Time-based One-time Password algorithm

TOTP (Time-based One-Time Password Algorithm, RFC 6238^[1]) — OATH-алгоритм створення одноразових паролів для захищеної аутентифікації, є поліпшенням HOTP (HMAC-Based One-Time Password Algorithm). Є алгоритмом односторонньої аутентифікації — сервер засвідчується в справжності клієнта. Головна відмінність TOTP від HOTP це генерація пароля на основі часу, тобто час є параметром^[2]. При цьому зазвичай використовується не точне зазначення часу, а поточний інтервал з встановленими заздалегідь межами (наприклад, 30 секунд).

Історія

З 2004 року OATH (The Initiative for open authentication) працювала над проектом одноразових паролів (OTP). Першим результатом був HOTP (the Hash-based Message Authentication Code (HMAC) OTP algorithm), опублікований у грудні 2005 року. Він був представлений як проект IETF (The Internet Engineering Task Force)^[2][3].

Подальша робота OATH йшла над покращенням HOTP. У 2008 році був представлений TOTP^[4]. Цей алгоритм не використовує лічильник для синхронізації клієнта та сервера, а генерує пароль на основі моменту часу, який дійсний протягом деякого інтервалу. Алгоритм діє так: клієнт бере поточне значення таймера та секретний ключ, хешує їх за допомогою довільної хеш-функції та відправляє серверу, а сервер у свою чергу проводить ті ж обчислення, після чого йому залишається тільки порівняти ці значення^[5]. Алгоритм може бути реалізований не лише за допомогою хеш-функції SHA-1, на відміну від HOTP, тому хеш-функція також є вхідним параметром^[2].

Пізніше у вересні 2010 року був представлений новий алгоритм, який додатково розширює TOTP та отримав назву OATH Challenge-Response Algorithms (OCRA). Головна відмінність від попередніх алгоритмів полягає в тому, що у перевірці достовірності бере участь також і сервер. Так що клієнт може бути впевнений у його достовірності^[2].

Принцип роботи

По суті, TOTP є варіантом HOTP алгоритму, в якому в якості значення лічильника підставляється величина, що залежить від часу^[1]. Позначимо:

• ${\displaystyle T}$ — дискретне значення часу, що використовується в якості параметра. (Вимірюється в одиницях ${\displaystyle X}$, 4 байти)
• ${\displaystyle X}$ — інтервал часу, протягом якого дійсний пароль. (За замовчуванням 30 сек.)
• ${\displaystyle T_{0}}$ — початковий час, необхідний для синхронізації сторін. (За замовчуванням — час від початку UNIX ери)
• ${\displaystyle K}$ — спільний секрет.
• ${\displaystyle CurrentTime}$ — поточний час.

Тоді^[1][6]

${\displaystyle T=(CurrentTime-T_{0})/X}$

${\displaystyle \operatorname {HOTP} (K,T)=Truncate(\operatorname {HMAC-SHA-1} (K,T))}$

${\displaystyle \operatorname {TOTP} =\operatorname {HOTP} (K,T)}$

де

• HMAC-SHA-1(K,T) -генерація 20-ти байт на основі таємного ключа і часу за допомогою хеш-функції SHA-1.
• Truncate — функція вибору певним способом 4 байт:

позначимо String — результат HMAC-SHA-1(K,T); OffsetBits — молодші 4 біта рядка String; Offset = StringToNumber(OffsetBits) і результатом Truncate буде рядок з чотирьох символів — String[Offset]...String[Offset + 3]^[6]

Також варто відзначити, що на відміну від HOTP, який заснований тільки на SHA-1, TOTP може також використовувати HMAC-SHA-256, HMAC-SHA-512 та інші HMAC-хеш-функції:

• ${\displaystyle \operatorname {TOTP} (K,T)=Truncate(\operatorname {HMAC-SHA-256} (K,T))}$
• ${\displaystyle \operatorname {TOTP} (K,T)=Truncate(\operatorname {HMAC-SHA-512} (K,T))}$

