहीं की जा सकती है। चेक को ग्राहक की क्षमता पर कुछ ऐसा करना चाहिए जो कोई और नहीं कर सकता (सर्वर सहित)। सममित क्रिप्टोग्राफी में, एक क्रिप्टोग्राफ़िक हैश की गणना करने के लिए एकमात्र ऐसा रूपांतरण है।

खैर, अब योजना का सार।

प्रमाणीकरण डेटा सेट करने की प्रक्रिया

1. क्लाइंट और सर्वर नंबर N (रेंज से, 1.000 से 100.000 तक) पर सहमत हैं - यह मान अवर्गीकृत है और इसे केवल हार्ड-कोड किया जा सकता है।
2. ग्राहक बड़े आयाम का एक यादृच्छिक संख्या P (128 बिट या अधिक) का चयन करता है:
   - या तो उपयोगकर्ता के पासवर्ड और सर्वर नाम P = H (पासवर्ड || सर्वरनाम) से एक हैश फ़ंक्शन का उपयोग करके गणना करता है?
   - या तो इसे यादृच्छिक / छद्म आयामी संख्याओं के विश्वसनीय स्रोतों से उत्पन्न करता है और इसे अपनी तरफ से बचाता है (नुकसान ग्राहक स्टेशन के लिए "लिंकिंग" है या टोकन का उपयोग करने की आवश्यकता है)।
3. क्लाइंट नंबर पी पर एच के एन बार-बार क्रिप्टोग्राफिक हैशिंग को करता है और परिणामस्वरूप परिणाम एच (एच (एच (... एच (एच) (पी)))) = एच ^एन (पी) को किसी भी चैनल के माध्यम से सर्वर से संरक्षित किया जाता है ( ध्यान)! पूरे लेख में नोटेशन H ^K (P) का उपयोग हैश फ़ंक्शन के सुपरपोज़िशन (कॉल की पुनरावृत्ति को गुना) करने के लिए किया जाएगा, बजाय इसके K की शक्ति के परिणाम को बढ़ाने के लिए ।
4. सर्वर नंबर 1 के साथ आगामी क्लाइंट प्रमाणीकरण के अनुक्रम संख्या के काउंटर ए को इनिशियलाइज़ करता है।

प्रमाणीकरण की प्रक्रिया

उपयोगकर्ता की प्रामाणिकता सत्यापित करने के लिए प्रत्येक अगली आवश्यकता के लिए:

1. सर्वर आवेदक को नंबर ए भेजता है।
2. क्लाइंट पी (संख्या) पर पी (संख्या) हैशिंग करता है और सर्वर पर परिणामी परिणाम ^एचए (पी) पास करता है।
3. सर्वर एच एच ^एनए (पी) एक बार ए पर संख्या में हैशिंग करता है और संग्रहीत एच एच (पी) के साथ परिणामी परिणाम एच ^ए (एच ^एनए (पी)) की जांच करता है।
4. यदि परिणाम मेल खाता है, तो क्लाइंट को इसकी प्रामाणिकता की सफलतापूर्वक पुष्टि करने के लिए माना जाता है, और सर्वर 1: A = A + 1 द्वारा सफल प्रमाणीकरण के काउंटर को बढ़ाता है, जिससे एक चेन को बाईं ओर चेन में शिफ्ट किया जाता है।

आवश्यक गुणों का प्रमाण

आवश्यकताएं बी) और सी) लैम्पपोर्ट योजना में लागू होने के कारण अनिवार्य रूप से एक में बदल जाती हैं: यदि काउंटर वैल्यू ए है, तो हमलावर के पास एच ^{एन-ए + 1} (पी) की सूची से मानों का कोई भी सेट (संभवत: पूर्ण) शामिल है, एच ^{एन-ए + 2} (पी), ..., एच ^एन (पी) काउंटर ए के लिए सफलतापूर्वक प्रमाणित करने में सक्षम नहीं होना चाहिए, या ए से अधिक किसी अन्य मूल्य के लिए ऐसा है? सबसे पहले, आप देख सकते हैं कि ऊपर की पूरी सूची हमलावर के मान के बराबर है - एच ^{एन-ए + 1} (पी) का बहुत पहला मूल्य (क्योंकि बाकी आसानी से इसकी गणना की जाती है)। क्या एच ^{एन-ए + 1} (पी) का ज्ञान अज्ञात पी के साथ एच ^एनए (पी) की गणना करने का अवसर देता है? इसमें कोई संदेह नहीं है, नहीं, क्योंकि यह कार्य एक क्रिप्टोग्राफिक हैश फ़ंक्शन के प्रोटोटाइप को उसके ज्ञात मूल्य द्वारा खोजने का कार्य है। पर्याप्त रूप से बड़े इनपुट स्पेस के साथ, हैश फंक्शन क्रिप्टैनालिसिस में हालिया प्रगति के बावजूद, इस समस्या का अभी भी उचित मात्रा में कोई समाधान नहीं है।

