Управление учетными данными на стороне клиента: биометрическая аутентификация и аппаратные ключи безопасности

В современной цифровой среде обеспечение безопасности учетных данных пользователей на стороне клиента веб-приложений имеет первостепенное значение. Традиционные методы аутентификации на основе паролей становятся все более уязвимыми для фишинговых атак, атак методом перебора и других нарушений безопасности. В этой записи блога рассматриваются современные подходы к управлению учетными данными на стороне клиента с упором на биометрическую аутентификацию и аппаратные ключи безопасности, предлагая более безопасную и удобную для пользователя альтернативу.

Проблема с паролями

Пароли, несмотря на то, что они являются давно используемым методом аутентификации, представляют собой несколько неотъемлемых проблем безопасности:

• Слабые пароли: Пользователи часто выбирают слабые, легко угадываемые пароли или повторно используют один и тот же пароль на нескольких сайтах.
• Фишинг: Фишинговые атаки обманом заставляют пользователей раскрывать свои пароли на поддельных веб-сайтах.
• Атаки методом перебора: Злоумышленники могут систематически перебирать различные комбинации паролей для получения несанкционированного доступа.
• Хранение паролей: Даже при надежном хешировании и использовании соли, хранение паролей сопряжено с неотъемлемыми рисками. Утечка базы данных может раскрыть учетные данные пользователей.

Введение в беспарольную аутентификацию

Методы беспарольной аутентификации направлены на устранение зависимости от паролей, тем самым смягчая риски, связанные с ними. Биометрическая аутентификация и аппаратные ключи безопасности — это два известных беспарольных подхода, которые повышают безопасность на стороне клиента.

Биометрическая аутентификация

Биометрическая аутентификация использует уникальные биологические характеристики для проверки личности пользователя. Общие биометрические методы включают в себя:

• Сканирование отпечатков пальцев: Захват и анализ рисунков отпечатков пальцев.
• Распознавание лиц: Идентификация пользователей на основе черт их лица.
• Распознавание голоса: Проверка пользователей по их голосовым моделям.

Рекомендации по внедрению биометрической аутентификации

Внедрение биометрической аутентификации на стороне клиента требует тщательного учета нескольких факторов:

• Совместимость устройств: Обеспечьте совместимость с широким спектром устройств и операционных систем. Не все устройства имеют встроенные биометрические датчики.
• Конфиденциальность: Уделите первостепенное внимание конфиденциальности пользователей, надежно храня биометрические данные и соблюдая соответствующие правила защиты данных (например, GDPR, CCPA). Рассмотрите возможность использования обработки на устройстве, чтобы сохранить конфиденциальные биометрические данные локально.
• Доступность: Предоставьте альтернативные методы аутентификации для пользователей, которые не могут использовать биометрическую аутентификацию (например, пользователи с ограниченными возможностями).
• Безопасность: Внедрите надежные меры безопасности для предотвращения атак с подменой и защиты биометрических данных от несанкционированного доступа.

API веб-аутентификации (WebAuthn)

API веб-аутентификации (WebAuthn) — это веб-стандарт, который обеспечивает строгую беспарольную аутентификацию с использованием биометрических датчиков и аппаратных ключей безопасности. WebAuthn позволяет веб-сайтам использовать платформенные аутентификаторы (например, сканеры отпечатков пальцев, камеры распознавания лиц) и роуминговые аутентификаторы (например, USB-ключи безопасности) для проверки пользователей.

Преимущества WebAuthn

• Повышенная безопасность: WebAuthn обеспечивает надежную криптографическую аутентификацию, что делает его устойчивым к фишинговым атакам и утечкам паролей.
• Улучшенный пользовательский опыт: Беспарольная аутентификация упрощает процесс входа в систему, обеспечивая удобство для пользователей.
• Кроссплатформенная совместимость: WebAuthn поддерживается основными веб-браузерами и операционными системами.
• Стандартизация: WebAuthn — это открытый стандарт, обеспечивающий совместимость и независимость от поставщиков.

Рабочий процесс WebAuthn

1. Регистрация: Пользователь регистрирует новый аутентификатор (например, сканер отпечатков пальцев, ключ безопасности) на веб-сайте. Это включает в себя создание пары криптографических ключей и хранение открытого ключа на сервере.
2. Аутентификация: Когда пользователь пытается войти в систему, веб-сайт запрашивает у аутентификатора подтверждение владения закрытым ключом. Аутентификатор выполняет криптографическую подпись, используя закрытый ключ, который веб-сайт проверяет, используя сохраненный открытый ключ.

Аппаратные ключи безопасности

Аппаратные ключи безопасности — это физические устройства, которые обеспечивают надежную аутентификацию с использованием криптографических ключей. Эти ключи обычно подключаются к компьютеру через USB или NFC и используются вместе с WebAuthn для проверки личности пользователя.