і т. д.^[1]

Надійність алгоритму

Концепція одноразових паролів разом з сучасними криптографічними методами може використовуватися для реалізації надійних систем віддаленої аутентифікації^[5]. TOTP досить стійкий до криптографічних атак, проте ймовірність злому є, наприклад можливий такий варіант атаки «людина посередині»:

Прослуховуючи трафік клієнта, зловмисник може перехопити посланий логін і одноразовий пароль (або хеш від нього). Потім йому досить блокувати комп'ютер «жертви» і відправити аутентифікаційні дані від власного імені. Якщо він встигне це зробити за проміжок часу ${\displaystyle X}$, то йому вдасться отримати доступ. Саме тому ${\displaystyle X}$ варто робити невеликим. Але якщо час дії пароля зробити дуже маленьким, то у разі невеликої розсинхронізації клієнт не зможе отримати доступ^[5].

Також існує вразливість пов'язана з синхронізацією таймерів сервера і клієнта, так як існує ризик розсинхронізації інформації про час на сервері і в програмному та/або апаратному забезпеченні користувача. Оскільки TOTP використовує в якості параметра, то при не збігу значень всі спроби користувача на аутентифікацію завершаться невдачею. У цьому випадку помилковий допуск чужого також буде неможливий. Варто відзначити, що ймовірність такої ситуації вкрай мала^[5].

Дивись також

• HOTP
• OTP
• OCRA

Примітки

1. M'Raïhi, Machani, Pei et al., 2011.
2. Nathan Willis, 2010.
3. Vaidya, Park, Rodrigue, 2009.
4. OATH Submits TOTP: Time-Based One Time Password Specification to IETF.
5. Давлетханов, 2006.
6. M'Raïhi, Bellare, Hoornaert et al., 2005.

Джерела

• Nathan Willis. OATH: yesterday, today, and tomorrow. — LWN.net, 2010.
• Joann Killeen, Madison Alexander. OATH Submits TOTP: Time-Based One Time Password Specification to IETF. Архів оригіналу за 23 січня 2013.
• D. M'Raihi, M. Bellare, F. Hoornaert et al. HOTP: An HMAC-Based One-Time Password Algorithm — IETF, 2005. — 37 p. — doi:10.17487/RFC4226
  d:Track:Q27105682d:Track:Q22678443d:Track:Q1932841d:Track:Q217082d:Track:Q27105706d:Track:Q3018520
• Давлетханов М. Концепция одноразовых паролей в построении системы аутентификации // Byte — США: 2006. — вып. 7-8 (95), июль-август. — ISSN 0360-5280; 1082-7838
  d:Track:Q1018709d:Track:Q30d:Track:Q21694596d:Track:Q21694594
• Park J. H., Rodrigues J. J. P. C., Vaidya B. HOTP-Based User Authentication Scheme in Home Networks // Advances in Information Security and Assurance: Third International Conference and Workshops, ISA 2009, Seoul, Korea, June 25-27, 2009. Proceedings — Berlin, Heidelberg, New York, NY, London [etc.]: Springer Berlin Heidelberg, 2009. — P. 672–681. — (Lecture Notes in Computer Science; Vol. 5576) — ISBN 978-3-642-02616-4, 978-3-642-02617-1 — ISSN 0302-9743; 1611-3349 — doi:10.1007/978-3-642-02617-1_68
  d:Track:Q21694586d:Track:Q21694587d:Track:Q21694585d:Track:Q924044d:Track:Q21694588d:Track:Q21694589d:Track:Q21587985
• D. M'Raihi, S. Machani, M. Pei et al. TOTP: Time-Based One-Time Password Algorithm — IETF, 2011. — 16 p. — doi:10.17487/RFC6238
  d:Track:Q22678443d:Track:Q26882441d:Track:Q26882437d:Track:Q217082d:Track:Q26882439d:Track:Q26882440

Посилання

• OTP Oath HOTP TOTP PSKS DSKPP. Архів оригіналу за 24 січня 2013.