Атака «человек посередине»: методы и защита

Введение

Форма подделки сообщений

В криптографии и компьютерной безопасности атака «человек посередине» (MITM), или атака на пути следования, — это кибератака, при которой злоумышленник тайно пересылает и, возможно, изменяет сообщения между двумя сторонами, которые полагают, что общаются непосредственно друг с другом, поскольку злоумышленник внедряется между ними. Одним из примеров атаки MITM является активное перехватывание, при котором злоумышленник устанавливает независимые соединения с жертвами и пересылает сообщения между ними, заставляя их поверить, что они разговаривают напрямую друг с другом по защищенному каналу, в то время как на самом деле злоумышленник контролирует весь разговор. В этом сценарии злоумышленник должен иметь возможность перехватывать все соответствующие сообщения, передаваемые между двумя жертвами, и внедрять новые. Это относительно просто во многих ситуациях; например, злоумышленник, находящийся в зоне действия точки доступа Wi-Fi, обслуживающей незашифрованную сеть, может внедрить себя в качестве посредника. Поскольку цель MITM-атаки — обойти взаимную аутентификацию, она может быть успешной только в том случае, если злоумышленник достаточно убедительно выдает себя за каждую из сторон, чтобы соответствовать их ожиданиям. Большинство криптографических протоколов включают в себя ту или иную форму аутентификации конечных точек, специально предназначенную для предотвращения MITM-атак. Например, TLS может аутентифицировать одну или обе стороны, используя взаимно доверенный центр сертификации.

Защита и обнаружение

Атаки типа «человек посередине» (MITM) можно предотвратить или обнаружить двумя способами: аутентификацией и обнаружением изменений. Аутентификация обеспечивает определенную уверенность в том, что сообщение поступило от легитимного источника. Обнаружение изменений лишь указывает на наличие признаков того, что сообщение могло быть подделано.

Аутентификация

Все криптографические системы, устойчивые к атакам типа «человек посередине» (MITM), предоставляют некоторый метод аутентификации сообщений. Большинство из них требуют обмена информацией (например, открытыми ключами) в дополнение к сообщению по защищенному каналу. Такие протоколы, часто использующие протоколы согласования ключей, были разработаны с различными требованиями к безопасности защищенного канала, хотя некоторые из них пытались полностью устранить необходимость в защищенном канале. Инфраструктура открытых ключей, такая как Transport Layer Security, может повысить устойчивость протокола управления передачей к атакам MITM. В таких структурах клиенты и серверы обмениваются сертификатами, которые выдаются и проверяются доверенной третьей стороной, называемой центром сертификации (CA). Если исходный ключ для аутентификации этого CA сам не стал объектом атаки MITM, то сертификаты, выданные CA, могут использоваться для аутентификации сообщений, отправленных владельцем этого сертификата. Использование взаимной аутентификации, при которой сервер и клиент проверяют подлинность друг друга, обеспечивает защиту от обеих сторон атаки MITM. Если личность сервера или клиента не будет подтверждена или признана недействительной, сеанс будет завершен. Однако по умолчанию большинство соединений аутентифицируют только сервер, что означает, что взаимная аутентификация не всегда используется, и атаки MITM все еще возможны. Подтверждения подлинности, такие как устное сообщение об общем значении (как в ZRTP) или записанные подтверждения, такие как аудио- и видеозаписи хеша открытого ключа, используются для защиты от атак MITM, поскольку визуальные носители гораздо сложнее и требуют больше времени для имитации, чем простая передача пакетов данных. Однако для успешного начала транзакции эти методы требуют участия человека. Привязка открытого ключа HTTP (HPKP), иногда называемая «привязкой сертификата», помогает предотвратить атаку MITM, при которой скомпрометирован сам центр сертификации, заставляя сервер предоставлять список «привязанных» хешей открытых ключей во время первой транзакции. Последующие транзакции требуют, чтобы сервер использовал один или несколько ключей из этого списка для аутентификации транзакции. DNSSEC расширяет протокол DNS, используя подписи для аутентификации DNS-записей, предотвращая простые атаки MITM, направляющие клиента на вредоносный IP-адрес.

All cryptographic systems that are secure against MITM attacks provide some method of authentication for messages. Most require an exchange of information (such as public keys) in addition to the message over a secure channel. Such protocols, often using key agreement protocols, have been developed with different security requirements for the secure channel, though some have attempted to remove the requirement for any secure channel at all. A public key infrastructure, such as Transport Layer Security, may harden Transmission Control Protocol against MITM attacks. In such structures, clients and servers exchange certificates which are issued and verified by a trusted third party called a certificate authority (CA). If the original key to authenticate this CA has not been itself the subject of a MITM attack, then the certificates issued by the CA may be used to authenticate the messages sent by the owner of that certificate. Use of mutual authentication, in which both the server and the client validate the other's communication, covers both ends of a MITM attack. If the server or client's identity is not verified or deemed as invalid, the session will end. However, the default behavior of most connections is to only authenticate the server, which means mutual authentication is not always employed and MITM attacks can still occur. Attestments, such as verbal communications of a shared value (as in ZRTP), or recorded attestments such as audio/visual recordings of a public key hash are used to ward off MITM attacks, as visual media is much more difficult and time consuming to imitate than simple data packet communication. However, these methods require a human in the loop in order to successfully initiate the transaction. HTTP Public Key Pinning (HPKP), sometimes called "certificate pinning", helps prevent a MITM attack in which the certificate authority itself is compromised, by having the server provide a list of "pinned" public key hashes during the first transaction. Subsequent transactions then require one or more of the keys in the list must be used by the server in order to authenticate that transaction. DNSSEC extends the DNS protocol to use signatures to authenticate DNS records, preventing simple MITM attacks from directing a client to a malicious IP address.

Обнаружение вмешательства

Исследование задержки может потенциально обнаружить атаку в определенных ситуациях, например, при длительных вычислениях, занимающих десятки секунд, таких как хэш-функции. Для обнаружения потенциальных атак стороны проверяют несоответствия во времени отклика. Например: предположим, что двум сторонам обычно требуется определенное время для выполнения конкретной транзакции. Если же одна транзакция занимает аномально долгое время для достижения другой стороны, это может указывать на вмешательство третьей стороны, добавляющей дополнительную задержку в транзакцию. Квантовая криптография, в теории, предоставляет доказательства несанкционированного доступа к транзакциям благодаря теореме о невозможности клонирования. Протоколы, основанные на квантовой криптографии, обычно аутентифицируют часть или всю их классическую коммуникацию с использованием безусловно безопасной схемы аутентификации, например, аутентификации Вегмана-Картера.