Аутентификация ключей, распределяемых методом Диффи — Хеллмана, для мобильных устройств на основе аутентифицирующих помехоустойчивых кодов и магнитометрических данных

• Published in: Informatika i avtomatizaciâ (Online) Vol. 18; no. 3; pp. 706 - 741
• Main Author: Viktor Alekseevich Yakovlev
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Russian Academy of Sciences, St. Petersburg Federal Research Center 01.06.2019
• Subjects: ап-коды; аутентификация; дополнительный канал аутентификации; метод диффи-хеллмана; протокол magparing; распределение ключей
• ISSN: 2713-3192; 2713-3206
• DOI: 10.15622/sp.2019.18.3.705-740

Широкое распространение мобильных беспроводных устройств (смартфонов, планшетов и пр.) остро ставит вопрос о криптографической защите передаваемой этими устройствами информации, что, в свою очередь, требует обеспечения этих устройств ключами, а также решения задачи их аутентификации. В последнее время актуализировались исследования способов аутентификации ключей в рамках сценария сопряжения (спаривания) мобильных устройств. В этих условиях мобильные устройства располагаются близко друг к другу, вплоть до физического контакта, и между ними создается защищенный от перехвата дополнительный канал обмена данными с целью аутентификации ключей. Анализ дополнительных каналов — визуального, акустического, вибрационного, тактильного, магнитометрического — выявил преимущества последнего по скорости и достоверности аутентификации, а также удобству использования этого канала по сравнению с другими способами. Магнитометрический канал образуется при наличии в мобильных устройствах магнитометров, измеряющих магнитное поле Земли. Случайные колебания магнитного поля в точке измерения позволяют получить в двух мобильных устройствах совпадающие с большой вероятностью случайные последовательности, которые могут быть использованы для аутентификации сеансовых ключей. В статье исследуется протокол под названием Magparing, который предназначен для аутентификации ключей мобильных устройств, распределяемых по методу Диффи — Хеллмана, на основе использования показаний магнитометров этих устройств. Детальный анализ этого протокола показал его уязвимость к атаке «человек-посередине». Уязвимость протокола также подтверждена с помощью программы анализа безопасности протоколов AVISPA. Предложен безопасный способ аутентификации ключей (значений Диффи — Хеллмана) на основе аутентифицирующих помехоустойчивых кодов (АП-кодов). Аутентификаторы для значений Диффи — Хеллмана формируются на основе блоков АП-кода и случайных последовательностей, полученных из показаний магнитометров. Предложен подход к оптимизации параметров АП-кода, обеспечивающего выполнение требований по вероятности ложного отклонения и вероятности навязывания ключа заданной длины при минимизации длины цепочки магнитометрических данных, расходуемых в процедуре аутентификации. Приведен пример выбора параметров кода для аутентификации ключа длиной 256 бит, обеспечивающего вероятностью навязывания ложного ключа не более 10-9 при вероятности ложного отклонения истинного ключа -10-6, что свидетельствует о реализуемости этого способа аутентификации.