互聯網場景身份網絡安全認證方法分析

互聯網場景身份網絡安全認證方法分析

互聯網之前的身份認證身份認證是一個古老的話題，從最早的戶籍造冊，到今天的2代身份證或社會保險號碼，“我是誰”或“他是誰”的問題貫穿著人類社會的發(fā)展。身份認證的歷史，是辨識方式演進的歷史。辨識可能是基于個體，如懸賞緝拿畫影圖形，也可能是針對群體，比如兩軍對壘，要身著不同的盔甲以做混戰(zhàn)中的辨識。身份認證的歷史，也是與仿冒和竊取對抗的歷史，從兵符形狀相合到蓋在圣旨上的“皇帝之寶”圖章，都是在與詐符矯詔進行著斗爭。因此，互聯網身份認證，并不是孤立新生的技術，它具有傳統(tǒng)的特點，也具有新生的便利性，同時也帶來了新的困難與挑戰(zhàn)。如果說網絡對身份識別方式的最大挑戰(zhàn)是身份與物理實體的脫離，那么，一個開放的互聯網所帶來的最大挑戰(zhàn)就是身份的虛擬化一般來說，在現實社會中，一個合法公民的身份是唯一的、終身的，但在網絡上并非如此。對于大多數網絡應用，用戶都可以自由擁有多個身份，并可以隨時新建或廢止它們，當然也包括一不小心遺失它們。用戶名/口令最原始的用戶名/口令安全模式，據說出現在1962年MIT的CTSS計算機之上。其中用戶名用來保證虛擬身份唯一，口令則用于保證虛擬身份安全。用戶名一經建立不可改變，而密碼則可以隨時更改。沒有人發(fā)現這其中的革命性意義嗎?身份和憑證被區(qū)分開了，因為與現實世界一樣，身份是不變的，但憑證則可以更新。互聯網身份認證的威脅也與傳統(tǒng)安全要素一脈相承，包括驗證場景的安全性、傳遞通道的安全性、憑據的質量等。第一波威脅傳統(tǒng)的用戶名/口令機制遇到的威脅，多來自其圍繞著早期UNIX系統(tǒng)那種非常明顯的君子時代的痕跡，但回頭來看，這些威脅實際一直演化至今。口令猜測：早期系統(tǒng)可以在低權限條件下實現用戶名列表的獲取，而同時還有默認用戶名和內建賬戶的存在(默認口令可能為空)，這就使口令猜測成為可能。依托某些信息，進行單點的密碼猜解是一直存在的安全威脅，并逐漸推演出，單用戶大密碼檔猜測、多用戶常見密碼猜測和今天的拖庫后的撞庫攻擊。登錄過程嗅探：對于Telnet、FTP這些非常原始的遠程行命令工具來說，其連接場景都不是基于加密協(xié)議的。而HUB設備本身卻基于廣播，Sniffer是非常容易的事情。而今天基于主機在TDI、NDIS等層次的本機Sniffer，基于ARP欺騙的監(jiān)聽，和針對無線信號的各種威脅都顯得更加普遍?？诹钗募淖ト。罕M管早期的UNIX系統(tǒng)進行了基于MD5或DES的加密，但其權限配置經常相對薄弱，其Shadow文件易于抓取，之后就可以進行從容地猜測或者暴力破解，這也可以視為“拖庫攻擊”的雛形。但在1998-2000年，隨著Switch取代HUB提升了Sniffer的實施成本，隨著Server系統(tǒng)的安全性普遍提高，隨著SSL的逐步廣泛應用，安全威脅呈現出走向桌面的趨勢，圍繞著登錄場景的安全構成了對口令安全的第一輪攻擊。登錄場景的安全登錄場景的安全，焦點在于攻擊者通過木馬等手段，對系統(tǒng)輸入和輸出信息的獲取。其中包括KeyLog(鍵盤記錄)、錄屏、遠程控制等手段。攻擊者利用這些手段截取用戶名和口令的輸入過程，從而可以在另一地點冒用身份進行登錄，或者在用戶本機進行非用戶本人的操作。