Time-based One-time Password Algorithm

TOTP (Time-based One Time Password Algorithm, RFC 6238  (неопр.).) — OATH-алгоритм создания одноразовых паролей для защищенной аутентификации, являющийся улучшением HOTP (HMAC-Based One-Time Password Algorithm). Является алгоритмом односторонней аутентификации — сервер удостоверяется в подлинности клиента. Главное отличие TOTP от HOTP это генерация пароля на основе времени, то есть время является параметром. При этом обычно используется не точное указание времени, а текущий интервал с установленными заранее границами (например, 30 секунд).

История

С 2004 года OATH (The Initiative for open authentication) трудилась над проектом одноразовых паролей (OTP). Первым результатом был HOTP (the Hash-based Message Authentication Code (HMAC) OTP algorithm), опубликованный в декабре 2005 года. Он был представлен как проект IETF (The Internet Engineering Task Force).

Дальнейшая работа OATH шла на улучшение HOTP и в 2008 году был представлен TOTP. Этот алгоритм не использует счетчик для синхронизации клиента и сервера, а генерирует пароль в зависимости от времени, который действителен в течение некоторого интервала. Алгоритм действует так: клиент берет текущее значение таймера и секретный ключ, зашифровывает их с помощью какой-либо хеш-функции и отправляет серверу, в свою очередь сервер проводит те же вычисления после чего ему остается только сравнить эти значения. Он может быть реализован не только на хеш-функции SHA-1, в отличии от HOTP, поэтому хеш-функция также является входным параметром.

Позднее был представлен новый алгоритм, расширяющий TOTP ещё больше. Он был представлен в сентябре 2010 года и назван OATH Challenge-Response Algorithms (OCRA). Главное отличие от предыдущих алгоритмов заключается в том, что в проверке подлинности участвует и сервер. Так что клиент может быть также уверен в его подлинности.

Принцип работы

По сути TOTP является HOTP с параметром времени вместо счетчика. Обозначим:

• $T$ - дискретное значение времени, используемое в качестве параметра
• $X$ - интервал времени, в течение которого действителен пароль
• $T0$ - начальное время (для синхронизации сервера и клиента)

Тогда

$T=Trunc(CurrentTime-T0)/X$

$HOTP(K,T)=Trancate(HMAC-SHA-1(K,T))$

$TOTP=HOTP(K,T)$

где

• Trancate - функция выбора определенным способом 4 байт (зависит от реализации - каждая реализация может использовать свою функцию для повышения безопасности).
• HMAC-SHA-1(K,T) -генерация 20-ти байт на основе секретного ключа и времени с помощью хеш-функции SHA-1.

Также стоит отметить что в отличие от HOTP, который основан только на SHA-1, TOTP может быть также основан на HMAC-SHA-256 и HMAC-SHA-512 и других хеш-функциях:

• $TOTP(K,T)=Trancate(HMAC-SHA-256(K,T))$
• $TOTP(K,T)=Trancate(HMAC-SHA-512(K,T))$

и т.д.

Реализации

• Компания Google реализовала версию TOTP в Google Authenticator;
• Amazon Web Services также поддерживает TOTP для входа AWS консоль ;
• Dropbox использовала TOTP для доступа к серверу ;
• LastPass поддерживает TOTP использованием Google Authenticator;
• библиотека liboath для создания как TOTP, так и HOTP паролей.

Надежность алгоритма

Концепция одноразовых паролей делает системы, использующие эти алгоритмы, высоконадежными. TOTP достаточно устойчив к криптографическим атакам, однако вероятности взлома есть, например такой вариант атаки:

Поскольку пароль действителен в течение некоторого отрезка времени, теоретически злоумышленник может этим воспользоваться, "прослушивая" трафик клиента и перехватывать посланный логин и одноразовый пароль (или хеш от него). Затем ему достаточно блокировать компьютер "жертвы" и отправить аутентификационные данные от собственного имени. Если он успеет это сделать за промежуток времени $X$, то ему удастся получит доступ. Именно поэтому $X$ стоит делать небольшим, однако и совсем маленьким не стоит, так как в случаи небольшой рассинхронизации клиент не сможет получить доступ.

Атака повторного доступа практически невозможна потому, что по истечению промежутка времени при любых других одинаковых параметрах пароль будет уже другим и доступ не сможет быть получен.

Также существует уязвимость связанная с синхронизацией таймеров сервера и клиента, так как существует риск рассинхронизации информации о времени на сервере и в программном и/или аппаратном обеспечении пользователя. Поскольку TOTP использует в качестве параметра время, то при не совпадении значений все попытки пользователя на аутентификацию завершатся неудачей. В этом случаи ложный допуск чужого также будет невозможен. Стоит отметить что вероятность такой ситуации крайне мала.

HOTP, TOTP, OCRA просты в реализации, но существует менее десятка продуктов с открытым кодом, которые реализуют какой-либо из них - что ставит их на один уровень с S/KEY и другими более старыми стандартами OTP.

См. также

• HOTP
• OTP

Источники

• Nathan Willis. OATH: yesterday, today, and tomorrow (англ.).

• Joann Killeen, Madison Alexander. OATH Submits TOTP: Time-Based One Time Password Specification to IETF (англ.).

• Давлетханов Марат. Концепция одноразовых паролей в построении системы аутентификации  (рус.).

• Binod Vaidya, Jong Hyuk Park, and Joel J.P.C. Rodrigues. HOTP-Based User Authentication Scheme in Home Networks (англ.) // Lecture Notes in Computer Science. — 2009. — Vol. 5576. — P. 672-681.

Ссылки

• OTP Oath HOTP TOTP PSKS DSKPP  (неопр.).