Time-based One-time Password Algorithm

С 2004 года OATH (The Initiative for open authentication) трудилась над проектом одноразовых паролей (OTP). Первым результатом был HOTP (the Hash-based Message Authentication Code (HMAC) OTP algorithm), опубликованный в декабре 2005 года. Он был представлен как проект IETF (The Internet Engineering Task Force)[2][3].

Дальнейшая работа OATH шла на улучшение HOTP и в 2008 году был представлен TOTP[4]. Этот алгоритм не использует счетчик для синхронизации клиента и сервера, а генерирует пароль в зависимости от времени, который действителен в течение некоторого интервала. Алгоритм действует так: клиент берет текущее значение таймера и секретный ключ, хеширует их с помощью какой-либо хеш-функции и отправляет серверу, в свою очередь сервер проводит те же вычисления после чего ему остается только сравнить эти значения[5]. Он может быть реализован не только на хеш-функции SHA-1, в отличие от HOTP, поэтому хеш-функция также является входным параметром[2].

Позднее был представлен новый алгоритм, расширяющий TOTP ещё больше. Он был представлен в сентябре 2010 года и назван OATH Challenge-Response Algorithms (OCRA). Главное отличие от предыдущих алгоритмов заключается в том, что в проверке подлинности участвует и сервер. Так что клиент может быть также уверен в его подлинности[2].

По сути, TOTP является вариантом HOTP алгоритма, в котором в качестве значения счетчика подставляется величина, зависящая от времени[1]. Обозначим:

• ${\displaystyle T}$ — дискретное значение времени, используемое в качестве параметра. (Измеряется в единицах ${\displaystyle X}$, 8 байтов)
• ${\displaystyle X}$ — интервал времени, в течение которого действителен пароль. (По умолчанию 30 сек.)
• ${\displaystyle T_{0}}$ — начальное время, необходимое для синхронизации сторон. (По умолчанию — время от начала UNIX эры)
• ${\displaystyle K}$ — разделяемый секрет.
• ${\displaystyle CurrentTime}$ — текущее время.

Тогда[1][6]

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

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

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

где

• HMAC-SHA-1(K,T) — генерация 20-ти байт на основе секретного ключа и времени с помощью хеш-функции SHA-1.
• Truncate — функция выбора определенным способом 4 байт:

обозначим String — результат HMAC-SHA-1(K,T); OffsetBits — младшие 4 бита строки String; Offset = StringToNumber(OffsetBits) и результатом Truncate будет строка из четырёх символов — String[Offset]…String[Offset + 3][6]

Также стоит отметить что в отличие от HOTP, который основан только на SHA-1, TOTP может также использовать HMAC-SHA-256, HMAC-SHA-512 и другие HMAC-хеш-функциях:

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

и т. д.[1]

Концепция одноразовых паролей вкупе с современными криптографическими методами может использоваться для реализации надежных систем удаленной аутентификации[5]. TOTP достаточно устойчив к криптографическим атакам, однако вероятности взлома есть, например возможен такой вариант атаки «человек посередине»:

Прослушивая трафик клиента, злоумышленник может перехватить посланный логин и одноразовый пароль (или хеш от него). Затем ему достаточно блокировать компьютер «жертвы» и отправить аутентификационные данные от собственного имени. Если он успеет это сделать за промежуток времени ${\displaystyle X}$, то ему удастся получить доступ. Именно поэтому ${\displaystyle X}$ стоит делать небольшим. Но если время действия пароля сделать слишком маленьким, то в случае небольшой рассинхронизации клиент не сможет получить доступ[5].

Также существует уязвимость связанная с синхронизацией таймеров сервера и клиента, так как существует риск рассинхронизации информации о времени на сервере и в программном и/или аппаратном обеспечении пользователя. Поскольку TOTP использует в качестве параметра время, то при не совпадении значений все попытки пользователя на аутентификацию завершатся неудачей. В этом случае ложный допуск чужого также будет невозможен. Стоит отметить что вероятность такой ситуации крайне мала[5].

• HOTP
• OTP
• OCRA

• Nathan Willis. OATH: yesterday, today, and tomorrow (англ.) // LWN.net : электронный журнал. — 2010.
• Joann Killeen, Madison Alexander. OATH Submits TOTP: Time-Based One Time Password Specification to IETF (англ.). Архивировано 23 января 2013 года.
• M'Raihi D., Bellare M., Hoornaert F., Naccache D., Ranen O. HOTP: An HMAC-Based One-Time Password Algorithm (англ.) — IETF, 2005. — 37 p. — doi:10.17487/RFC4226
• Давлетханов М. Концепция одноразовых паролей в построении системы аутентификации // Byte — США: 2006. — вып. 7-8 (95), июль-август. — ISSN 0360-5280; 1082-7838
• Vaidya B., Park J. H., Rodrigues J. J. P. C. HOTP-Based User Authentication Scheme in Home Networks (англ.) // Advances in Information Security and Assurance: Third International Conference and Workshops, ISA 2009, Seoul, Korea, June 25-27, 2009. Proceedings — Berlin, Heidelberg, New York, NY, London [etc.]: Springer Berlin Heidelberg, 2009. — P. 672—681. — (Lecture Notes in Computer Science; Vol. 5576) — ISBN 978-3-642-02616-4, 978-3-642-02617-1 — ISSN 0302-9743; 1611-3349 — doi:10.1007/978-3-642-02617-1_68
• M'Raihi D., Machani S., Pei M., Rydell J. TOTP: Time-Based One-Time Password Algorithm (англ.) — IETF, 2011. — 16 p. — doi:10.17487/RFC6238

• OTP Oath HOTP TOTP PSKS DSKPP (неопр.) (недоступная ссылка). Архивировано 24 января 2013 года.