防止撞庫攻擊的多因子身份認(rèn)證方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于信息安全技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用戶登錄口令生成及存儲方法，具體是一種防止撞庫攻擊的多因子身份認(rèn)證方法，可用于服務(wù)器對用戶的身份認(rèn)證能力的增強以及防止用戶在不安全網(wǎng)站注冊時泄漏重復(fù)使用的登錄口令。
【背景技術(shù)】
[0002]開放網(wǎng)絡(luò)上的安全通信是現(xiàn)代密碼學(xué)的研究熱點之一。密碼學(xué)作為信息安全的核心技術(shù)，提供了加/解密、消息摘要、數(shù)字簽名等密碼算法，能夠?qū)崿F(xiàn)信息的機密性、完整性和不可抵賴性。密碼在數(shù)據(jù)保護(hù)、安全接入、信任體系建設(shè)等多個方面發(fā)揮著重要的作用，是解決?目息安全冋題最有效和最經(jīng)濟的途徑。
[0003]口令簡單易記，使用方便，無需硬件支持。因此，基于口令認(rèn)證構(gòu)造高質(zhì)量的身份認(rèn)證是一個成熟有效的方法?？诹钫J(rèn)證密鑰交換的安全性完全依賴于用戶口令的保密性，因此，對口令的保護(hù)尤為重要。但開放環(huán)境中的安全問題日益突出，僅依靠口令來確認(rèn)身份的認(rèn)證方式面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。用戶輸入口令時，容易遭受監(jiān)窺；或者電腦中毒，鍵盤輸入口令時，木馬程序會記錄鍵盤輸入；為了記憶的方便，用戶通常將手機號碼、生日、門牌號等容易記憶的數(shù)字作為口令，用戶口令容易猜測，安全性較差。而且用戶為了方便好記，常常在多個不同的網(wǎng)站使用同一個口令，進(jìn)一步引發(fā)撞庫攻擊，撞庫是黑客通過收集互聯(lián)網(wǎng)已泄露的用戶和密碼信息，生成對應(yīng)的字典表，嘗試批量登陸其他網(wǎng)站后，得到一系列可以登錄的用戶。很多用戶在不同網(wǎng)站使用的是相同的帳號密碼，因此黑客可以通過獲取用戶在A網(wǎng)站的賬戶從而嘗試登錄B網(wǎng)址，這就可以理解為撞庫攻擊。
[0004]現(xiàn)有口令大多在注冊階段經(jīng)用戶一次性生成，并直接或經(jīng)過簡單加密存儲在服務(wù)器端，沒有進(jìn)行混淆運算來保證其在被盜情況下不被非法用戶使用。且登錄階段過于簡單，對用戶的身份驗證能力不夠強，非法用戶可從目標(biāo)較大的服務(wù)器端入手，竊取可直接使用的用戶口令，并假冒合法用戶身份登錄網(wǎng)站。為了增強系統(tǒng)的安全性，雙因子認(rèn)證的機制被提出，即在口令因子的基礎(chǔ)上，增加一個物理因子，如智能卡，口令卡，電子口令牌等。即使一個認(rèn)證因子被攻破，雙因子認(rèn)證系統(tǒng)仍然是安全的。但這些認(rèn)證因子大多不是用戶習(xí)慣隨身攜帶的設(shè)備，如智能卡讀卡器或者指紋識別器，缺乏實用性；而且只是簡單地存儲或顯示信息，沒有參與用戶生成口令的運算過程，若設(shè)備丟失，則該因子可被攻擊者輕易利用，安全性低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提出一種防止撞庫攻擊的多因子身份認(rèn)證方法，其特征在于，所述多因子包括有用戶口令，手機和手環(huán)，三者缺一不可，多因子共同參與完成用戶的注冊及登錄，本發(fā)明的具體實現(xiàn)步驟包括:
[0006](I)初始化階段:
