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User Authentication Mechanisms

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Authentication

어떤 것의 신원이 확립되는 과정

  • 사용자나 자원을 식별 (identify) 하고
  • 통신이 이루어지기 전에 신뢰를 설정
  • 개인이 주장하는 신원을 Verification 하거나 Identification하는 과정

Identification (식별)

“claimant가 등록된 사용자인가, 그 사용자는 누구인가?”

one-to-many 비교 → 데이터베이스의 여러 사용자 정보와 비교해서 일치하는 사용자 찾기

Verification (확인)

“claimant가 그 사람이 맞는가?”

one-to-one 비교 → 사용자 신원이 맞는지 시스템이 해당 사용자가 저장된 정보와 일치하는지만 비교

Authentication Method

Knowledge

유저가 아는 정보를 이용해 인증

Password, PIN 등

Token

사용자가 소유한 물건을 이용해 인증

OTP 생성기, USB 보안 키, 여권 등

Biometrics

사용자 신체의 특성이나 행동 패턴을 이용해 인증

  • Physiological 특성 - 지문, 홍채, 얼굴 등
  • Behavioral 특성 - 서명, 목소리 톤

Password Based Authentication

Clear-Text Password

평문 (clear-text)로 데이터베이스에 비밀번호 저장

비밀번호가 데이터베이스에 그대로 노출됨

해커가 데이터베이스를 탈취하면 모든 사용자 아이디와 비밀번호가 즉시 노출

Message Digests of Passwords

평문 비밀번호를 hash 함수 등으로 변환한 결과값을 이용하여 저장하고 해시 값끼리 비교

이 방법도 Replay attack (재전송 공격) 에 취약함

Replay Attack 해결 방법

nonce (Number used once)

  1. 서버에서 nonce 를 생성해서 사용자한테 보냄
  2. 사용자는 nonce를 포함해서 비밀번호를 hash
  3. 서버는 자신이 보낸 nonce가 맞는지 확인하고 한번 사용된 nonce는 폐기

Timestamp

  1. 사용자 측에서 요청 보낼 때 현재 시간을 포함하여 보냄
  2. 타임스탬프가 현재 서버 시간과의 차이가 짧은지 확인
  3. 타임스탬프가 너무 오래전이면 폐기

Rewrite Attack

암호화된 메시지 내용의 해독(복호화) 없어도 암호화된 메시지를 조작하여 다른 내용으로 바꾸기

  • 예시
    • ‘1000달러 결제’라는 메시지를 89^&oiu 로 암호화하여 전송하는데 이걸 가로챔
    • 가로챈 메시지 89^&oiu를 89^&aiu 로 변경
    • 수신자는 이 메시지를 ‘9000달러 결제’ 라고 해독해버림

Password-Guessing Attack

비밀번호 추측 공격

On-line 공격

로그인 시스템에 아이디와 비밀번호를 계속 입력 (brute force)

Off-line 공격

서버를 해킹해서 탈취한 해시된 비밀번호 DB 를 가지고 자신의 컴퓨터에서 비밀번호를 추측

비밀번호가 저장되는 방식에 의존

online 공격 방어 방법

  • 로그인 실패 횟수가 증가할수록 다음 시도까지의 대기 시간을 늘리기
  • 정해진 횟수 이상 잘못된 비밀번호를 입력하면 계정을 잠그기

Encrypted Passwords

Password encryption for transmission

전송할 때

  • 서버와 유저는 SSL(TLS) 로 암호화된 커넥션을 먼저 설정
  • 모든 정보는 SSL(TLS) 를 통해 암호화 됨

Password encryption for store

DB에 저장할 때

  • 암호화 기법을 통해 읽을 수 없는 형태로 암호화(해싱) 하여 저장

Protecting Password Files

Cryptographic protection

  • One-way Encryption (단방향 암호화) 알고리즘을 사용하여 저장
  • 적절한 암호화 방법 선택해서 Dictionary attack 공격을 느리게 만든다.

Access control enforced by the OS

  • Unix와 Linux는 shadow password file에 비밀번호를 저장 (/etc/shadow)
  • /etc/shadow는 Root 관리자 계정으로만 접근할 수 있음
  • 윈도우 NT는 바이너리 형식 파일에 암호화된 비밀번호를 저장 (Security by Obscurity)

Password Salting

  • 비밀번호를 암호화하여 저장할 때, 비밀번호에 임의의 문자열 등을 덧붙이기
  • Dictionary attack을 지연
  • 공격자가 전체 비밀번호 데이터베이스를 한꺼번에 공격하는 대신, 각각의 비밀번호를 따로 공격하도록 강제할 수 있음

Hashing & Salting

Hashing

해시된 패스워드를 DB에서 찾음

Dictionary attack에 취약 → Salting 사용

Salting

임의의 랜덤값을 추가하여 해시

Linux Password File

Authentication Token

사용자가 물리적으로 소유한 작은 장치로 인증

OTP, 2FA 등

  •  Token and server are synchronized initially.
    • 두 시스템이 동일한 암호를 생성하기 위한 seed값이 필요
  • Token generates fresh passwords periodically.
    • 정해진 시간마다 새로운 비밀번호를 생성
  • Same passwords are generated at the server.
    • 서버에서 비밀번호 생성

Creation of Token

토큰에 대응되는 seed 값을 생성

토큰이 생성될 때마다 인증 서버가 생성

Use of Token

  • 인증 토큰은 일회용 비밀번호, 패스코드 라고 불리는 psudorandom 숫자를 생성한다.
  • 서버는 데이터베이스로부터 사용자 ID에 해당하는 seed를 얻고, ‘Password validation program’ 을 통해서 비밀번호 계산
  • 인증 토큰은 비밀번호나 PIN 에 의해 보호

One-Time Password (OTP)

두 가지 identification 기술이 결합됨

  • Knowledge - 일반적인 비밀번호/PIN
  • Possession - OTP

First approach - 비밀번호 리스트 공유

사용자와 시스템이 미리 여러 일회용 비밀번호 목록을 만들어서 양쪽에서 보관

Second approach - 순차적 암호 업데이트

사용자와 시스템이 초기 비밀번호 하나를 만들고 그 다음부터 정해진 규칙에 따라 순차적으로 비밀번호를 변경

규칙이 단순하면 다음 비밀번호 예측이 쉽다

Third approach - 해시함수 이용

해시함수를 이용하여 비밀번호를 순차적으로 업데이트

공격자가 중간에 비밀번호를 가로채도 해시함수의 단방향성 때문에 이전 비밀번호를 계산할 수 없음

Challenge-Response

  • 요청자는 비밀번호를 알고 있음을 증명
  • 비밀번호를 보내지 않고도 그것을 알고 있음을 증명
  • Challenge 는 verifier에 의해 전송되는 시간에 따라 변하는 값

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