लॉगिन और पासवर्ड दर्ज किए बिना क्लाइंट और सर्वर के बीच सुरक्षित प्रमाणीकरण

हाल ही में, एक वितरित ट्रैफ़िक विश्लेषक विकसित करते समय, मुझे एक क्लाइंट और सर्वर के बीच एक प्रमाणीकरण प्रणाली डिजाइन करने का कार्य मिला। इसके अलावा, दो अलग-अलग स्थितियों के लिए एक सिस्टम डिजाइन करना आवश्यक था:

• जब ग्राहक और सर्वर एक विश्वसनीय (स्थानीय) नेटवर्क में संचार करते हैं;
• क्लाइंट और सर्वर एक वैश्विक, असुरक्षित नेटवर्क पर संवाद करते हैं।

अंतर यह है कि जब क्लाइंट और सर्वर स्थानीय नेटवर्क के माध्यम से बातचीत करते हैं, तो सिस्टम को डिजाइन करते समय, बाहर से घुसपैठ की धमकियों को समाप्त कर दिया जाता है (आपके बगल में बैठे हैकर का खतरा, आपके कंप्यूटर पर आपके ट्रैफ़िक को पुनर्निर्देशित करके, कम से कम कर दिया गया था)। इसके अलावा, स्थानीय नेटवर्क पर क्लाइंट और सर्वर के इंटरैक्शन का मतलब है कि क्लाइंट और सर्वर के पास इंटरनेट एक्सेस नहीं है या वांछनीय नहीं है, अर्थात, प्रमाणीकरण अधिकारियों तक कोई पहुंच भी नहीं है, और परिणामस्वरूप, सार्वजनिक कुंजी के साथ प्रमाणीकरण का पूरी तरह से उपयोग करना असंभव है।

एक स्थानीय नेटवर्क के विपरीत, जहां एक हमले का संचालन करने के लिए, एक हमलावर को किसी तरह से इसे कनेक्ट करने की आवश्यकता होती है (और अगर इस तरह की प्रणाली को अच्छे सिस्टम प्रशासक द्वारा प्रबंधित किया जाता है, तो यह काफी समस्याग्रस्त है), जब एक क्लाइंट और सर्वर एक असुरक्षित नेटवर्क के माध्यम से बातचीत करते हैं, तो आप यह सुनिश्चित नहीं कर सकते हैं कि कोई भी नहीं यातायात के लिए सुनता है। इसलिए, यहां एक प्रमाणीकरण एल्गोरिथ्म की आवश्यकता है, जो स्थानीय नेटवर्क में बातचीत के लिए एल्गोरिदम से भिन्न है।


इसके अलावा, प्रमाणीकरण प्रणाली पर कुछ अतिरिक्त प्रतिबंध लगाए गए थे।
सामान्य तौर पर, सीमाओं को निम्नानुसार वर्णित किया जा सकता है:

• क्लाइंट और सर्वर के बीच यातायात का मजबूत एन्क्रिप्शन आवश्यक है;
• क्लाइंट को कंप्यूटर पर इंस्टॉलेशन के तुरंत बाद काम करना चाहिए, उपयोगकर्ता से पासवर्ड मांगे बिना। यही है, कर्मचारी को अपने कंप्यूटर पर स्थापित ऐसे ग्राहक के अस्तित्व के बारे में जानने की आवश्यकता नहीं है। क्लाइंट के लिए सभी सेटिंग्स सर्वर से आती हैं, और क्लाइंट, बदले में एन्क्रिप्टेड ट्रैफ़िक भेजने के लिए बस उनकी पहचान की पुष्टि करने में सक्षम होना चाहिए;
• यदि जिज्ञासु कर्मचारियों को किसी भी ग्राहक और उसकी गुप्त कुंजी तक पहुंच प्राप्त होती है, तो वह जो अधिकतम कर सकता है, वह संदेशों को केवल एक निश्चित अवधि के लिए डिक्रिप्ट करता है, जिसके लिए यह कुंजी बनाई गई थी। यही है, आगे की गोपनीयता (भविष्य के संदेशों की गोपनीयता) और पिछड़ी गोपनीयता (अतीत के संदेशों की गोपनीयता) आंशिक रूप से सुनिश्चित की जाती हैं;
• यदि कर्मचारी बिना जरूरत के स्थानीय कंप्यूटरों पर क्लाइंट स्थापित करना शुरू करते हैं, तो यह महत्वपूर्ण नहीं होगा, क्योंकि क्लाइंट के पास सर्वर को बाधित करने या एन्क्रिप्टेड डेटा तक पहुंच प्राप्त करने की क्षमता नहीं है। इसके अलावा, सर्वर ऐसे ग्राहकों को प्रतिबंधित कर सकता है।