प्रभावी कार्यान्वयन

इस योजना में एक काफी स्पष्ट सुधार, जो किसी भी तरह से इसकी स्थिरता को प्रभावित नहीं करता है, ए ऑपरेशन की निरंतर जांच के साथ सर्वर ^एन नहीं एच ^एन (पी) मानों पर भंडारण कर रहा है, लेकिन एच ^{एन-ए + 1} (पी) केवल एक हैडर गणना ऑपरेशन से जांच के साथ मूल्यों। : H (H ^NA (P))? एच ^{एन-ए + 1} (पी)। इस विकल्प को प्रत्येक सफल क्लाइंट लॉगिन पर प्रमाणीकरण डेटा क्षेत्र को अपडेट करने की आवश्यकता है, लेकिन काउंटर ए को अभी भी अपडेट करने की आवश्यकता है, इसलिए बहुत कम नकारात्मक प्रभाव पड़ता है, और सकारात्मक सर्वर के सीपीयू पर लोड में तेज कमी है, जैसा कि ए-हैश गणना की आवश्यकता गायब हो जाती है।



उन वर्षों में जब योजना प्रस्तावित की गई थी, हैश फ़ंक्शन के हजारों मूल्यों की गणना को एक बहुत ही कम्प्यूटेशनल रूप से जटिल प्रक्रिया माना जाता था, इसलिए, ग्राहक पक्ष में सुधार का प्रस्ताव किया गया था: एच ^एन (पी) की प्राथमिक गणना की प्रक्रिया में कैशिंग एक निश्चित कदम के साथ। इसने हमें ग्राहक प्रतिक्रिया की गणना में तेजी लाने की अनुमति दी, लेकिन इसकी आवश्यकता थी, जैसे किसी भी कैशिंग, दीर्घकालिक भंडारण के लिए अतिरिक्त संसाधन (इसके अलावा, पासवर्ड पी के समान गोपनीयता आवश्यकताएं उन्हें प्रस्तुत की जानी चाहिए)। आजकल, एक कमजोर पीसी पर भी हैश फ़ंक्शन के 100,000 पुनरावृत्तियों की गणना करने में लगभग एक सेकंड लगता है। इसलिए, इस तरह के कैशिंग को केवल सबसे कमजोर हार्डवेयर प्लेटफार्मों के लिए अनुशंसित किया जा सकता है।

प्रश्न, समस्याएं और समाधान

लामपोर्ट की योजना की मुख्य समस्या, ज़ाहिर है, एक सक्रिय हमलावर ("मैन-इन-द-मिडिल") है। जाहिर है, क्लाइंट के सामने सर्वर प्रमाणीकरण की अनुपस्थिति में, प्रतिक्रिया भेजे जाने से पहले, हमलावर, माना जाता है कि सर्वर की ओर से एक जानबूझकर बड़ा काउंटर वैल्यू 'ए' भेज रहा है, क्लाइंट से मूल्य एच ^{एन-ए '} (पी) प्राप्त कर सकता है और फिर रेंज एच ^एन-ए' से किसी भी मूल्य की गणना कर सकता है ^। (P) ... H ^NA (P)। वर्तमान काउंटर का भंडारण सर्वर की निगरानी के लिए कुछ स्रोतों में क्लाइंट पर एक मूल्य वास्तव में समस्या को हल नहीं करता है, क्योंकि अगर हम एक हमलावर-मध्यस्थ की धमकी को स्वीकार करते हैं, तो वह अभी भी सही ग्राहक पैकेट एचए ^एन (पी) को बाधित करने और दबाने में सक्षम है। ), अपने स्टेशन से पहले से ही इसकी मदद से प्रमाणित करें।

इसी कारण से, इस खतरे के मॉडल में, किसी भी प्रमाणीकरण अनुरोध के लिए काउंटर ए को बढ़ाने के लिए कोई मतलब नहीं है, चाहे वह सफल हो या नहीं, जैसा कि कुछ कार्यान्वयनों में सुझाया गया है। यह योजना एक हमलावर द्वारा काउंटर के थकावट (DoS) का खतरा पैदा करती है और फिर भी एक मध्यस्थ हमलावर के खिलाफ सुरक्षा नहीं करती है। मूल कार्य में स्वयं लेखक असफल प्रयास पर काउंटर को बदलने की अनुशंसा नहीं करता है।

