HOTP

HOTP (HMAC-Based One-Time Password Algorithm) — алгоритм защищенной аутентификации с использованием одноразового пароля (One Time Password, OTP). Основан на HMAC (SHA-1). Является алгоритмом односторонней аутентификации, а именно: сервер производит аутентификацию клиента.

История

Алгоритм впервые формально описан командой IETF в декабре 2005.^[1][2] Он стал первым реально успешным проектом Initiative for Open Authentication (OATH).^[3] Алгоритмы генерации одноразовых паролей получили в это время широкую популярность, в связи с резким развитием мобильной индустрии. Требовался надежный алгоритм, простой в плане реализации. В 2008 году HOTP подарил жизнь более сильному алгоритму Time-based One-time Password Algorithm (TOTP), который во многом наследует черты родителя. В сентябре 2010 на основе TOTP был разработан мощный алгоритм аутентификации OATH Challenge-Response Algorithm (OCRA).^[3]

Аналоги и отличия

HOTP генерирует ключ на основе разделяемого секрета и не зависящего от времени счетчика. Поэтому, в отличие от алгоритмов, использующих для вычисления пароля таймер, HOTP защищен от рассинхронизации передающих устройств или слишком большого расстояния между ними (такого расстояния, что ответ от получателя приходит позже, чем истечет время валидности пароля).^[1] Алгоритм так же внес инновации в технологию генерации одноразовых паролей. Стойкая по тем временам хеш-функция SHA-1 сочеталась с нетривиальным решением наличия счетчика событий. Эти черты подняли HOTP на один уровень с такими проверенными временем алгоритмами как S/KEY.^[3]

Принцип работы

Введем обозначения:

• $K$ — Секретный ключ, известный только клиенту и серверу;
• $C$ — Счетчик, длинной 8 байт. Обязательно синхронизирован между сторонами.
• $D$ — Количество цифр в генерируемом пароле. Зависит от реализации.

Общая схема работы :

$HOTP(K,C) = Truncate(HMAC-SHA-1(K,C))$

Подробнее:

Генерируем 20 байт информации:

• HMAC-SHA-1(K,C)

Определенным образом выбираем 4 байта из имеющихся 20:

• Truncate(HMAC-SHA-1(K,C))

Обрезаем сообщение до нужного размера:

• toNumber(Truncate(HMAC-SHA-1(K,C))) mod 10^D

Реализации

Объединение OATH, стандартизовав HOTP, не давало никаких указаний по поводу реализации алгоритма. Напротив, свобода разработчиков позволяет находить все новые решения, стремясь удовлетворить потребности заказчика и внести инновационный вклад в технологию OTP.^[1][2][4]

Распространенную реализацию HOTP на Java можно найти в пакете org.jboss.security.otp, который входит в стандартные библиотеки свободно распространяемого веб-сервера Apache Jboss.

Еще одна реализация на языке Java представлена непосредственно объединением OATH в пакете org.openauthentication.otp.

Можно также упомянуть реализацию - проект OATH Toolkit, библиотека liboath которого позволяет создавать пароли в режиме HOTP и TOTP.^[5]

Большое количество слабо интеллектуальных устройств специально, созданных для генерации паролей или передачи данных с помощью HOTP и TOTP (Feitian,SecuTech,SmartDisplayer,Vasco,Yubico). Алгоритм также используется в домашних сетях для управления периферией с помощью пульта дистанционного управления или мобильного телефона.^[2]

Надежность

Системы защиты, построенные с использованием HOTP, обладают высокой степенью надежности. Они, в большинстве своем, устойчивы к широко распространенным криптографическим атакам.

Атака вида "человек посередине" (Man-in-the-middle). Злоумышленник не может подделать пересылаемое сообщение, так как пароль изменяется достаточно часто. Множество методов криптографического анализа становятся при этом малопригодны. В некоторых реализациях счетчик, используемый для создания пароля, меняет значение после каждой пересылки. Если сообщения зашифрованы с использованием достаточно сильного шифра, то HOTP делает подбор пароля почти невозможным.^[2]

Атака повторного воспроизведения.Здесь успех зависит от конфигурации самой системы. В случае, например, когда используется сервер аутентификации для предоставления прав на вход пользователя, у атакующего возникает ряд проблем. Сервер после каждого приема сообщения увеличивает значение счетчика на единицу. Поэтому элементарная отправка дубликата сообщения не пройдет проверку - сообщение создавалось с помощью одного значения, а проверка производится другим.^[2]

Часто злоумышленнику удается украсть с сервера аутентификации хешированный пользовательский пароль, по которому происходит проверка подлинности. Однако алгоритм для создания пароля использует также счетчик событий. Поскольку начальное значение счетчика выбирается сервером, оно обычно случайное, что затрудняет взлом канала связи даже при наличии у атакующего разделяемого секрета.^[2]

В дополнение

HOTP основан на SHA-1, в которой была найдена коллизионная уязвимость, однако, алгоритм использует только факт случайности числа, посчитанного на её основе, поэтому наличие коллизий непосредственно не влияет на его работу.^[1][4]

Односторонняя аутентификация подразумевает, что клиент по потребности пытается установить связь. После чего сервер отправляет запрос обратно клиенту и проверяет его ответ на подлинность. Модификация алгоритма OCRA позволяет так же и пользователю провести аутентификацию сервера.^[3]

Ссылки

• RFC 4226

• HOTP-Based User Authentication Scheme in Home Networks

Примечания

1. ↑ ^{1 2 3 4} «Algorithm agility and OATH» by Burt Kaliski, RSA Laboratories.May 19, 2005.
2. ↑ ^{1 2 3 4 5 6} «HOTP-Based User Authentication Scheme in Home Networks» by Binod Vaidya, Jong Hyuk Park and Joel J.P.C. Rodrigues. 2009
3. ↑ ^{1 2 3 4} «OATH: yesterday, today, and tomorrow» by Nathan Willis, December 15, 2010.
4. ↑ ^{1 2} «Attacks on SHA-1» by Initiative for Open AuTHentication,March 2, 2005.
5. ↑ «Introducing the OATH Toolkit» by Simon Josefsson, 2011.

См. также

• Time-based One-time Password Algorithm