Типы аппаратных ключей безопасности

• Ключи FIDO U2F: Оригинальный стандарт FIDO, обеспечивающий двухфакторную аутентификацию.
• Ключи FIDO2: Более новый стандарт FIDO, поддерживающий беспарольную аутентификацию и многофакторную аутентификацию. FIDO2 включает WebAuthn и CTAP (протокол взаимодействия клиента с аутентификатором).

Преимущества аппаратных ключей безопасности

• Устойчивость к фишингу: Аппаратные ключи безопасности очень устойчивы к фишинговым атакам, поскольку они проверяют происхождение веб-сайта перед аутентификацией пользователя.
• Надежная криптографическая защита: Аппаратные ключи безопасности используют надежные криптографические алгоритмы для защиты учетных данных пользователей.
• Защита от несанкционированного доступа: Аппаратные ключи безопасности спроектированы таким образом, чтобы быть защищенными от несанкционированного доступа, предотвращая извлечение закрытого ключа злоумышленниками.
• Многофакторная аутентификация: Аппаратные ключи безопасности можно использовать в качестве второго фактора в схемах многофакторной аутентификации.

Внедрение аппаратных ключей безопасности с помощью WebAuthn

Внедрение аппаратных ключей безопасности с помощью WebAuthn включает следующие этапы:

1. Регистрация пользователя: Пользователь регистрирует свой аппаратный ключ безопасности на веб-сайте. Это включает в себя создание пары криптографических ключей на ключе и хранение открытого ключа на сервере.
2. Аутентификация: Когда пользователь пытается войти в систему, веб-сайт запрашивает у ключа безопасности подтверждение владения закрытым ключом. Пользователь должен физически нажать кнопку на ключе, чтобы авторизовать запрос аутентификации. Ключ безопасности выполняет криптографическую подпись, используя закрытый ключ, который веб-сайт проверяет, используя сохраненный открытый ключ.

Примеры реализации на стороне клиента

Вот несколько упрощенных примеров того, как реализовать биометрическую аутентификацию и аппаратные ключи безопасности на стороне клиента с использованием JavaScript и WebAuthn. Примечание. Это упрощенные примеры для иллюстративных целей, и их не следует использовать в производственной среде без надлежащей проверки безопасности и усиления защиты.

Пример биометрической аутентификации (концептуальный)

В этом примере показана концептуальная схема реализации биометрической аутентификации с использованием гипотетического API `biometricAuth`. Фактическая реализация зависит от возможностей браузера и устройства, а также от доступных API.

            
async function authenticateWithBiometrics() {
  try {
    const credential = await biometricAuth.authenticate();
    // Send credential to backend for verification
    const response = await fetch('/api/verify-biometric', {
      method: 'POST',
      headers: {
        'Content-Type': 'application/json'
      },
      body: JSON.stringify({ credential })
    });

    if (response.ok) {
      // Authentication successful
      console.log('Biometric authentication successful');
    } else {
      // Authentication failed
      console.error('Biometric authentication failed');
    }
  } catch (error) {
    console.error('Error during biometric authentication:', error);
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Пример аппаратного ключа безопасности (концептуальный с использованием WebAuthn)

В этом примере используется API WebAuthn (в частности, API `navigator.credentials`) для взаимодействия с аппаратным ключом безопасности.

            
async function registerSecurityKey() {
  try {
    const attestationOptions = await fetch('/api/webauthn/register/options').then(res => res.json());

    const credential = await navigator.credentials.create(attestationOptions);

    const response = await fetch('/api/webauthn/register', {
      method: 'POST',
      headers: {
        'Content-Type': 'application/json'
      },
      body: JSON.stringify(credential)
    });

    if (response.ok) {
      console.log('Security key registration successful');
    } else {
      console.error('Security key registration failed');
    }
  } catch (error) {
    console.error('Error during security key registration:', error);
  }
}

async function authenticateWithSecurityKey() {
  try {
    const assertionOptions = await fetch('/api/webauthn/authenticate/options').then(res => res.json());

    const credential = await navigator.credentials.get(assertionOptions);

    const response = await fetch('/api/webauthn/authenticate', {
      method: 'POST',
      headers: {
        'Content-Type': 'application/json'
      },
      body: JSON.stringify(credential)
    });

    if (response.ok) {
      console.log('Security key authentication successful');
    } else {
      console.error('Security key authentication failed');
    }
  } catch (error) {
    console.error('Error during security key authentication:', error);
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Важно: Конечные точки `/api/webauthn/register/options`, `/api/webauthn/register`, `/api/webauthn/authenticate/options` и `/api/webauthn/authenticate` — это конечные точки API на стороне сервера, которые обрабатывают логику WebAuthn на стороне сервера (например, создание вызова, проверка аттестации/подтверждения, хранение/извлечение учетных данных пользователя). Код на стороне клиента просто взаимодействует с этими конечными точками и API `navigator.credentials`.

