Ольга Полянская - Инфраструктуры открытых ключей

Для того чтобы гарантировать, что сторонний пользователь С не сможет воспроизвести легитимный запрос пользователя А , сервер должен проверить аутентификаторы, которые он обрабатывал в течение ограниченного промежутка времени, когда происходил сеанс связи с А . В этот интервал времени имя пользователя не должно быть связано с одним и тем же аутентификатором более одного раза.

Для того чтобы пользователь А , в свою очередь, мог аутентифицировать сервер, сервер В увеличивает на единицу значение времени из запроса пользователя А и вновь шифрует его при помощи ключа K AB . Этот шифртекст и является ответом сервера: K AB[время+1] . Пользователь А получает ответ сервера и расшифровывает его ключом K AB . Пользователь А полагается на то, что ЦРК разделил ключ только с тем сервером, для доступа к которому пользователь А запрашивал билет. Если в результате расшифрования ответа сервера В при помощи ключа K AB получается исходное значение даты и времени, увеличенное на единицу, то это означает, что только сервер В мог выполнить это шифрование. Когда взаимная аутентификация завершена, сеансовый ключ может использоваться для обеспечения конфиденциальности или целостности сообщений, которыми обмениваются пользователь А и сервер В .

Система Kerberos - это мощный механизм, поддерживающий взаимную аутентификацию и аутентификацию пользователя на многих удаленных серверах. Пользователь может аутентифицировать себя в открытой сети или проверить идентичность удаленного сервера при помощи того же самого механизма, который используется для подтверждения его собственной идентичности [81].

К сожалению, ЦРК системы Kerberos представляет собой очень привлекательную цель для нападения. Успешная атака на ЦРК создает катастрофические проблемы. Если злоумышленник получает секретный ключ ЦРК , то одновременно получает возможность выдавать себя за любого пользователя. При обнаружении компрометации ЦРК должна быть проделана колоссальная работа по смене всех секретных ключей. И если системные администраторы могут легко изменить секретные ключи серверов, местонахождение которых им известно, то поиск каждого пользователя, чтобы он сформировал новый пароль (на основе которого затем будет сформирован секретный ключ), может потребовать значительных усилий. Для этого случая предлагает решение криптография с открытыми ключами .

Инициализация открытых ключей Kerberos (Kerberos Public Key Initialization - PKIINIT) вносит изменения в процедуру начального обмена с ЦРК , а все остальное оставляет без изменений [70]. В своем запросе пользователь А отправляет сертификат ключа подписи и подписанный открытый ключ . Сертификат ключа подписи пользователя А содержит имя А и открытый ключ , используемый для проверки подлинности цифровых подписей, сгенерированных пользователем А . Открытый ключ будет использоваться для управления ключами; он может быть либо ключом транспортировки ключей ( открытый ключ RSA ) либо ключом согласования ключей ( открытый ключ Диффи-Хэллмана). ЦРК проверяет цифровую подпись, чтобы гарантировать, что открытый ключ принадлежит пользователю А . Проверив его один раз, ЦРК использует этот открытый ключ для подписания сеансового ключа.

Формат ответа ЦРК зависит от типа ключа пользователя А . Если пользователь А использует открытый ключ Диффи-Хэллмана, то ЦРК возвращает его подписанным при помощи открытого ключа Диффи-Хэллмана. Пользователь проверяет цифровую подпись, чтобы убедиться, что ответ принадлежит ЦРК . И пользователь А , и ЦРК вычисляют один и тот же симметричный ключ при помощи алгоритма Диффи-Хеллмана и используют его как сеансовый ключ S A . Пользователь А может использовать и открытый ключ RSA . В этом случае ЦРК генерирует временный симметричный ключ и шифрует его при помощи открытого ключа ( RSA ) пользователя А . Кроме того, ЦРК генерирует и заверяет цифровой подписью второй симметричный ключ, который будет использоваться как сеансовый ключ S A . Затем подписанный ключ S A шифруется при помощи временного ключа и отправляется пользователю А вместе с временным ключом, зашифрованным открытым ключом ( RSA ) пользователя А . Пользователь А может извлечь ключ S A , расшифровав сначала временный ключ при помощи своего секретного ключа ( RSA ), а потом использовав этот временный ключ для окончательного расшифрования подписанного ключа S A . Проверка подписи гарантирует, что сеансовый ключ S A получен от ЦРК .

Без сертификата ЦРК был бы необходим другой механизм аутентификации открытого ключа пользователя А . Связывание имени пользователя А с его открытым ключом подписи позволяет ЦРК аутентифицировать запрос. ЦРК полагается на удостоверяющий центр (УЦ) для подтверждения того, что пользователь А владеет секретным ключом, соответствующим открытому ключу , указанному в сертификате .

Использование в системе Kerberos технологии открытых ключей позволяет ЦРК не хранить секретные ключи пользователей, что значительно снижает риск компрометации. В случае успешной атаки на ЦРК последствия оказываются менее серьезными, так как новые секретные ключи требуются только серверам.

В том случае, когда пользователи имеют сертификаты открытых ключей , необходимость в ЦРК отпадает. Это не означает, что отпадает необходимость в доверии и третьих сторонах; просто доверенной третьей стороной становится УЦ. Однако УЦ не участвует в обмене протоколами, и в отличие от ситуации с ЦРК , если УЦ недоступен, аутентификация по-прежнему может быть выполнена.

Аутентификацию при помощи сертификатов обеспечивают несколько распространенных протоколов, в частности, наиболее известный и широко распространенный протокол Secure Socket Layer (SSL), который применяется практически в каждом web-браузере. Помимо него применяются протоколы Transport Layer Security (TLS) [142], Internet Key Exchange (IKE) [147], S/MIME [169], PGP и Open PGP [149]. Каждый из них немного по-своему использует сертификаты , но основные принципы - одни и те же.

Рис. 2.5. Взаимная аутентификация на базе сертификатов

Рис. 2.5иллюстрирует типичный обмен сообщениями при аутентификации на базе сертификатов , использующий цифровые подписи [70]. Обмен соответствует стандарту аутентификации субъектов на основе криптографии с открытыми ключами [117]. Во многих протоколах предусматривается, что клиент направляет запрос серверу для того, чтобы инициировать аутентификацию. Такой подход, характерный, например, для дополнений аутентификации и шифрования к протоколу Internet File Transfer Protocol, гарантирует, что и пользователь, и сервер поддерживают один и тот же механизм аутентификации. Некоторые протоколы не требуют этого подготовительного шага.