Аннотация
Ефремченко И. А., Губенко Н. Е. Особенности модели аутентификации на основе ЦВЗ для разработки систем графического пароля. В данной статье проведен анализ методов стеганографии, которые позволяют повысить стойкость систем к методам взлома систем с парольной аутентификацией пользователей. Анализируется метод аутентификации пользователя на основе ЦВЗ.
Постановка проблемы
С появлением мониторов и различных устройств с сенсорными экранами ведутся разработки систем графических паролей, которые создаются, чтобы избавить пользователя от сложных паролей и упростить авторизацию, но при этом обезопасить доступ к ресурсам. Как известно, самым уязвимым звеном безопасности является непосредственно сам пользователь, который не всегда запоминает несколько сложных паролей. До сих пор в большинстве случаев используется известное слово или имя, в лучшем случае снабжённое несколькими дополнительными цифрами. Словарные атаки, а также система автоматического подбора всех возможных комбинаций знаков позволяет вскрыть такой пароль за кроткий промежуток времени. Таким образом, проблема безопасности защищаемых ресурсов при прохождении идентификации/аутентификации пользователей средствами систем графического пароля остается актуальной. Решение этой проблемы можно обеспечить с помощью применения стенографических методов, которые позволят повысить стойкость систем к большинству известных атак и методов взлома на парольные систем.
Цель статьи
Провести анализ методов использования цифровых водяных знаков для совершенствования систем графического пароля.
Цифровые водяные знаки
В настоящий момент компьютерная стеганография включает в себя несколько областей исследования:
- Встраивание информации с целью ее скрытой передачи;
- Встраивание цифровых водяных знаков (ЦВЗ), в частности для защиты авторских прав на электронную продукцию, такую как видео, аудио и графические файлы в электронном виде;
- Встраивание заголовков;
- Встраивание идентификационных номеров.
Наибольший интерес вызывают ЦВЗ. Они применяются как для маркирования электронных файлов, так и для встраивания и передачи различной информации по каналам связи [1].
ЦВЗ также могут быть трех видов:
- хрупкие;
- полухрупкие;
- робастные.
Хрупкие ЦВЗ разрушаются при незначительной модификации заполненного контейнера. Они применяются для аутентификации сигналов. Отличие от средств электронной цифровой подписи заключается в том, что хрупкие ЦВЗ все же допускают некоторую модификацию контента. Это важно для защиты мультимедийной информации, так как законный пользователь может, например, пожелать сжать изображение. Другое отличие заключается в том, что хрупкие ЦВЗ должны не только отразить факт модификации контейнера, но также вид и местоположение этого изменения.
Полухрупкие ЦВЗ устойчивы по отношению к одним воздействиям и неустойчивы по отношению к другим. Полухрупкие ЦВЗ специально проектируются так, чтобы быть неустойчивыми по отношению к определенного рода операциям. Например, они могут позволять выполнять сжатие изображения, но запрещать вырезку из него или вставку в него фрагмента.
Под робастностью понимается устойчивость ЦВЗ к различного рода воздействиям на стегоконтейнер. Робастные ЦВЗ могут быть 3-х типов. Это ЦВЗ, которые могут быть обнаружены всеми желающими, хотя бы одной стороной, либо это могут быть ЦВЗ которые трудно модифицировать или извлечь контента (контейнера) [2].
Таким образом, можно выделить актуальную задачу по применению ЦВЗ, которая состоит в аутентификации пользователя при условии устойчивости к навязыванию ложных сообщений нарушителем и воздействию случайных и преднамеренных ошибок в каналах связи. В ходе поиска решения данной задачи необходимо использование методов контроля подлинности на основе ЦВЗ и применении как одного, так и нескольких видов цифровых водяных знаков.
Модель аутентификации пользователя на основе ЦВЗ системы представлена на рис.1:
Рисунок 1 – Модель аутентификации пользователя на основе ЦВЗ
Алгоритм аутентификации пользователя на основе ЦВЗ:
- Отправитель создает документ, накладывает цифровой водяной знак, индивидуальный для каждого отправителя, который преобразовывается в кодере к удобному виду для встраивания в заверяемое сообщение.
- В формирователе заверенных сообщений конструкция водяного знака встраивается в документ, используя конфиденциальный ключ.
- В канале связи на заверенное сообщение воздействуют нарушитель, а также случайные и преднамеренные помехи. В результате этого воздействия на приеме в устройство проверки водяных знаков поступает модифицированное сообщение.
- По алгоритму обнаружения цифрового водяного знака формируется его оценка. Подлинность документа определяется в соответствии с этой оценкой. При этом возможны решения следующего вида:
- подлинность сообщения подтверждена;
- подлинность сообщения не подтверждена;
- фрагмент скорее всего подлинный;
- фрагмент скорее всего навязан или искажен помехами передачи.
При формировании оценки водяных знаков могут возникнуть ошибки их обнаружения получателем сообщения [3].
В данной модели под ЦВЗ понимается встраивание определенной информации о пользователе и его пароле к определенному ресурсу. Информация кодируется и встраивается в последовательность графических файлов. Пользователь выбирает определенную последовательность файлов и подтверждает свой выбор. Система из этой последовательности извлекает ЦВЗ, в которых содержаться имя пользователя и пароль, если последовательность верна, то пользователю открывается ресурс, в обратном случае доступ к защищенному ресурсу будет закрыт, до тех пор, пока последовательность будет правильной.
Однако данная модель обладает рядом недостатков:
- не предусмотрены ограничения на количественный выбор последовательности, то есть если, к примеру, последовательность была выбрана не правильно несколько раз, то доступ пользователя блокируется автоматически;
- использование только одного метода встраивания ЦВЗ, что приводит к недостаточной устойчивости к взлому.
Выводы
Благодаря использованию ЦВЗ в системах графических паролей атаки на данные системы становятся более сложными в реализации и значительно отличаются от атак на часто используемые символьные системы.
Рассмотренная модель является достаточно распространенной, однако для повышения ее эффективности целесообразно провести следующие доработки:
- ввести количественные ограничения на ввод изображений для подбора парольных изображений;
- для реализации модели целесообразно использовать различные типы ЦВЗ (хрупкие, полухрупкие, робастные) для каждого файла из последовательности, причем методы для встраивания могут выбираться в произвольной последовательности.
Список использованной литературы
1. Введение в цифровую стеганографию // Портал магистров ДонНТУ. [2006] http://masters.donntu.ru/2006/fvti/khotov/library/stego.htm.
2. Цифровые водяные знаки // Образовательная социальная сеть KazEdu.kz. [2009-2017]. URL: https://www.kazedu.kz/referat/133581/2.
3. Шокарев А. В. Графические пароли с использованием методов стеганографии // Инновационные технологии и экономика в машиностроении: Труды VII Всеросс. Научно-практ. конф. С междунар. участием. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. – c. 293–299.