雲端計算服務推動口令破譯技術走向新時代

餘二五發表於2017-11-23
雲端計算服務推動口令破譯技術走向新時代
Jack zhai
 
問題提出：
口令攻擊(就是破譯或盜取已知賬戶的口令進行入侵)是黑客最直接也是最有效的方式，我們熟知的系統管理員賬戶上最容易被攻擊的。
口令破譯最簡單的方式是暴力破解，就是遍歷全部的口令空間，一定可以發現要找的口令。口令的強度主要來自兩個方面：一是自身的複雜度，如長度與空間(字符集個數)；二是身份認證的方式，如加密演算法與認證過程等。大多數系統的口令安全強度是建立在口令長度基礎上的。暴力破解的原理也非常簡單，其實現的最大困難是計算能力的不足(在有限的時間內完成口令空間的遍歷)，能擁有巨大計算資源的多數是國家機構或大型企業，除非是政治性的攻擊，才有可能利用這些資源來破譯口令，這對於大多數攻擊者是難以想象的。
網格計算曾經讓攻擊者們興奮，這種技術可以利用手裡大量的“肉雞”集中破譯，但實踐證明：一是管理複雜，容易被“肉雞”發現，“肉雞”損失嚴重；二是實效性不強，攻擊如同打仗，對時間的敏感是非常關鍵的。
雲端計算服務的興起有可能從根本上解決這一難題，雲端計算能夠提供強大計算能力的出租，而且價格便宜，最為重要的是，在網路上租用服務，可以跨地域，跨國家，使用者的身份隱藏容易。這相當於攻擊者自己擁有了世界上最強大的計算機資源，與強大的國家資源對抗成為一種可能，這對於非組織性的攻擊者來說是夢寐以求的。
一方面是多年面臨的難題，一方面是正在走向我們的新型服務，需要的就是行動，使用者身份的安全再次受到強有力的挑戰，或許連雲端計算服務的提供商也很難想象，他們賴以生存的“安全”身份認證模式也面臨同樣的問題……
 
暴力破解方式：
口令的暴力破解分為線上破解與線下破解兩種方式。線上破解就是直接在目標系統上輸入，進行驗證，當然，目前大多系統都支援賬號鎖定，短時間內被連續3至5次口令錯誤，就自動鎖定該賬號一段時間，所以線上破解方式不能連續工作，需要間隔一定時間，才能避免賬號被鎖定。線上方式主要用於口令猜測，猜測口令的數量越少越好，一般在幾百以內的疑似口令時可採用自動探測，如一小時試一個，一天能實驗24個。
大多數的暴力破解是指線下破解，起碼是線上下先破解出可能疑似口令(已經是百以內的)，再通過線上方式去驗證。
線下破解需要得到一些與目標身份認證有關的資訊，如密文，或使用者公鑰等，作為破解計算時的比對驗證。如何獲得這些資訊，我們需要了解身份認證的過程。
 