[0007]Ia)完成手環(huán)初始化:注冊激活手環(huán)，并將其綁定到用戶U指定的手機端上，確保手環(huán)具有藍(lán)牙功能，并能與所關(guān)聯(lián)手機端進(jìn)行藍(lán)牙連接；
[0008]Ib)確保用戶U在注冊階段使用的PC端是安全可信的；
[0009](2)注冊階段:
[0010]用戶U在PC端利用短口令pwd，通過中止密鑰導(dǎo)出函數(shù)(HKDF)，生成原始主密鑰k和驗證字符串V ;通過搖手環(huán)生成隨機數(shù)X，利用原始主密鑰k和隨機數(shù)X，在PC端生成安全性加強的用戶注冊口令Pu ;用戶U在服務(wù)器S進(jìn)行首次注冊，服務(wù)器S為該用戶U生成隨機數(shù)1，利用用戶注冊口令Pu和隨機數(shù)y，生成安全性更強的服務(wù)器存儲口令ps ;用戶U利用手機端串碼MEI和短口令pwd的hash值，加密服務(wù)器S發(fā)來的隨機數(shù)y，在手機端生成隱藏信息ctext ;服務(wù)器S最終把用戶注冊信息安全存儲在數(shù)據(jù)庫中，注冊信息包括:身份標(biāo)識id，隱藏信息ctext，用戶手機號num，驗證字符串v和服務(wù)器存儲口令ps ;
[0011](3)預(yù)登錄階段:
[0012]3a)用戶U將自己的身份標(biāo)識id發(fā)送給服務(wù)器S ;
[0013]3b)服務(wù)器S收到用戶身份標(biāo)識id后，查找數(shù)據(jù)庫中與用戶身份標(biāo)識id相對應(yīng)的隱藏信息ctext和驗證字符串V，然后生成一個隨機數(shù)challenge，并將隨機數(shù)challenge與隱藏信息ctext和驗證字符串V —起發(fā)回給用戶U ；
[0014]3c)用戶U利用服務(wù)器發(fā)來的驗證字符串V，并在手機端上輸入注冊階段使用的短口令pwd，通過HKDF計算導(dǎo)出注冊階段生成的原始主密鑰k，即HKDF.Extract (v,pwd) 一 (k):
[0015]3d)用戶U通過搖手環(huán)行為生成注冊時的隨機數(shù)X’并將隨機數(shù)X通過藍(lán)牙發(fā)送到手機纟而上；
[0016]3e)用戶U在手機端利用原始主密鑰k和隨機數(shù)X，生成用戶注冊口令PU ;
[0017]3f)用戶U利用手機端串碼頂EI和短口令pwd的hash值，解密隱藏信息ctext，得到注冊階段該網(wǎng)站服務(wù)器生成的隨機數(shù)y;再在手機端利用用戶注冊口令PU和隨機數(shù)y，生成服務(wù)器存儲口令PS ;
[0018](4)登錄階段:
[0019]4a)用戶U結(jié)合服務(wù)器存儲口令ps和收到的隨機數(shù)challenge，計算消息認(rèn)證碼R = MAC (ps, challenge)，并將消息認(rèn)證碼R發(fā)送給服務(wù)器S ；
[0020]4b)服務(wù)器S收到消息認(rèn)證碼R后，查找數(shù)據(jù)庫中與用戶身份標(biāo)識id相對應(yīng)的服務(wù)器存儲口令ps，再結(jié)合challenge，計算消息認(rèn)證碼R’ = MAC (ps, challenge);最后，比較用戶U發(fā)送的消息認(rèn)證碼R與服務(wù)器S計算出的消息認(rèn)證碼R’，若相等，則允許用戶U登錄；否則，拒絕登錄請求。
[0021]本發(fā)明通過結(jié)合兩個因子手機和手環(huán)來加強該密鑰的安全性，以防止惡意攻擊者通過攻擊防范能力較薄弱的網(wǎng)站以獲得其數(shù)據(jù)庫中的用戶賬號和密碼，從而使用這些已經(jīng)泄漏的信息偽裝成合法用戶的身份嘗試登錄其他更有價值的網(wǎng)站，并由此盜取更多的個人信息，進(jìn)一步防止撞庫所得的隱私信息被犯罪分子利用來進(jìn)行詐騙等犯罪。增強了服務(wù)器驗證登錄用戶身份的能力，從根本上避免了撞庫攻擊可能給用戶帶來的損失。
