Тепер розглянемо детально, як функції інтерфейсу CryptoAPI викликають бібліотеки конкретного криптопровайдера. Кожен криптопровайдер має своє власне ім‘я та тип. Його ім‘я – просто рядок, за допомогою якого система його ідентифікує. Так, базовий криптопровайдер Microsoft має назву Microsoft Base Cryptographic Provider v1.0. Тип криптопровайдера – ціле число (у нотації С – DWORD), значення якого ідентифікує набір криптографічних алгоритмів, що підтримуються. Криптопровайдер Microsoft має тип 1, цей тип провайдера реалізує в якості алгоритмів цифрового підпису та обміну ключів алгоритм RSA. Інший базовий криптопровайдер Microsoft, "Microsoft Base DSS and Diffie-Hellman Cryptographic Provider", має тип 13. Цей тип криптопровайдера реалізує алгоритм цифрового підпису DSS, а в якості алгоритму обміну ключами – протокол Діффі-Хелмана.
Отже, для роботи з набором криптопровайдерами у системному реєстрі міститься список імен усіх криптопровайдерів. З кожним ім‘ям пов‘язаний тип криптопровайдера та ім‘я бібліотеки, яка реалізує його алгоритми.
Окрім цього в системі міститься інформація про те, який криптопровайдер треба застосовувати, якщо користувач явно не вказав конкретне його ім‘я, лише визначивши тип провайдера. Такий криптопровайдер називають провайдером за замовчуванням для заданого типу. Наприклад, для типу 1 провайдером за замовчуванням є Microsoft Base Cryptographic Provider v1.0, а для типу 13 - Microsoft Base DSS and Diffie-Hellman Cryptographic Provider. Для визначення криптопровайдерів за замовчуванням використовують функцію CryptGetDefaultProvider, а для зміни цього параметру – функції CryptSetProvider або CryptSetProviderEx. Функції дозволяють встановити провайдера за замовчуванням як для поточного користувача, так і для системи в цілому (усіх користувачів). Ці параметри зберігаються у вулику реєстру HKEY_LOCAL_MACHINE. Параметри, встановлені для поточного користувача, мають пріоритет над параметрами, встановленими для усієї системи, та зберігаються у вулику реєстру HKEY_CURRENT_USER. Якщо параметри для поточного користувача відсутні, застосовуються загальносистемні.
Тепер розглянемо, яким чином користувач починає працювати з конкретним криптопровайдером, і як система викликає конкретну бібліотеку, що відповідає обраному криптопровайдеру.
Принцип захисту за допомогою PIN ґрунтується на тому факті, що ніхто, окрім власника картки, не знає цього коду. Тому вимоги до PIN такі:
- він не повинен зберігатися у відкритому вигляді;
- PIN не можна отримати на основі інформації на магнітній стрічці або бази даних.
Зазвичай, PIN - це 4-значне число, але зараз зустрічаються і 5-значні PIN-коди.
Загрози безпеці інформації з боку шахраїв призвело до необхідності введення додаткової аутентифікації карток відносно платіжної системи, так званого числа перевірки картки (Card Verification Value). CVV – це складна для обчислення послідовність цифр, яка створюється зашифруванням певної інформації. CVV записано на магнітну стрічку картки, так що збирання візуальної інформації про власника картки та власне про картку нічого зловмисникові не дає.
Для утворення CVV комбінуються статичні дані, наприклад, номер рахунку, тричі шифрується на ключах Card Verification. З утвореного результату обираються цифри для створення CVV та записуються на магнітну стрічку.
Отже, CVV надає додатковий рівень захисту картки від підробки. Треба мати на увазі, однак, що цей спосіб не захищає від такої атаки, як збирання даних про картки за допомогою фальшивих банкоматів.
Існує ще один варіант CVV - CVV2, який використовується для авторизації телефоном. Він розраховується приблизно за таким самим алгоритмом, як і CVV, а результат друкується на звороті картки. Ці цифри можуть запитувати при виконанні трансакцій по телефону для перевірки легітимності операції.
Для підтримки PIN виконуються такі обчислення:
- Генерується 4-значне число - це PIN;
- PIN комбінується з іншою інформацією, наприклад, з номером рахунку, щоб створити блок даних для процесу шифрування;
- Цей блок тричі шифрується на робочих ключах PIN;
- З отриманого результату обираються деякі цифри. Вони і є Pin Verification Value (Число Перевірки PIN) або Pin Offset (Зміщення PIN);
- Зміщення PIN зберігається;
- Друкується захищений конверт з PIN;
- Пам’ять очищується нулями, щоби приховати усі сліди існування PIN.
На цьому етапі єдине місце, де знаходиться відкрите значення PIN – це конверт, а сам PIN не можна отримати зі зміщення PIN.
Коли картка використовується, власник вводить PIN-код, а зміщення обчислюється та порівнюється з тим, що зберігається у базі даних комп’ютера. Отже і у цьому разі PIN-код не передається мережами у відкритому вигляді.
Ще раз підкреслюємо, що зміщення складається з цифр, які вибрано з шифрованих даних. Зазвичай це 4-6 цифр, знаючи які неможливо відновити власне PIN.
Робота з певним провайдером починається з виклику функції CryptAcquireContext, де користувач визначає тип потрібного криптопровайдера, його назву та назву робочого ключового контейнера. В результаті роботи функція повертає користувачу дескриптор криптопровайдера (handle), за допомогою якого користувач в подальшому буде звертатися до нього та передавати його у процедури для виконання усіх необхідних криптографічних операцій.