Интеграция с сервером

Механизмы аутентификации на стороне клиента должны быть интегрированы с безопасным сервером для проверки и авторизации. Сервер отвечает за:

• Проверка биометрических данных: Проверка целостности и подлинности биометрических данных, полученных от клиента.
• Управление открытыми ключами: Хранение и управление открытыми ключами, связанными с зарегистрированными биометрическими датчиками и аппаратными ключами безопасности.
• Создание вызовов: Создание криптографических вызовов для запросов аутентификации.
• Проверка подписей: Проверка криптографических подписей, сгенерированных аутентификаторами.
• Управление сеансами: Установление и управление пользовательскими сеансами после успешной аутентификации.
• Авторизация: Обеспечение соблюдения политик контроля доступа на основе ролей и разрешений пользователей.

Рекомендации по обеспечению безопасности

Внедрение безопасного управления учетными данными на стороне клиента требует соблюдения рекомендаций по обеспечению безопасности:

• Используйте HTTPS: Всегда используйте HTTPS для шифрования связи между клиентом и сервером.
• Проверяйте ввод: Проверяйте все данные, полученные от клиента, для предотвращения атак с внедрением кода.
• Реализуйте защиту от межсайтового скриптинга (XSS): Защититесь от XSS-атак, очищая пользовательский ввод и используя соответствующие заголовки безопасности.
• Реализуйте защиту от межсайтовой подделки запросов (CSRF): Защититесь от CSRF-атак, используя токены защиты от CSRF.
• Регулярные проверки безопасности: Проводите регулярные проверки безопасности для выявления и устранения уязвимостей.
• Поддерживайте актуальность программного обеспечения: Поддерживайте актуальность всех программных компонентов (например, веб-браузеров, операционных систем, библиотек), устанавливая последние исправления безопасности.
• Обучайте пользователей: Обучайте пользователей рекомендациям по обеспечению безопасности, таким как избежание фишинговых атак и использование надежных паролей (если пароли все еще являются вариантом).
• Безопасное хранилище: Надежно храните любые конфиденциальные данные на стороне клиента, используя шифрование. Рассмотрите возможность использования Web Crypto API для криптографических операций.

Глобальные соображения и доступность

При реализации биометрической аутентификации и аутентификации с помощью аппаратных ключей безопасности крайне важно учитывать глобальные факторы и доступность:

• Региональные правила: Знайте и соблюдайте региональные правила конфиденциальности данных, такие как GDPR в Европе и CCPA в Калифорнии. Эти правила могут повлиять на то, как вы собираете, храните и обрабатываете биометрические данные.
• Языковая поддержка: Предоставляйте четкие и краткие инструкции на нескольких языках, чтобы охватить глобальную базу пользователей.
• Культурная чувствительность: Убедитесь, что процесс аутентификации является культурно-чувствительным и избегает любых потенциально оскорбительных или дискриминационных практик. Учитывайте, что культурное восприятие биометрии может варьироваться.
• Доступность: Спроектируйте процесс аутентификации так, чтобы он был доступен для пользователей с ограниченными возможностями. Предоставьте альтернативные методы аутентификации для пользователей, которые не могут использовать биометрическую аутентификацию или аппаратные ключи безопасности. Учитывайте пользователей с нарушениями моторики, которым может быть трудно работать с физическими аппаратными ключами.
• Сетевое подключение: Спроектируйте процесс аутентификации так, чтобы он был устойчив к перебоям в сетевом подключении. Предоставьте возможность автономной аутентификации, где это возможно.
• Доступность устройств: Признайте, что не все пользователи имеют доступ к новейшим устройствам со встроенными биометрическими датчиками или возможностью использования аппаратных ключей безопасности. Предоставьте резервные механизмы, такие как одноразовые пароли на основе времени (TOTP), для пользователей, которые не могут использовать эти методы.

Будущие тенденции

Область управления учетными данными на стороне клиента постоянно развивается. Некоторые будущие тенденции, на которые следует обратить внимание, включают в себя:

• Расширенные биометрические методы: Появление новых биометрических методов, таких как распознавание вен и поведенческая биометрия.
• Децентрализованная идентификация: Использование технологии блокчейн для создания децентрализованных систем идентификации.
• Доказательства с нулевым разглашением: Применение доказательств с нулевым разглашением для повышения конфиденциальности пользователей во время аутентификации.
• Непрерывная аутентификация: Внедрение методов непрерывной аутентификации, которые постоянно проверяют личность пользователя в фоновом режиме.

Заключение

Биометрическая аутентификация и аппаратные ключи безопасности предлагают более безопасную и удобную для пользователя альтернативу традиционным методам аутентификации на основе паролей. Внедрив эти технологии на стороне клиента веб-приложений, разработчики могут значительно повысить безопасность и улучшить пользовательский опыт. WebAuthn предоставляет стандартизированный способ взаимодействия с этими технологиями. Не забывайте уделять первостепенное внимание конфиденциальности пользователей, доступности и глобальным соображениям при внедрении этих решений. Непрерывное обучение и адаптация необходимы для того, чтобы оставаться впереди развивающихся угроз безопасности и технологических достижений в области управления учетными данными на стороне клиента.