इन सीमाओं के आधार पर, निम्नलिखित प्रोटोकॉल और एल्गोरिदम चुने गए:

• स्थानीय नेटवर्क में प्रमाणीकरण के लिए, एचएमएसी का उपयोग करके एक साझा गुप्त कुंजी के आधार पर, एक प्रमाणीकरण प्रोटोकॉल का उपयोग किया जाता है, और एक साझा गुप्त कुंजी की पीढ़ी के लिए - डिफी-हेलमैन एल्गोरिथ्म (मैं यहां एल्गोरिथ्म के बारे में नहीं लिखूंगा, क्योंकि कई विस्तृत लेख पहले से ही हैबर पर मौजूद हैं। उसके बारे में)।
• एक असुरक्षित नेटवर्क में एक क्लाइंट और सर्वर के बीच प्रमाणीकरण के लिए, आरएसए एल्गोरिथ्म का उपयोग करके सार्वजनिक कुंजी एन्क्रिप्शन का उपयोग करके प्रमाणीकरण प्रोटोकॉल का उपयोग करना है (आप विकिपीडिया पर आरएसए को देख सकते हैं)।

साझा निजी कुंजी प्रमाणीकरण HMAC का उपयोग करना

इस प्रकार के प्रमाणीकरण का अर्थ है कि क्लाइंट और सर्वर के पास कुछ गुप्त कुंजी है जो उनमें से केवल दो को पता है। हमने डिफी-हेलमैन एल्गोरिथम का उपयोग करके इस तरह की एक कुंजी उत्पन्न की।

HMAC (हैश-आधारित संदेश प्रमाणीकरण कोड, संदेश पहचान हैश कोड के लिए संक्षिप्त)। यही है, यह एक तंत्र है जो गुप्त कुंजी के साथ संयोजन में क्रिप्टोग्राफिक हैश फ़ंक्शन का उपयोग करता है।

प्रोटोकॉल प्रमाणीकरण अनुक्रम निम्नानुसार है:



एनईपी, एनयूवी - क्लाइंट और सर्वर द्वारा 128 बिट संख्या को अलग से चुना गया;
के, सी - क्लाइंट और सर्वर पहचानकर्ता (उदाहरण के लिए, आईपी पता);
HMAC - संदेश पहचान के लिए हैश कोड;
Ks साझा गुप्त कुंजी है।

पहले चरण में, क्लाइंट सर्वर पर एक बेतरतीब ढंग से चयनित नंबर भेजता है ताकि यह उनके लिए एक सामान्य कुंजी के साथ एन्क्रिप्ट कर सके, और इस तरह यह पुष्टि करता है कि यह वास्तव में एक सर्वर है, और हमलावर नहीं है जो इसे होने का दिखावा करता है (हालांकि जैसा कि हम बाद में देखेंगे, हमारे उदाहरण में इस संख्या को एन्क्रिप्ट नहीं किया गया है, लेकिन अन्य डेटा के साथ एक हैश में परिवर्तित किया गया है, जो प्रक्रिया के सार को नहीं बदलता है)।

दूसरे चरण में, सर्वर क्लाइंट को एक रैंडम नंबर एनयूडी भेजता है, साथ ही एचएमएसी फ़ंक्शन का उपयोग करके मूल्यों एनईपी, एनयूवी, एमओ, एचडी और एमओएएस द्वारा बनाई गई एचएमएसी हैश। क्योंकि चूँकि क्लाइंट Nk, Nc, K, C और Ks को जानता है, इसलिए वह अपना HMAC हैश बना सकता है और इसकी तुलना सर्वर से आने वाले से कर सकता है। यदि हैश मैच होता है, तो सर्वर वह है जो यह होने का दावा करता है। उसी समय, एक हमलावर एचएमएसी हैश (एनईपी, एनयूवी, एमओ, एचडी, एमओएस) उत्पन्न नहीं कर सकता था, क्योंकि कम से कम उसे गुप्त कुंजी Ks को नहीं जानना चाहिए।

तीसरे चरण में, उनकी "पहचान" की पुष्टि करने के लिए ग्राहक की बारी थी। दूसरे चरण के साथ सादृश्य द्वारा प्रक्रिया को अंजाम दिया जाता है।

सार्वजनिक कुंजी एन्क्रिप्शन का उपयोग करके प्रमाणीकरण

इस प्रकार के प्रमाणीकरण का उपयोग तब किया जाता है जब क्लाइंट और सर्वर दोनों के पास प्रमाण पत्र होते हैं। इस प्रकार के प्रमाणीकरण के लिए चरणों का क्रम नीचे दिखाया गया है।



