USB-токены: правила выбора

Юрий Сергеев

Электронные ключи появились давно, но пока не сумели вытеснить стандартную процедуру идентификации по логину и паролю. Это более чем странно, учитывая, что современные USB-токены обеспечивают высокую степень защиты данных, практически неуязвимы перед внешними атаками и в достаточном количестве представлены на российском рынке. Главное, не ошибиться с выбором.

Пароль «устарел»

Идентификация с помощью «логина» и «пароля» — вещь обыденная. Однако, такая схема «распознавания» пользователя системой несколько устарела с точки зрения безопасности и удобства использования. Зачастую, увеличение акцента на защиту информации снижает комфортность контроля доступа для пользователя. Так, пароли созданные в соответствии с предъявляемыми требованиями к сложности (использование букв разного регистра, цифр, знаков препинания и служебных символов, длина минимум 8 символов) тяжелы для запоминания конечному пользователю. Таким образом, главной проблемой становится человеческий фактор.

К проблемам парольной аутентификации можно отнести еще и легкость подбора по словарю (если паролем служит слово или фраза из какого-нибудь языка, даже при условии замены букв на спецсимволы, например, P@ssw0rd), и перебором (особенно коротких паролей.) Также пароль может быть перехвачен или подсмотрен при его вводе либо получен путем применения насилия к его владельцу. Проблемы аутентификации пользователей в информационной системе выявлены очень давно, и уже были предложены различные решения. Современная тенденция — использование двухфакторной аутентификации на основе USB-токенов. В России доля таких устройств занимает доминирующее положение по отношению к смарт-картам и автономным токенам в результате более позднего формирования рынка аппаратных устройств аутентификации и мощной маркетинговой политики компаний-производителей. Основными игроками на Российском рынке USB-ключей (токенов) являются компании Aladdin, Rainbow Technologies, «Актив» совместно с «Анкад», RSA Security, а также Feitian Technologies с ее продуктом ePass.

Сколько стоит современная защита?

Интеллектуальные USB-ключи предназначены для работы в приложениях, к которым предъявляются повышенные требования с точки зрения защиты данных. USB-ключи можно назвать преемниками контактных смарт-карт, они практически повторяют их устройство, но не требуют специальных считывателей, что упрощает их внедрение и уменьшает стоимость. Таким образом, экономическое преимущество при использовании USB-ключей по сравнению со смарт-картами достигается тогда, когда за компьютером работает один пользователь, если же необходимо, чтобы на одной машине работало несколько человек, то выгоднее приобрести один считыватель и несколько смарт-карт, так как стоимость самой карточки ниже стоимости токена. Отметим, что USB-ключи, не выполненные по архитектуре «смарт-карта + карт-ридер», например, ruToken, «Шипка», выполнены на серийном микроконтроллере и программно эмулируют функциональность смарт-карт. Это сильно снижает их безопасность. В частности, они используют внешний чип памяти со всеми вытекающими последствиями (у смарт-карточных токенов память находится внутри чипа смарт-карты, и атаковать ее очень сложно).

Средняя стоимость внедрения систем контроля доступа

Продемонстрируем это на примере продукции Aladdin. Один электронный USB-ключ eToken PRO/32K стоит $49. Смарт-карта eToken PRO/SC обойдется в $23, считыватель смарт-карт для eToken ASEDrive IIIe USB V2 — $40.

Тонкости выбора USB-токенов

USB-токен — это симбиоз считывателя и смарт-карты, только в нем карта впаяна, и ее нельзя поменять. Процесс инсталляции аналогичен установке считывателя, а его подключение/извлечение аналогично подключению/извлечению карты в считыватель. Чтобы начать использовать USB-токен в приложениях, его необходимо отформатировать специальной утилитой. Не все приложения, которые работают с USB-токенами, будут поддерживать именно конкретную модель токена, это необходимо проверить. Зачастую, выбор токена определяется не его качественными характеристиками, а возможностью работы с определенными приложениями или операционными системами. При покупке не стоит руководствоваться размерами памяти токена, маленький размер памяти смарт-карты здесь является преимуществом, поскольку это не позволяет сотрудникам записывать другую конфиденциальную информацию с рабочего компьютера. При покупке комплекта — программа плюс USB-токен — надо убедиться, что вас обеспечат драйверами для USB токена, и выяснить, каким образом будет произведено форматирование токена: самой программой или отдельной утилитой.

Состав USB-ключа

●     Процессор (обычно, RISC-процессор) — управление и обработка данных;

●     Процессор для решения криптографических задач на аппаратном уровне — реализация алгоритмов ГОСТ 28147-89, DES, 3DES, RSA, DSA, MD5, SHA-1 и других криптографических преобразований;

●     USB-контроллер — обеспечение интерфейса с USB-портом компьютера;

●     Оперативная память RAM — хранение изменяемых данных;

●     Перепрограммируемая память EEPROM — хранение ключей шифрования, паролей, сертификатов и других важных данных;

Постоянная память ROM — хранение команд и констант.

Файловая система токена разделяется между несколькими приложениями и службами. Пользователю не нужно знать множество паролей — их запоминает токен. Следует запомнить лишь короткий PIN-код, удостоверяющий пользователя как владельца всех паролей, хранящихся в памяти ключа. После нескольких неудачных попыток ввода PIN-кода процессор «запирает» токен до вмешательства администратора безопасности, поскольку предполагается, что ключ был украден или потерян.

