Компьютерные сети. 6-е изд. - Эндрю Таненбаум

Между тем мы обошли один важный вопрос: если Алиса и Боб друг друга не знают, как они обменяются открытыми ключами перед началом общения? Очевидное решение — выложить ключ на веб-сайте. Однако так делать нельзя, и вот почему. Представьте, что Алиса хочет найти открытый ключ Боба на его сайте. Как она это делает? Набирает URL сайта. Браузер ищет DNS-адрес домашней страницы Боба и передает запрос GET (илл. 8.25). К сожалению, Труди в этот

Илл. 8.25. Способ вторжения в систему с открытыми ключами

момент перехватывает запрос и отсылает Алисе фальшивую страницу, например копию страницы Боба, на которой вместо его ключа выложен открытый ключ Труди. После того как Алиса зашифрует свое первое сообщение с помощью ET, Труди расшифрует его, прочтет, зашифрует с помощью открытого ключа Боба и перешлет ничего не подозревающему Бобу. Но гораздо хуже то, что Труди может менять сообщения перед повторным шифрованием и отправкой Бобу. Очевидно, необходим механизм секретного обмена открытыми ключами.

8.8.1. Сертификаты

Конечно, можно попытаться решить эту проблему с помощью центра распространения ключей (Key Distribution Center, KDC), круглосуточно доступного в интернете и предоставляющего открытые ключи по требованию. Однако у этого решения есть множество недостатков; в частности, оно не поддается масштабированию — такой центр очень быстро станет узким местом. А если он не выдержит нагрузки, вся интернет-безопасность в один момент сойдет на нет.

По этой причине возникло новое решение, не требующее постоянного доступа к центру распространения ключей. На самом деле даже не обязательно, чтобы центр вообще работал онлайн. Вместо этого на него возлагается обязанность сертификации открытых ключей, принадлежащих как физическим, так и юридическим лицам. Организация, выполняющая эту задачу, в настоящее время называется центром сертификации (Certification Authority, CA).

В качестве примера рассмотрим такую ситуацию: Боб хочет разрешить Алисе и другим лицам, с которыми он не знаком, устанавливать с ним защищенные соединения. Он приходит в CA со своим открытым ключом, а также паспортом или другим удостоверением личности и просит зарегистрировать ключ. CA выдает ему сертификат (похожий на тот, что показан на илл. 8.26) и подписывает хеш SHA-2 своим закрытым ключом. Затем Боб оплачивает услуги CA и получает документ, содержащий сертификат и его подписанный хеш (который в идеале должен передаваться по надежным каналам).

Настоящим удостоверяю, что открытый ключ

19836A8B03030CF83737E3837837FC3s87092827262643FFA82710382828282A

принадлежит

Роберту Джону Смиту

12345, Юниверсити-авеню

Беркли, Калифорния 94702

Дата рождения: 4 июля 1958 г.

Email: [email protected]

Хеш SHA-2 данного сертификата подписан закрытым ключом CA

Илл. 8.26. Пример сертификата и подписанного хеша

Основная задача сертификата — связать открытый ключ с именем принципала (физического или юридического лица). Сами сертификаты никак не защищаются и не хранятся в тайне. Боб может выложить его на свой сайт и поставить ссылку: «Здесь находится сертификат моего открытого ключа». Перейдя по ссылке, пользователь увидит и сертификат, и блок с подписью (подписанный хеш SHA-2 сертификата).

Теперь снова рассмотрим сценарий, показанный на илл. 8.25. Что может сделать Труди, перехватив запрос страницы Боба, отправленный Алисой? Она может выложить свой сертификат и блок с подписью на подложной странице, однако Алиса сразу догадается, что разговаривает не с Бобом: его имени в этом сертификате просто нет. Труди может изменить домашнюю страницу Боба на лету, заменив его открытый ключ своим собственным. Но Алиса может проверить сертификат алгоритмом SHA-2. Тогда она получит значение хеш-функции, которое не согласуется со значением, вычисленным по открытому ключу CA и блоку подписи. Труди не имеет доступа к закрытому ключу CA и никак не может сгенерировать блок подписи, содержащий хеш модифицированной страницы с открытым ключом Труди. Таким образом, Алиса может не беспокоиться о подлинности ключа Боба. Как мы и обещали, при такой схеме не требуется, чтобы CA постоянно работал онлайн. Тем самым ликвидируется потенциально узкое место системы.

Сертификат используется для связывания открытого ключа не только с принципалом, но и с атрибутом. Например, он может содержать такую информацию: «Данный открытый ключ принадлежит лицу старше 18 лет». Этим можно подтвердить статус принципала или убедиться в том, что ему разрешен доступ к некоторым специфическим данным, на которые накладываются возрастные ограничения. При этом имя владельца может и не раскрываться. Обычно владелец отсылает сертификат на веб-сайт, принципалу или процессу, запрашивающему информацию о возрасте клиента. В ответ генерируется случайное число, шифруемое с помощью открытого ключа (считываемого с сертификата). Если клиент (то есть владелец) сможет расшифровать его и отослать обратно, это будет служить подтверждением тому, что он действительно обладает указанными в сертификате характеристиками. Кроме того, это случайное число может быть использовано в качестве сеансового ключа для будущего соединения.

Сертификат может содержать атрибут еще в одном случае: если речь идет об объектно-ориентированной распределенной системе. Каждый объект обычно имеет несколько методов. Владелец объекта может предоставить каждому клиенту сертификат с битовой картой, где перечислены доступные ему методы. Эта битовая карта привязывается к открытому ключу с помощью подписанного сертификата. Если владелец сертификата докажет, что у него есть соответствующий закрытый ключ, он сможет воспользоваться методами, указанными в битовой карте. Особенность этого подхода состоит в том, что необязательно указывать имя владельца. Это полезно в ситуациях, в которых важна конфиденциальность.

8.8.2. X.509

Если бы все желающие подписать что-либо обращались в CA за сертификатами различных видов, обслуживание разнообразных форматов вскоре стало бы проблемой. Во избежание этого МСЭ разработал и утвердил специальный стандарт сертификатов. Он называется X.509 и широко применяется в интернете. Начиная с 1988 года вышло уже три версии X.509; мы рассмотрим новейшую из них — третью.

На стандарт X.509 сильное влияние оказала система OSI, из которой он позаимствовал худшие ее свойства, в частности принцип кодирования и именования. Удивительно, что IETF согласился с данной концепцией, учитывая, что практически во всех областях, начиная с машинных адресов и заканчивая транспортными протоколами и форматами электронных писем, IETF всегда игнорировал OSI и пытался сделать что-нибудь более толковое. IETF-версия X.509 описана в RFC 5280.

По сути, X.509 — это способ описания сертификатов. Основные поля сертификата перечислены на илл. 8.27. Из описаний, приведенных в правой колонке, должно быть понятно, для чего служит соответствующее поле. За дополнительной информацией обращайтесь к RFC 2459.

Поле

Значение

Version

Версия X.509

Serial number

Это число вместе с именем CA однозначно идентифицирует сертификат

Signature algorithm

Алгоритм генерации подписи сертификата

Issuer

X.500-имя CA

Validity period

Начало и конец периода годности

Subject name