एनईपी, एनयूवी - क्लाइंट और सर्वर द्वारा 128 बिट संख्या को अलग से चुना गया;
के, सी - क्लाइंट और सर्वर पहचानकर्ता (उदाहरण के लिए, आईपी पता);
Ks साझा गुप्त कुंजी है;
क्रमशः, सर्वर और क्लाइंट की सार्वजनिक इकाइयां, जो प्रमाण पत्र के रूप में प्रेषित की जाती हैं।

सबसे पहले, क्लाइंट सर्टिफिकेशन अथॉरिटी से सर्वर (ईके) की सार्वजनिक कुंजी का अनुरोध करता है। फिर यह इसे बेतरतीब ढंग से चयनित संख्या और उसके पहचानकर्ता (चरण 3) के साथ संलग्न करता है। केवल एक वास्तविक सर्वर इस संदेश को डिक्रिप्ट कर सकता है। इसलिए, सर्वर, इस संदेश को प्राप्त करता है, इसे डिक्रिप्ट करता है और क्लाइंट की सार्वजनिक कुंजी (जो इसे प्रमाणीकरण प्राधिकरण से प्राप्त होता है) के साथ एक यादृच्छिक क्लाइंट नंबर, इसकी यादृच्छिक संख्या और एक साझा गुप्त कुंजी (चरण 6) को एन्क्रिप्ट करता है। इसके अलावा, यदि ग्राहक वह है जो वह दावा करता है, तो सर्वर संदेश को डिक्रिप्ट करता है, साझा गुप्त कुंजी का पता लगाता है, और यह पुष्टि करने के लिए कि वह सर्वर संदेश को डिक्रिप्ट करने में सक्षम है, बेतरतीब ढंग से सर्वर को नंबर एनसी भेजता है, इसे साझा गुप्त कुंजी (चरण 7) के साथ एन्क्रिप्ट करता है।

प्रमाणीकरण प्रणाली को डिज़ाइन करते समय, मानक प्रोटोकॉल के विपरीत, यह मान लिया जाता है कि ग्राहकों के पास स्वयं का प्रमाणपत्र नहीं होगा, लेकिन वे सर्वर पर अपनी सार्वजनिक कुंजी भेज देंगे, इसे प्रमाणपत्र का उपयोग करके प्राप्त सर्वर की सार्वजनिक कुंजी के साथ एन्क्रिप्ट कर देंगे। यह प्रत्येक ग्राहक के लिए कई प्रमाण पत्र प्राप्त करने की आवश्यकता से बच जाएगा, जो इस ग्राहक के उपयोगकर्ता को उसकी सेटिंग्स से विचलित होने की आवश्यकता होगी, जो सिस्टम की सीमाओं के विपरीत है।



एक यादृच्छिक समय (Tk) के बाद साझा गुप्त कुंजी (Ks) को बदलकर अतिरिक्त सुरक्षा प्रदान की जाती है। इसके बारे में और अधिक पढ़ें "हमलों के खिलाफ सुरक्षा के लिए सिस्टम विश्लेषण"

ऑथेंटिकेशन सिस्टम एलगोरिदम

इसके अलावा, फ्लोचार्ट का उपयोग करके कनेक्शन स्थापित करने के सभी चरणों का वर्णन किया गया है।

ग्राहक पक्ष पर प्रमाणीकरण प्रणाली का एल्गोरिथ्म इस प्रकार है:



सर्वर की ओर से:



सफल प्रमाणीकरण के बाद, आप एन्क्रिप्टेड ट्रैफ़िक भेज सकते हैं। यह माना जाता है कि केएस निजी कुंजी का उपयोग करके एईएस एल्गोरिथ्म का उपयोग करके ट्रैफ़िक को एन्क्रिप्ट किया जाएगा। क्यों एईएस? क्योंकि यह आज तक का सबसे अच्छा सममित एन्क्रिप्शन एल्गोरिथम है। आप इंटरनेट पर इसके बारे में अधिक जान सकते हैं।

हमलों के खिलाफ सुरक्षा के लिए सिस्टम विश्लेषण

अगला, मैंने विभिन्न स्थितियों का अनुकरण किया जो उनके लिए सिस्टम के प्रतिरोध का विश्लेषण और विश्लेषण कर सकती हैं।

डिफ-हेलमैन एलगोरिदम वल्नरेबिलिटी टू एमआइटीएम अटैक्स

यह शायद इस एल्गोरिथ्म का मुख्य दोष है। यदि हम मानते हैं कि हमलावर क्लाइंट को सर्वर, और क्लाइंट को सर्वर (उदाहरण के लिए, एआरपी-स्पूफिंग का उपयोग करके) को लागू करता है, तो सभी ट्रैफ़िक हमलावर के माध्यम से जाएगा।