Для обеспечения строгой аутентификации необходимо гарантировать надежность и достоверность принципала (объекта аутентификации — отправитель или получатель), А потому должны использоваться надежные криптографические алгоритмы и продуманные схемы аутентификации. Строгая аутентификация в данном контексте означает, что информация, непосредственно аутентифицирующая пользователя, не выходит за пределы токена, а лишь участвует в криптографических вычислениях, результатом которых будут некоторые последовательности нулей и единиц, расшифровав которые другой принципал абсолютно надежно, точно и достоверно определит отправителя. Именно, поэтому важно покупать модели со встроенным генератором ключей, чтобы такая важная информации не попадала из токена в компьютер. Кроме того, все важные криптографические вычисления по проверке сертификатов должны быть реализованы аппаратно, что также исключает возможность компрометации на уровне компьютерных приложений.

Основные характеристики предлагаемых на рынке продуктов

Перечисленные в таблице модели подходят для построения системы аутентификации на основе открытых ключей (PKI) с использованием сертификатов. Рассмотрим механизм такой аутентификации. Технология PKI построена на использовании двух математически связанных ключей — открытого и секретного (закрытого). С помощью открытого ключа сообщение шифруется, а с помощью секретного расшифровывается, при этом естественно, зная открытый ключ, нельзя получить закрытый. Такие криптографические преобразования реализовываются на основе RSA или DSA. Криптостойкость зашифрованных сообщений обеспечивается неразрешимостью за полиномиальное время двух математических задач: факторизации больших чисел на простые множители (RSA) и дискретного логарифмирования в простом конечном поле (DSA). Важнейшим плюсом, является то, что аутентификационная информация пользователя совсем не передается по сети, а лишь участвует в вычислениях, как на клиентской, так и на серверной стороне, что соответствует принципам строгой аутентификации. По такому принципу строится протокол аутентификации «запрос-ответ» (Handshake Authentication Protocol).

Заметим, что поддержка работы RSA и DSA, в том числе и аппаратная генерация их ключей, с размером ключа 2048 бит является хорошим гарантом безопасности, который в принципе не может быть обеспечен протоколами симметричного шифрования — например, семейство алгоритмов DES. Обычно данные протоколы используются для шифрования трафика с использованием ключа, полученного после аутентификации принципала. Интересной особенностью продуктов ruToken является аппаратная реализация российского стандарта симметричного шифрования ГОСТ 28147-89, к числу достоинств которого можно отнести бесперспективность силовой атаки, эффективность реализации и высокое быстродействие на современных компьютерах.

Компании-производители указывают огромное количество реализованных алгоритмов шифрования/хеширования в своих описаниях к продуктам, однако, большинство из них — алгоритмы хеширования. Они представляют собой односторонние функции и используются для преобразования, например, PIN-кода или другой чувствительной информации для хранения в файловой системе токена, так как из хеша сложно восстановить PIN-код в понятном человеку виде. Таким образом, наличие большого числа алгоритмов хеширования не определяет «качество» токена. Хотя в некоторых случаях хеш-преобразования используются другими алгоритмами в качестве вспомогательных, поэтому стоит сразу определиться, поддержка каких алгоритмов вам необходима в работе информационной системы.

В ряде случаев необходима взаимная аутентификация — взаимная проверка подлинности участников информационного обмена (когда не только сервер проверяет подлинность пользователя, но и наоборот). Протоколы «запрос — ответ» идеально подходят для взаимной аутентификации с некоторым дополнением (такой протокол часто называют «рукопожатием»).

Также, возможно, стоит обращать внимание на наличие государственного сертификата у того или иного продукта. Но, конечно, его отсутствие не говорит о несостоятельности продукта. Все они выполнены в соответствии с международными требованиями и отвечают международным стандартам. Наличие сертификатов скорее привлекательно для госструктур, так как там обязательно использование только лишь сертифицированных средств защиты информации. Возможно, иногда стоит купить более дешевое решение (например, ruToken), но которое будет способно в данном контексте обеспечить необходимый уровень безопасности. Именно поэтому так важна правильная оценка собственных потребностей перед внедрением системы аутентификации на основе USB-токенов.

Базовые возможности токенов:

●     Авторизация пользователей в Microsoft-сетях: вход в домен по предъявлению токена, подключение к терминальному серверу по предъявлению токена, блокирование сессии пользователя после отсоединения токена.

●     Безопасное использование электронной почты: электронная цифровая подпись почтовых сообщений, шифрование почтовых сообщений.

●     Защищенный удаленный доступ к корпоративным ресурсам: безопасное подключение к сетям VPN, безопасная связь с защищенными web-ресурсами.

Использование токена в качестве хранилища различных сертификатов и паролей.

Последнее на что хотелось обратить внимание, это на поддержку программного обеспечения и операционных систем, ведь зачастую, инфраструктура PKI внедряется в сети, давно действующей, где уже сформировался круг необходимых приложений для поддержания бизнес-задач. Так, для работы в Linux-среде лучшими решениями будут ключи iKey и eToken Pro. В действительности стоит обращать внимание на совместимость предлагаемого производителем готового решения с другими продуктами, а также на решения под определенные платформы, что в конечном итоге лишь облегчит как внедрение токенов, так и их использование.