而隨著主流桌面系統(tǒng)日趨復雜，更容易遭到相關手段的威脅，根據不完全整理，上述威脅點如表1所示。從場景安全的角度出發(fā)，安全工作者和應用開發(fā)者想到了很多方法來改善場景安全，除了主機檢查、主機加固和反病毒軟件外，也對登錄過程的安全做了有針對性的嘗試。軟鍵盤：用以對抗Keylog，通過鼠標點擊進行密碼輸入，其主要問題是不能抵御遠程錄屏。加擾：在輸入過程加入擾動和解碼兩部分內容，使原始的Keylog獲取不到真正的鍵盤記錄信息，其主要問題在于擾動和解碼代碼本身難以有效對抗逆向分析，同時攻擊者總能實現更底層的獲取，實現在加擾前或者解碼后獲得真實的信息。前置檢查：用以在登錄過程之間進行安全檢查，包括環(huán)境檢查(一般是針對Keylog的各個掛接點)和病毒檢查兩部分。而病毒檢查有獨立檢查和外調反病毒軟件兩種。對于獨立檢查，由于不能掛載完整的反病毒引擎和庫，一般都采用的是有針對性的小規(guī)則集或者采用云檢測技術。盡管有很多產品，聲稱已經徹底解決了登錄過程的安全問題，但多數安全研究者依然傾向認為，在主機環(huán)境安全無法有得到效保障的前提下，很難實現這樣一種安全登錄方案—其過程是高安全等級的，并能與其他應用良好的兼容。因此，安全工作者開始尋找其他方法，從雙因數的思想出發(fā)，尋覓不依賴于主機場景的安全機制。密?？?矩陣卡密保卡/矩陣卡作為一度在網游保護中普遍應用的產品，顯然是受到了傳統(tǒng)密碼本思路的啟發(fā)。其基本思想是，服務商建立若干組不同的位置+信息數據，每組數據對應唯一ID，這個ID與位置+信息的數據以印刷的方式制成物理介質分發(fā)給用戶，用戶將相關ID與自身賬號建立關聯綁定。之后，服務商則不僅要求用戶登錄過程中輸入用戶名和密碼，亦會要求用戶輸入在該介質上的一些位置信息。這是一種典型的雙因數安全思想。其密鑰分發(fā)通過傳統(tǒng)的銷售渠道來進行，從而不具備在網絡上監(jiān)聽的可能。而其自身又通過了刮刮卡等方式保護ID信息，來避免在分發(fā)渠道中遭遇翻拍記錄等威脅。但該機制很快遭遇到了安全挑戰(zhàn)，那就是所謂的位置累計攻擊。由于用戶登錄場景安全難以保證，每次位置詢問的信息均難以避免不被獲取，特別是為了避免對單個位置信息的猜測式破解，一般該機制都是同時生成多個位置，要求用戶輸入對應信息。因此，攻擊者可以對相關位置信息進行累計。當信息累計到一定程度，攻擊者就可能進行多次登錄試探，當全部位置都落入攻擊者之手，攻擊者就進入系統(tǒng)，取消用戶賬戶與密保/矩陣卡的關聯。這其實反映出了矩陣卡面臨的主要問題，就是其口令空間明顯受到了“工藝”和紙張大小的約束，使其為有限集。為了對抗這種攻擊，服務商只能通過增加張數的方式來增加密碼本的厚度，比如每月一張甚至每周一張。如果我們從傳統(tǒng)密碼學的角度看待這種問題，亦能找到原因。目前只有一種密碼機制具備者理論證明級的安全，那就是一次一密。但這一機制由于受到密碼空間的限制，因此顯然是“偽一次一密”。完全是民用級別的安全性。當然由于成本、易于攜帶等因素，其應用依然十分廣泛。有人認為由于矩陣卡基于印刷技術，因而成本低廉，但實際并非完全如此。與一般印刷不同，任何兩張密?？ǖ膬热荻疾煌?，同時還需要在印刷后準確切割。因此密保卡都需要特制設備印刷。在密?？▌倓偱d起的時期，相關印刷設備均價值百萬。