आज, एसएसएल (क्लाइंट के लिए एक तरफ़ा सर्वर प्रमाणीकरण के साथ) दोनों खतरों के खिलाफ इष्टतम सुरक्षा प्रदान कर सकता है। एक बार फिर, मैं ध्यान देता हूं कि "दो-तरफा" एसएसएल क्लाइंट प्रमाण पत्र के साथ सर्वर के सामने अपने प्रमाण पत्र के साथ, निश्चित रूप से, पासवर्ड चोरी की पूरी समस्या को सामान्य रूप से हल करता है। लेकिन यह बड़ी संख्या में ग्राहकों की तैनाती और समर्थन के लिए भारी परिमाण का एक आदेश है। यहां, सभी समस्याओं को एक सक्षम हस्ताक्षरित सर्वर प्रमाणपत्र के साथ "वन-वे" एसएसएल द्वारा ठीक से हल किया जा सकता है, जो क्लाइंट को अगले एच ^के (पी) मूल्यों को केवल एक वैध सर्वर को रिपोर्ट करने की अनुमति देगा।

लामिपेट स्कीम में कुछ समस्याएँ होती हैं जब रिकवरी स्कीम में सर्वर सिस्टम को बैकअप से रिस्टोर करने की स्थिति होती है जब रिकवरी स्कीम 0. से अधिक हो जाती है। इस मामले में, सफल क्लाइंट ऑथेंटिकेशन जो हमलावर द्वारा अनसुना किए गए थे, संभवतः "खो" अवधि से गुजर सकते थे, और काउंटर वैल्यू बैकअप से बहाल हो जाएगी। पहले से देखे गए मान ए के मूल्य को फिर से अनुरोध में सबमिट करने के लिए सर्वर को निर्देशित करें। लैम्पपोर्ट स्वयं बैकअप से वसूली के मामले में घटनाओं की औसत संख्या से ए बढ़ाने का प्रस्ताव करता है। समय के दौरान पहचान प्रणाली कुछ मार्जिन के साथ ऑफ़लाइन है।

initialises

और योजना की अंतिम समस्या: क्या करना है जब प्रमाणीकृत काउंटर ए मान एन के करीब पहुंचता है? इस स्थिति को पुनर्संरचना कहा जाता है। लैम्पपोर्ट के शुरुआती संस्करण में, रीइन्स्टिटलाइज़ेशन में प्रमाणीकरण जानकारी का पूर्ण उत्थान शामिल है, अर्थात क्लाइंट पक्ष पर पी का प्रतिस्थापन और सर्वर साइड पर एच ^एन (पी)। उपयोगकर्ता के पासवर्ड से पी उत्पन्न करने के मामले में, या तो हैश राशि के तहत, सर्वर नाम के अलावा, फिर से दर्ज करना आवश्यक है: rekey_id सुदृढीकरण संख्या: P = H (पासवर्ड || servername || rekey_id), इसे सर्वर पर संग्रहीत करें और प्रत्येक अनुरोध में ग्राहक को सूचित करें। । या, प्रत्येक पुनर्संरचना पर, उपयोगकर्ता पासवर्ड बदलने के लिए और किसी भी तरह पासवर्ड की पूरी गैर-दोहरावता सुनिश्चित करना, जो मुझे एक अधिक कठिन तकनीकी कार्य लगता है। वैसे, अच्छी तरह से ज्ञात पी का उपयोग करके पासवर्ड हमलों से बचाने के लिए, एनटीटी प्रमाणीकरण से पहले कम से कम 1 चरण को फिर से इनिशियलाइज़ करना बुरा नहीं है ताकि क्लाइंट को वैल्यू पी को ओपन चैनल पर नहीं भेजना पड़े।

पिछले 7-8 वर्षों में, सेल्फ-इनिशियलाइज़िंग हैश चेन्स पर कई और आधुनिक काम एक ही बार में प्रकाशित हुए हैं (आप उन्हें "री-इनिशियलाइज़ हैश चेन्स", "अनन्त हैश चेन्स" या "सेल्फ-अपडेटेड हैश चेन्स") खोज कर पा सकते हैं। हालांकि, मैं कहना चाहता हूं कि लैम्परट के विचार की सुंदरता की तुलना में गणित बहुत ही गैर-तुच्छ है, जो शून्य है।

और अंत में, यदि काउंटर प्रमाणीकरण (मूल संस्करण में) के रूप में केवल सफल प्रमाणीकरण के बाद बढ़ता है, और ग्राहकों के पास पर्याप्त कंप्यूटिंग शक्ति है, तो फिर से आरंभीकरण को केवल एन के बराबर सेट करने से बचा जा सकता है, कहते हैं, 100,000 (प्रति वर्ष 10 प्रमाणीकरण पर 30 साल के लिए) यह मुझे सबसे उचित समाधान लगता है।

कुल मिलाकर, लामपोर्ट की योजना असममित ग्राहक प्रमाणीकरण के विकल्प के रूप में लागू करने के लिए काफी व्यवहार्य है और बहुत आसान है, जो आज कुछ अनुचित रूप से भूल गई है।