[0022]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
[0023]1.本發(fā)明中用戶只需記憶一個簡單的短口令pwd，通過對中止密鑰導(dǎo)出函數(shù)(HKDF)輸入不同的隨機數(shù)r，從而針對不同網(wǎng)站生成不同的原始主密鑰k和驗證字符串V，根本上避免了撞庫攻擊的發(fā)生；進(jìn)一步保證對于不同網(wǎng)站，用戶注冊口令Pu也不相同，SP使惡意服務(wù)器進(jìn)行共謀，也無法通過破解用戶信息得到用戶在其他安全網(wǎng)站的注冊口令；服務(wù)器存儲口令ps由服務(wù)器針對不同用戶生成不同的隨機數(shù)y而得到，且不同服務(wù)器針對同一用戶生成的隨機數(shù)y也都不相同，從而再次避免了撞庫攻擊的發(fā)生；
[0024]2.本發(fā)明對原始主密鑰k進(jìn)行了兩次結(jié)合多因子的運算，增強了對用戶身份進(jìn)行驗證的能力，有效避免了單一口令因子易被盜用并進(jìn)行身份偽裝的危險；本發(fā)明將便捷的手環(huán)作為除手機因子之外的另一個因子，利用手環(huán)輔助生成最終用于登錄的服務(wù)器存儲口令ps，方便用戶操作，應(yīng)用范圍廣。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明的總流程圖；
[0026]圖2為本發(fā)明中用戶注冊階段的子流程圖；
[0027]圖3為本發(fā)明中用戶預(yù)登錄階段的子流程圖；
[0028]圖4為本發(fā)明中用戶登錄階段的子流程圖。
【具體實施方式】
[0029]下面通過附圖和【具體實施方式】進(jìn)一步說明本發(fā)明的實施方案。
[0030]現(xiàn)階段的身份認(rèn)證大多依靠安全性較差的短口令，口令簡單易猜測且較易重復(fù)使用，不同用戶容易使用相同的簡單口令，易遭受暴力破解攻擊；同一用戶在不同網(wǎng)站使用相同口令，易遭受撞庫攻擊。為此，本發(fā)明展開了探索和研究，提出了一種可防止暴力破解攻擊和撞庫攻擊的多因子身份認(rèn)證方法。
[0031]實施例1
[0032]本發(fā)明是一種防止撞庫攻擊的多因子身份認(rèn)證方法，本發(fā)明中多因子包括有用戶口令，手機和手環(huán)，三者缺一不可，多因子共同參與完成用戶的注冊及登錄，參照圖1，本發(fā)明的具體實現(xiàn)步驟包括:
[0033](I)初始化階段:
[0034]Ia)完成手環(huán)初始化:注冊激活手環(huán)，并將其綁定到用戶U指定的手機端上，確保手環(huán)具有藍(lán)牙功能，并能與所關(guān)聯(lián)手機端進(jìn)行藍(lán)牙連接。
[0035]Ib)確保用戶U在注冊階段使用的PC端是安全可信的。
[0036](2)注冊階段:
[0037]用戶U在PC端利用自己方便記憶的短口令pwd，通過中止密鑰導(dǎo)出函數(shù)(HKDF)，生成原始主密鑰k和驗證字符串V ;通過搖手環(huán)生成隨機數(shù)X，利用原始主密鑰k和隨機數(shù)X，在PC端生成安全性加強的用戶注冊口令pu ;用戶U在服務(wù)器S進(jìn)行首次注冊，服務(wù)器S為該用戶U生成隨機數(shù)y，利用用戶注冊口令pu和隨機數(shù)y，生成安全性更強的服務(wù)器存儲口令ps ;用戶U利用手機端串碼頂EI和短口令pwd的hash值，加密服務(wù)器S發(fā)來的隨機數(shù)