Инфраструктуры открытых ключей - Ольга Полянская

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 SA. 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 SA. Затем подписанный ключ SA шифруется при помощи временного ключа и отправляется пользователю А вместе с временным ключом, зашифрованным открытым ключом ( RSA ) пользователя А. Пользователь А может извлечь ключ SA, расшифровав сначала временный ключ при помощи своего секретного ключа ( RSA ), а потом использовав этот временный ключ для окончательного расшифрования подписанного ключа SA. Проверка подписи гарантирует, что сеансовый ключ SA 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.

Аутентификация при помощи сертификатов

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. 2.5 иллюстрирует 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.

Если сервер В поддерживает метод аутентификации, запрашиваемый пользователем А, то начинается обмен сообщениями. Сообщение Token ID уведомляет о том, что будет выполняться взаимная аутентификация, а также содержит номер версии протокола и идентификатор протокола. Хотя этот идентификатор не обязателен, он намного упрощает процедуру и поэтому обычно используется. Пользователь А ожидает сообщение Token ВА1 от сервера В. Идентификатор протокола в Token ID позволяет пользователю А удостовериться, что сервер В отправляет ожидаемое сообщение. Token ВА1 состоит только из случайного числа ran B, это - своего рода запрос, корректным ответом должна быть цифровая подпись числа ran B. Пользователь А подписывает ответ и отправляет свой сертификат ключа подписи, для того чтобы сервер В при помощи открытого ключа мог выполнить валидацию подписи.

Пользователь А подписывает последовательность из трех элементов: свой запрос ran A, запрос сервера ran B и имя сервера name B. Ran A - это запрос А к серверу В, гарантирующий, что пользователь А подписывает не произвольное сообщение сервера В или другого субъекта, выдающего себя за сервер В. Получив ответ Token АВ от пользователя А, сервер В проверяет, совпадает ли значение ran B с соответствующим значением в сообщении Token ВА1, а по значению name В устанавливает, действительно ли пользователь А желает пройти аутентификацию сервера В. Если какая-либо из проверок дает отрицательный результат, то и аутентификация завершается неудачно. В противном случае сервер В проверяет подлинность сертификата пользователя А и его цифровую подпись, если сертификат и подпись валидны, то аутентификация пользователя А сервером В прошла успешно. Ответ сервера В пользователю А завершает взаимную аутентификацию.

Ответ сервера Token ВА2 состоит из заверенной цифровой подписью последовательности трех элементов: ran A, ran B и name A, где ran A - запрос, сгенерированный А, ran B - исходный запрос сервера В, а name A - имя пользователя А. Получив ответ сервера, пользователь А убеждается, что ran A имеет то же самое значение, что и в сообщении Token АВ, а проверяя значение name A - что сервер В намерен аутентифицировать именно его (пользователя А ). Если какая-либо из проверок дает отрицательный результат, то и аутентификация завершается неудачно. В противном случае пользователь А проверяет подлинность сертификата сервера В и его цифровой подписи. Если они валидны, то пользователь А аутентифицировал сервер В, и взаимная аутентификация выполнена.

Итак, механизмы аутентификации при помощи сертификатов поддерживают аутентификацию в открытой сети, на многих удаленных серверах, и обеспечивают взаимную аутентификацию. В отличие от системы Kerberos. протоколы аутентификации на базе сертификатов не требуют активного участия третьих сторон. Для успешной аутентификации должны быть доступны только пользователь и сервер.

Возможности PKI

Для удовлетворения требований аутентификации в распределенной среде механизмы на базе сертификатов используют криптографию с открытыми ключами. Они созданы на основе многих свойств своих предшественников и добавляют новые возможности. Инфраструктура открытых ключей (PKI) - это современная технология аутентификации, использующая для идентификации субъектов криптографию с открытыми ключами вместе со следующими механизмами:

* механизмом установления доверия на базе определенной модели доверия;

* механизмом присваивания субъектам имен, уникальных в данной среде;

* механизмом распространения информации, характеризующей правильность связывания определенной пары ключей ( открытого и секретного) с определенным именем субъекта в данной среде (такая информация фиксируется и предоставляется центром, которому доверяет верификатор информации) [44].