只有在印量足夠大的情況下，相對電子令牌才有成本優(yōu)勢。當然，作為一種頻繁更換的產品，它也為網游廠商創(chuàng)造了一種增值服務的形式。手機動態(tài)口令對采用一次一密思路的體系來說，最大的困難不只在于大量密鑰的生成和管理，如何低成本安全地傳遞密鑰也是關鍵。在PKI體系中，公鑰算法被作為在同一個信道下可以實施安全會話密鑰傳遞的方案。但落實到目前的節(jié)點安全場景來看，無論是PrivateKey本身，還是用以保護它的Passphrase，都可能被入侵者非常容易地獲取。因此，PKI除非依托專用硬件，保證PrivateKey不被獲取，否則在解決登錄場景不安全條件下的登錄安全的問題方面，并無優(yōu)勢可言。由于手機的普及，使用文字短信作為動態(tài)口令分發(fā)的方法，成為一種可行的方案。它的優(yōu)點是不需要增加其他動態(tài)口令設備的成本，而只依托現有電信服務就可以解決問題。但這樣的問題，也是明顯的：第一，如果短信有一定滯后，用戶等待的體驗并不理想，開玩笑地說，手機動態(tài)口令最普遍的場景是運營商的網上營業(yè)廳，因為只有運營商能保證自己的短信及時到達;第二，對GSM網絡來說，其監(jiān)聽成本日趨低廉，在定向攻擊中，采用GSM動態(tài)口令的安全性，可能反而不如PC+靜態(tài)口令安全。第三，相對更大而更尷尬的問題出在手機上，傳統(tǒng)手機的安全性在一定程度上來自于其簡單。當它不再是那個只能進行語音通話和文字短信的無線終端，而變成一個掌上平臺，當各種木馬開始捆綁進入官方和非官方的AppStore或電子市場，當越來越多的預裝和復制的應用難以確定其安全性和真實來源時，手機安全性已經明顯呈現出比PC更差的趨勢。動態(tài)口令卡/令牌/電子密保能否建立一種機制，既能保證動態(tài)口令的一次性，同時又不產生密鑰傳遞的成本呢?如果動態(tài)口令的體驗能不依賴于第二信道的實時性，就更為理想。這就要求，在服務器和登錄者之間或者存在一個巨大的共有碼表，或者擁有一個具有隨時一致的元素。顯然，后者最理想的，就是時間。為此，基于隨機數種子+時間的動態(tài)口令/令牌機制產生了，其工作機理為，服務商為用戶分發(fā)一個帶有口令生成機制+顯示屏的電子設備。該設備在交付給用戶時完成初始化，生成用于與時間結合生成動態(tài)口令的唯一參數，該參數在服務端保存，從而完成一個依賴于時鐘的動態(tài)口令機制。有趣的是，這樣一個動態(tài)口令機制在歷史上依然出現過問題。由于考慮到時鐘誤差、用戶操作時間等因素，這個機制必須能保證在一個較短時差之內(默認一般為五分鐘)的登錄有效，而攻擊者則利用某廠商設計上的疏漏，即允許五分鐘之內采用相同憑據重復登錄，來獲取用戶輸入內容，之后登錄進去取消與動態(tài)口令卡的關聯，或者竊取用戶虛擬物品、修改密碼等。這是一個有趣的違反基本原則的設計案例，動態(tài)口令卡的設計初衷是保證登錄憑據向一次一密的思想靠攏，具有一次性，但這種問題卻明顯違背了這一原則。動態(tài)口令卡的安全性遇到的最大危機是2011年RSA公司被入侵后，計劃召回全球超過3000萬個電子令牌。USBKEYUSBKEY顯然是從加強場景安全的角度來入手的。它利用了USB接口設備內置的算法芯片，實現對數字的加密和簽名，通過電路控制，確保憑證不可被遠程獲取。