Time-based One-time Password algorithm

З 2004 року OATH (The Initiative for open authentication) працювала над проектом одноразових паролів (OTP). Першим результатом був HOTP (the Hash-based Message Authentication Code (HMAC) OTP algorithm), опублікований у грудні 2005 року. Він був представлений як проект IETF (The Internet Engineering Task Force)[2][3].

Подальша робота OATH йшла на поліпшення HOTP і в 2008 році був представлений TOTP[4]. Цей алгоритм не використовує лічильник для синхронізації клієнта і сервера, а генерує пароль залежно від часу, який дійсний протягом деякого інтервалу. Алгоритм діє так: клієнт бере поточне значення таймера і секретний ключ, хеширує їх за допомогою якої-небудь хеш-функції і відправляє серверу, у свою чергу сервер проводить ті ж обчислення після чого йому залишається тільки порівняти ці значення[5]. Він може бути реалізований не тільки на хеш-функції SHA-1, на відміну від HOTP, тому хеш-функція також є вхідним параметром[2].

Пізніше у вересні 2010 року був представлений новий алгоритм, що розширює TOTP ще більш, він отримав назву OATH Challenge-Response Algorithms (OCRA). Головна відмінність від попередніх алгоритмів полягає в тому, що в перевірці достовірності бере участь також і сервер. Так що клієнт може бути впевнений у його достовірності[2].

По суті, TOTP є варіантом HOTP алгоритму, в якому в якості значення лічильника підставляється величина, що залежить від часу[1]. Позначимо:

• ${\displaystyle }$ — дискретне значення часу, що використовується в якості параметра. (Вимірюється в одиницях ${\displaystyle }$, 4 байти)
• ${\displaystyle }$ — інтервал часу, протягом якого дійсний пароль. (За замовчуванням 30 сек.)
• ${\displaystyle }$ — початковий час, необхідний для синхронізації сторін. (За замовчуванням — час від початку UNIX ери)
• ${\displaystyle }$ — спільний секрет.
• ${\displaystyle }$ — поточний час.

Тоді[1][6]

${\displaystyle T=(CurrentTime-T_{0})/X}$

${\displaystyle \operatorname {HOTP} (K,T)=Truncate(\operatorname {HMAC-SHA-1} (K,T))}$

${\displaystyle \operatorname {TOTP} =\operatorname {HOTP} (K,T)}$

де

• HMAC-SHA-1(K,T) -генерація 20-ти байт на основі таємного ключа і часу за допомогою хеш-функції SHA-1.
• Truncate — функція вибору певним способом 4 байт:

позначимо String — результат HMAC-SHA-1(K,T); OffsetBits — молодші 4 біта рядка String; Offset = StringToNumber(OffsetBits) і результатом Truncate буде рядок з чотирьох символів — String[Offset]...String[Offset + 3][6]

Також варто відзначити, що на відміну від HOTP, який заснований тільки на SHA-1, TOTP може також використовувати HMAC-SHA-256, HMAC-SHA-512 та інші HMAC-хеш-функції:

• ${\displaystyle \operatorname {TOTP} (K,T)=Truncate(\operatorname {HMAC-SHA-256} (K,T))}$
• ${\displaystyle \operatorname {TOTP} (K,T)=Truncate(\operatorname {HMAC-SHA-512} (K,T))}$

і т. д.[1]

Концепція одноразових паролів разом з сучасними криптографічними методами може використовуватися для реалізації надійних систем віддаленої аутентифікації[5]. TOTP досить стійкий до криптографічних атак, проте ймовірність злому є, наприклад можливий такий варіант атаки «людина посередині»:

Прослуховуючи трафік клієнта, зловмисник може перехопити посланий логін і одноразовий пароль (або хеш від нього). Потім йому досить блокувати комп'ютер «жертви» і відправити аутентифікаційні дані від власного імені. Якщо він встигне це зробити за проміжок часу ${\displaystyle }$, то йому вдасться отримати доступ. Саме тому ${\displaystyle }$ варто робити невеликим. Але якщо час дії пароля зробити дуже маленьким, то у разі невеликої розсинхронізації клієнт не зможе отримати доступ[5].

Також існує вразливість пов'язана з синхронізацією таймерів сервера і клієнта, так як існує ризик розсинхронізації інформації про час на сервері і в програмному та/або апаратному забезпеченні користувача. Оскільки TOTP використовує в якості параметра, то при не збігу значень всі спроби користувача на аутентифікацію завершаться невдачею. У цьому випадку помилковий допуск чужого також буде неможливий. Варто відзначити, що ймовірність такої ситуації вкрай мала[5].

• HOTP
• OTP
• OCRA

• Nathan Willis. OATH: yesterday, today, and tomorrow. — LWN.net, 2010.

• Joann Killeen, Madison Alexander. OATH Submits TOTP: Time-Based One Time Password Specification to IETF. Архів оригіналу за 23 січня 2013.
• M'Raïhi D., Bellare M., Hoornaert F. et al. [rfc:4226 HOTP: An HMAC-Based One-Time Password Algorithm] — Internet Engineering Task Force, 2005. — 37 p. — doi:10.17487/RFC4226
• Давлетханов М. Концепция одноразовых паролей в построении системы аутентификации // Byte — 2006. — вып. 7-8 (95), июль-август. — ISSN 0360-5280
• Vaidya B., Park J. H., Rodrigues J. J. P. C. HOTP-Based User Authentication Scheme in Home Networks // Advances in Information Security and Assurance: Third International Conference and Workshops, ISA 2009, Seoul, Korea, June 25-27, 2009. Proceedings — Springer Berlin Heidelberg. — P. 672–681. — (Lecture Notes in Computer Science; Vol. 5576) — ISBN 978-3-642-02616-4, 978-3-642-02617-1 — ISSN 0302-9743
• M'Raïhi D., Machani S., Pei M. et al. TOTP: Time-Based One-Time Password Algorithm — Internet Engineering Task Force, 2011. — 16 p. — doi:10.17487/RFC6238

• OTP Oath HOTP TOTP PSKS DSKPP. Архів оригіналу за 24 січня 2013.