आप केवल नेटवर्क आर्किटेक्चर और उद्यम के सूचना सुरक्षा नियमों को ध्यान से सोचकर इस तरह के हमले से खुद की रक्षा कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, आप एआरपी-स्पूफिंग और इसी तरह के हमलों का पता लगाने के लिए सॉफ़्टवेयर स्थापित कर सकते हैं।

क्लाइंट को सर्वर से अनावश्यक रूप से कनेक्ट करना

अगर कोई हमारे विश्लेषक का ग्राहक प्राप्त करता है तो क्या हो सकता है?
एक ओर, क्योंकि सर्वर क्लाइंट (केवल आदेशों) को कोई महत्वपूर्ण जानकारी प्रसारित नहीं करता है, और क्लाइंट, किसी भी तरह से सर्वर के महत्वपूर्ण डेटा तक नहीं पहुंच सकता है और केवल ट्रैफ़िक भेजता है, इससे कोई गंभीर असुविधा नहीं होगी।



केवल एक चीज जो असुविधा का कारण बन सकती है वह यह है कि सर्वर डेटाबेस में अशांति बढ़ सकती है, लेकिन नेटवर्क से अनावश्यक क्लाइंट को डिस्कनेक्ट करने के लिए सर्वर और प्रशासक की चिंता है (क्योंकि डेटाबेस को भरने में बहुत समय लगता है)।

दूसरी ओर, ग्राहक एक साझा कुंजी स्थापित करने के लिए बहुत सारे अनुरोध भेजकर, फिर प्राप्त कुंजी को हटाकर एक गुप्त कुंजी के लिए एक नया अनुरोध भेजकर डीओएस हमले का शुभारंभ कर सकता है।



यहाँ आप बस कुछ समय के लिए ऐसे ग्राहकों पर प्रतिबंध लगा सकते हैं। इसके अलावा, ग्राहक गुप्त कुंजी के अद्यतन को आरंभ नहीं कर सकता है। साझा गुप्त कुंजी की अवधि जानने वाला केवल वही सर्वर है। और केवल वह साझा गुप्त कुंजी को अपडेट करने के लिए अनुरोध भेज सकता है।

एक हमलावर को ग्राहक की निजी कुंजी और उस ग्राहक का ट्रैफ़िक प्राप्त होता है

इस स्थिति में, यह माना जाता है कि हमलावर ने गुप्त कुंजी और क्लाइंट ट्रैफ़िक प्राप्त किया था।



मी - नेटवर्क पैकेट (संदेश), जो एक गुप्त कुंजी के साथ एन्क्रिप्ट किया गया है।

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, एक विश्वसनीय क्षेत्र में एक एजेंट और सर्वर के बीच एक साझा गुप्त कुंजी की स्थापना डिफी-हेलमैन एल्गोरिथ्म का उपयोग करके होती है। मानक डिफी-हेलमैन के विपरीत, मेरे मामले में यह यादृच्छिक समय के बाद साझा कुंजी (केएस) को बदलने के लिए माना जाता है, जो समय अंतराल (तमिन, टीमैक्स) पर निहित होता है, जहां आवेदन के सर्वर साइड की सेटिंग्स में तमिन और टीमैक्स सेट होते हैं।

यह विधि आंशिक रूप से आगे की गोपनीयता (भविष्य के संदेशों की गोपनीयता) और पिछड़ी गोपनीयता (पिछले संदेशों की गोपनीयता) की अनुमति देती है। यही है, अगर हम मानते हैं कि उद्यम के अंदर घुसपैठ करने वाले ने पहले से ट्रैफ़िक रिकॉर्ड किया है, और साथ ही वह वर्तमान साझा गुप्त कुंजी Ks (i) प्राप्त करने में सक्षम था, तो वह केवल ऐसे ट्रैफ़िक को डिक्रिप्ट कर पाएगा जो अंतराल पर प्रसारित किया गया था (Tmin (i), Tmax ( i)), जहां मैं उत्पन्न साझा गुप्त कुंजी की वर्तमान संख्या है।

निष्कर्ष

इस लेख में प्रसिद्ध प्रमाणीकरण प्रोटोकॉल के आधार पर एक प्रमाणीकरण प्रणाली के डिजाइन का वर्णन किया गया है। HMAC का उपयोग करके एक साझा रहस्य पर आधारित प्रमाणीकरण प्रोटोकॉल का संक्षिप्त विवरण और सार्वजनिक कुंजी एन्क्रिप्शन का उपयोग करके एक प्रमाणीकरण प्रोटोकॉल प्रदान किया गया था।
अंत में, कंप्यूटर हमलों के लिए डिज़ाइन किए गए सिस्टम की संवेदनशीलता की एक संक्षिप्त विश्लेषण किया गया था।

PS मुझे टिप्पणियों, सुधारों और तर्कपूर्ण आलोचना की खुशी होगी।