Детальний опис контексту роботи з криптопровайдерами та приклади (мовою програмування С) дивіться у книжці Щербакова Л.Ю., Домашева А.В. "Прикладная криптография".
Власне бібліотеки CryptoAPI разом з файлами заголовків та допомоги постачаються у складі бібліотек MSDN.
Відомості про способи аутентифікації.
Однією з основних функцій систем захисту від несанкціонованого доступу є ідентифікація та аутентифікація. Вона полягає в тому, що жоден суб’єкт (сутність обчислювальної системи, здатна ініціювати виконання операцій) не може отримати доступ до об’єктів (сутностей обчислювальної системи, що захищаються) без надання системі захисту певного обсягу інформації про себе.
При цьому ідентифікація суб’єкта полягає в тому, що суб’єкт повідомляє системі захисту свій унікальний ідентифікатор в обчислювальній системі; аутентифікація суб'єкта полягає в тому, що суб’єкт надає системі захисту окрім ідентифікуючої інформації ще й певну інформацію, за допомогою якої система перевіряє, що він дійсно є тим суб’єктом, якого стосується ідентифікуюча інформація; авторизація суб’єкта відбувається після вдалих ідентифікації та аутентифікації і полягає в тому, що обчислювальна система виконує дії, необхідні для того, щоб суб’єкт мав можливість почати роботу.
Таким чином, щоб отримати доступ в обчислювальну систему, користувач має спочатку ідентифікувати себе, а механізми захисту, в свою чергу, мають підтвердити істинність користувача, тобто підтвердити, що він дійсно є тим, кого з себе удає. Існує три групи способів підтвердження істинності користувача. Відповідно, для кожної групи механізми підсистеми ідентифікації та аутентифікації мають перевірити:
1)щось, що користувач знає (паролі, ідентифікаційні коди, інші відомості);
2)щось, що користувач має (ключі, магнітні чи смарт-картки і т.п.);
3)щось, чим користувач є (особисті характеристики користувача: відбитки пальців, малюнок сітківки ока, характеристики голосу, особливості користування клавіатурою та маніпуляторами).
Далі розглядатимуться способи, що належать до першої групи, як найбільш поширені.
Якщо перевіряється істинність тільки користувача, то таку процедуру називають одностороннім (peer-entity) підтвердженням істинності. В іншому випадку, тобто коли користувач має підтвердити свою істинність системі, а система, в свою чергу, має підтвердити свою істинність користувачеві, така процедура носить назву двосторонньої (peer-to-peer) аутентифікації.
В разі використання аутентифікації за простим паролем кожен користувач обчислювальної системи отримує пару значень – ідентифікатор (ім'я в системі) та пароль. Користувач отримує доступ, якщо вказаний ним в процесі входу в систему ідентифікатор є зареєстрованим, а відповідний пароль – вірним.
Така схема вразлива щодо втрати або розголошення пароля, внаслідок чого одні користувачі можуть видавати себе за інших, тим самим здійснюючи несанкціонований доступ.
Іншим способом є аутентифікація на основі списку паролів. При цьому користувачеві разом з ідентифікатором надається список паролів. Перший пароль використовується при першому входів систему, другий – при другому і т. д. Незважаючи на те, що така схема є більш стійкою до втрати окремих паролів, вона має суттєві недоліки, а саме:
○ користувачеві незручно запам'ятовувати список паролів;
○ у випадку помилки або збою при аутентифікації користувач не знає, користуватись йому поточним чи наступним паролем.
Ще одним способом аутентифікації є метод одноразових паролів.
Під час реєстрації користувач генерує певну послідовність, наприклад:
F999(x), …, F(F(F(x))), F(F(x)), F(x), x,
де х – випадкове число.
При цьому в системі в цей час зберігається значення F1000(x), на першому кроці в якості паролю користувач використовує значення F999(x). Отримавши його, система обчислює F(F999(x)) та перевіряє його на відповідність тому F1000(x), що зберігається. В разі відповідності користувач отримує доступ до системи, а в системі в якості поточного зберігається вже значення F999(x). На другому кроці перевіряється F(F998(x)) = F999(x) і так далі. Таким чином, пароль, що вже був використаний, а також всі інші, що знаходяться у списку перед ним, стають недійсними. При цьому у випадку порушення синхронізації користувач має можливість перейти до наступного в списку значення, або навіть "перескочити" через один чи кілька паролів, а система вираховує F(F(…Fn(x)…)) поки не отримає значення, відповідне тому, що зберігається. Перевірити істинність користувача також можна за допомогою методу рукостискання (handshake). При цьому існує процедура f, що відома лише користувачеві та обчислювальній системі. При вході в систему генерується випадкове значення х і обчислюється f(x). Користувач, отримавши х, також обчислює y = f(x) та надсилає його системі. Система порівнює власне значення з отриманим від користувача і робить висновок про його (користувача) істинність. При використанні методу рукостискання ніякої конфіденційної інформації між користувачем і обчислювальною системою не передається взагалі, навіть у шифрованому вигляді. Щодо самої функції f(x), то вона має бути досить складною, щоб зловмисник не міг її вгадати, навіть накопичивши велику кількість пар (x, f(x)). В якості процедури f(x) можна використовувати шифрування x на таємному ключі, який є спільним секретом (або шифрування таємного "магічного рядка" на ключі x). Ключова послідовність генерується системою при так званій ініціалізації ключа. В сеансі ініціалізації ключ записується у файл. Після цього генерований ключ можна використовувати для криптографічних цілей.