攻擊者即使獲得了用戶名和密碼，也無法在其他位置登錄。USBKEY目前的主要問題是，攻擊者可能是通過遠程控制在被害者主機上進行操作的，而此時對于USBKEY體系來說，則無能為力。這一問題不僅對USBKEY存在，在用戶已經完成登錄過程的情況下，遠端系統(tǒng)都無法識別出操作來自用戶還是來自Backdoor。而我們必須嚴肅指出的是，目前最大的風險是一部分USBKEY并不是真正的帶有加密芯片的設備，而是所謂的隱藏數據U盤，但這種偽安全沒有得到足夠的揭露和警示。生物識別在傳統(tǒng)的物理安全領域，無論我們是否情愿，都不得不遇到一些生物識別的場景。比如我們在辦理某些國家簽證時，必須留下掌紋;有很多單位使用指紋打卡;電影里那些要害部門更是使用虹膜作為入門憑證。生物識別的最大意義，在于其與實體身份先天具備的不可脫離的對應關系。從這個意義上，生物識別與互聯網基本匿名原則存在某些對立。但包括Fackbook等互聯網巨頭在內，也莫不對臉部識別興趣十足。對生物識別的崇尚和批判，在安全領域一直都沒有停止過。一些反對者認為，至少對于臉部識別和指紋識別來說，這是更容易在完全無知覺、也無法追溯條件下套取的憑據。這比傳統(tǒng)口令只在輸入過程中才有被Keylog或者Sniffer的風險相比，要高得多。當然，復制這些憑據的成本自然也高得多，無論是制作指模，還是對面部的3D打印。而我認為，生物識別技術不適用于互聯網場景的最關鍵原因，在于它是一種可能被獲取，但卻不可廢止的憑據。我們只有兩個虹膜、兩個掌紋和十個指紋，而這使生物識別與上述任何一種安全機制相比，都處于明顯的劣勢。傳統(tǒng)的物理安全場景，基本保證了我們的指紋打卡機、虹膜檢驗儀是可靠的(即使只生成簽名數據，不保留原始數據)的，但如果這些手段泛化到一般性的應用，則這種保障就不復存在。而同時，由于生物識別是在高等級的安全部門普遍采用的，如果互聯網普遍使用，也就加大了敏感人員的個人生物信息被通過釣魚等方式獲取的風險。當然，虹膜、骨像等認證基本不太可能出現在互聯網的日常應用中，而盡管一些筆記本本身已經默認帶有指紋識別，但攝像頭肯定是最普適的生物識別設備。因此，臉部識別的爭論和博弈，就會成為焦點。但實際上，露一面就上網，或者像刷一下指紋就進電腦一樣，其實就是一個登錄過程的Agent，充其量是解決了方便性問題而已。如果真的采用這個信息完成登錄過程，那么無疑還是要生成相關的簽名數據傳遞過去，只要有這個生成和傳遞過程，就有被獲取的可能，因此并不需要用3D打印再造一張臉，只要實現一個簽名數據的重放即可。巨頭們真正對臉部識別感興趣的原因，絕不是其安全性，而是其巨大商業(yè)圖謀。當圖像識別出登錄者臉上的雀斑時，就能定向投放祛斑霜的廣告，這是多么精準的投放!尾聲安全威脅就像一個永遠不能被抓獲的流竄犯，只能被我們趕來趕去，當我們認為隨著動態(tài)口令卡、USBKEY等的廣泛使用，基于PC的關鍵性互聯網業(yè)務安全開始獲得一定保障時，安全威脅仿佛又轉入到了對Server端的威脅。而同時在終端上我們亦無法解決一切問題，盡管登錄過程已經有了保護，但信息交互的全程并不是僅靠加密就能保護的。五年前，當我們分析一個并不盜號的網銀木馬時，驚詫地發(fā)現，它就是截獲用戶轉款操作，把目標賬戶改為預設的賬戶。顯然這是上述任何機制都不能絕對解決的問題，即使USBKEY是基于公鑰簽名算法的，也無法判定讓其簽名的數據是否合