身份認證方式：
常見的身份認證方式分為下面幾種：
1、  簡單驗證方式：
使用者直接把賬號與口令提交給伺服器，明文傳輸或者是採用固定加密演算法加密後傳輸，伺服器解密後比對(若是口令雜湊可以直接比對)，返回認證結果。
攻擊方法：
a)         網路監聽方式：監聽網路報文，直接得到使用者認證過程中傳輸的賬號口令。若是密文，可直接採用線下暴力破解
b)         木馬方式：先設法把木馬輸入到使用者終端上，監聽鍵盤輸入或網路卡流量，直接獲取使用者登入過程中的口令，若是密文可以線下破解
c)         “強權”方式：先入侵系統伺服器，獲取伺服器上的系統賬戶口令檔案。常見的Windows、Unix系統都儲存使用者口令檔案(或是口令雜湊檔案)，因為身份認證時要比對。有了這個檔案，是線下暴力破解的最理解狀態了
說明：對付簡單驗證方式，破譯的關鍵步驟是竊聽，破譯主要是針對雜湊方式，大多的公共破譯軟體就可以滿足需求，使用雲端計算資源有些浪費，但對於稍大一些的系統就用得上了。
2、  一次性口令方式：
一次性口令(也稱動態口令卡)是基於演算法可產生固定的口令序列，一般是選定一個隨機數產生演算法(或偽隨機數演算法)加“鹽”的方式。具體方式可以是伺服器產生一個口令清單(紙質的)交給使用者儲存(使用完後再產生下一個清單)，每次口令認證成功就作廢換該口令，以便下一次換下一個新口令；也可以是使用者持有動態口令卡(電子器件)，每次按下，產生不同的口令(一般是每分鐘產生不同變化)，在伺服器端採用同樣的演算法，產生同樣的口令序列，與使用者每次認證時使用的口令相對應。
一次性口令的優點是避免了被監聽，每次使用口令不同，即使木馬監控也無法預知下一個口令是什麼。缺點是使用者要保管一個動態口令卡，紙的也好，電子的也好，都容易丟失或被人複製。
攻擊方法：
a)         破譯動態口令產生演算法，預測口令產生序列(破譯這種演算法很有趣，在行業內也不是特別的祕密，知情的“內部人士”有一定的數量)。每個系統採用的演算法是一致的，針對每個使用者，一般加入賬戶名等作為引數，產生不同口令序列；隨機演算法不公開，還設有一些安裝時的使用者隨機串(也稱“加鹽”處理)提高安全性。這種演算法破譯方式在賭博機上曾經有人成功使用過
b)         盜取使用者儲存的口令卡，進行復制。紙質的複製應該不難，電子的進行“物理拷貝”對於大批量生產的器件應該是可行的
說明：銀行系統與企業內部網路採用一次性口令的越來越多，由於該方法需要維護大量使用者手中的介質，使用量越大，升級、更新越困難，而使用時間越長，被破譯的概率就越大。
針對一次性口令的破譯辦法不多，很希望與業界的朋友多交流。
3、  非對稱加密口令方式：
口令在網路上傳輸可以被竊聽，那是不是有不傳送口令的認證方式呢？
非對稱加密演算法(如RSA、橢圓演算法等)的原理是每個使用者擁有一對金鑰，公鑰是大家都可以拿到的，私鑰是自己儲存的，通過公鑰很難推算出私鑰。
認證過程：使用者請求認證，伺服器產生隨機串，使用者用自己的私鑰加密隨機串，伺服器用使用者的公鑰解密，隨機串還原則證明該使用者是真實的(擁有私鑰)。目前流行的雙向認證是增加使用者對伺服器的身份認證，方法相同，只是換成伺服器的公鑰與私鑰即可。
非對稱加密口令方式不在網路上傳送口令的相關資訊，只是傳送隨機串資訊，木馬竊聽就無能為力了。
攻擊方法：
a)         暴力破解：非對稱加密的安全性是破解者很難通過公鑰推算出私鑰，因為空間巨大，但不是說不能遍歷，在足夠大的計算能力前提下，這是有可能的
b)         物理複製：非對稱加密口令是很長的二進位制串，人很難記憶，一般採用介質儲存，如U盤、植入晶片等，盜取後進行物理複製是可行的
說明：非對稱加密口令由於其破譯難度，逐漸成為身份認證高階使用者的首選，但這是建立在攻擊者計算能力不足的基礎上的，雲端計算服務的出現，將使這一領域的未來充滿變數。
 
利用雲端計算服務：
通過對身份認證方式的分析，我們知道：除了一次性口令外，線下口令暴力破解都可以作為攻擊的主要手段。
在利用雲端計算服務資源之前，我們需要做一些準備工作：
1、             簡單驗證方式：我們可以通過入侵或監聽方式，獲得伺服器的口令檔案(當然是加密的)，或是一些密文。因為加密演算法是知道的，對稱加密演算法的加密與解密金鑰是相同的。我們可以編寫高效計算加密軟體，遍歷口令空間，核對與獲取的密文相同的就是我們要找的口令
2、             非對稱加密口令方式：公鑰是容易獲得的，演算法是公開的。破譯的方向有兩個，一是直接破譯該使用者私鑰，用公鑰對隨機串加密，遍歷金鑰空間(決定因素是金鑰長度)，能還原隨機串的金鑰就是我們要找的；二是破譯該系統全部使用者，在獲得該使用者的私鑰後，利用加密演算法的特點，例如RSA演算法，可破譯還原出演算法對應的p與q，則可以破解該系統所有使用者私鑰
接下來就是計算了，選擇多家雲服務商，租借雲端計算資源，把破譯軟體執行起來，你就可以等待破解的結果了。
演算法優化：切割口令空間，把破譯計算分成若干塊，分別租用不同的雲服務，可以並行破譯，加快時間。
 
後記：
雲端計算是日益興起的新服務模式，它極大地提供了IT資源的利用率，讓越來越多的“草根”體驗到了使用巨型計算機的感覺，享受到了專業化的服務。但同時也由於網路經濟模式的“虛擬化”與“國際化”，對使用者使用雲服務做什麼，是很難監控的。用它來做口令破譯的工具，也許正好擊中了這麼多年來加密演算法生存的“軟肋”。
“核技術”可以發電造福人類，也可以作為戰爭工具毀滅人類，關鍵看它掌握在什麼人的手裡，以及掌握它的人如何利用它。
最近，網際網路上的內容安全成為資訊保安行業的討論重點，我想對推動雲端計算服務的政府官員、行業專家、使用者們說：雲端計算服務要尊重使用者業務的“隱私”，但使用者業務內容對公眾安全的威脅同樣需要被關注；如何均衡使用者業務隱私與公共安全的關係，是整個產業鏈合理發展的基礎。
本文轉自 zhaisj 51CTO部落格，原文連結：http://blog.51cto.com/zhaisj/566230，如需轉載請自行聯絡原作者


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