Вопрос или проблема
Аутентификация с использованием протокола BLE Challenge-Response на основе заранее共享енного ключа и SHA-256
Я работаю над системой замка с использованием Bluetooth Low Energy и реализовал поток аутентификации challenge-response для безопасной связи между замком (устройство ESP32) и телефоном пользователя. Я совсем нов в этих технологиях и хотел бы узнать, есть ли у кого-то отзывы о работе моей системы:
- Замок и телефон имеют заранее согласованный секретный ключ. Этот ключ хранится локально как на телефоне, так и на замке.
- Телефон выступает в роли периферийного устройства BLE, а замок – в роли центрального. Когда замок обнаруживает телефон, он инициирует процесс challenge-response.
- Замок генерирует случайный вызов (challenge) каждый раз, когда телефон пытается разблокировать замок. Этот вызов отправляется на телефон через BLE.
- Телефон считывает вызов, добавляет к нему заранее согласованный секретный ключ и хэширует комбинацию с помощью SHA-256. Хэшированный результат (вызов + секретный ключ) отправляется обратно на замок.
- Когда замок получает хэшированный ответ от телефона, он пересчитывает хэш, используя оригинальный вызов и свою копию заранее согласованного секретного ключа. Если хэши совпадают, замок аутентифицирует телефон и разблокируется, в противном случае замок отклоняет запрос.
Секретный ключ никогда не передается по BLE. Только вызов и хэшированный ответ (вызов + секретный ключ) отправляются по воздуху. Коммуникация по BLE зашифрована, и я рассматривал возможность связи (bonding), но она сейчас не реализована.
Мой основной вопрос: обеспечивает ли этот поток безопасный механизм challenge-response? Также, достаточно ли использовать SHA-256 с заранее согласованным ключом и вызовом для защиты системы от потенциальных атак? Следует ли мне рассмотреть добавление временной метки или nonce, или это ненужно? И, наконец, секретный ключ в настоящее время одинаков для нескольких взаимодействий – следует ли мне рассмотреть ротацию ключа, и возможно ли это без доступа в Интернет?
Заранее спасибо!
Ответ или решение
Ответ на вопрос о системе аутентификации на основе BLE с использованием пред共有ного ключа и SHA-256
Система аутентификации, описанная вами, имеет основные элементы, обеспечивающие защиту, однако есть несколько аспектов, на которые стоит обратить внимание для повышения безопасности.
Потенциальные уязвимости и рекомендации
-
Безопасность механизма вызова-ответа:
- Ваше использование пре共享ного ключа и хеширования с помощью SHA-256 является хорошим началом. Однако вам следует учитывать возможность атаки повторного воспроизведения. Чтобы предотвратить это, рекомендуется включить в процесс либо таймштамп, либо уникальный случайный номер (nonce), который будет генерироваться для каждого запроса. Это обеспечит уникальность каждого challenge-response взаимодействия.
-
Хранение и управление ключом:
- Хранение пред共享ного ключа на обоих устройствах несет в себе риск, особенно если устройства могут быть скомпрометированы. Рекомендуется использовать безопасные методы хранения секретов, такие как Secure Element или Trusted Platform Module (TPM), если такая возможность существует на вашем оборудовании.
-
Использование HTTPS для ключевой ротации:
- Если возможно, рассмотрите внедрение механизма периодической ротации ключей. Это можно сделать по заранее определенному расписанию или после определенного количества аутентификаций. Если вам необходимо изменить ключ без доступа в интернет, вы можете использовать метод, основанный на загрузке нового ключа через BLE после аутентификации, когда устройство в безопасности.
-
Внедрение модели "супервайзера" для разрешения аутентификации:
- Если ваши устройства позволяют, рассмотрите возможность внедрения ещё одного слоя аутентификации, например, "супервайзера" или другого устройства, способного проверять легитимность аутентификации и ключа.
-
Системы контроля доступа:
- Убедитесь, что в вашем приложении для телефона есть дополнительные параметры безопасности, такие как аутентификация пользователя (например, PIN-код или биометрия) перед попытками управления замком.
- Регулярные тесты на уязвимости:
- Проведение регулярного тестирования системы на уязвимости и применение лучших практик в области безопасности может значительно повысить защиту вашей системы.
Заключение
Ваша система аутентификации с использованием механизма challenge-response на основе пред共享ного ключа и SHA-256 в целом имеет потенциал для обеспечения безопасности, однако важно учитывать вышеупомянутые аспекты. Подумайте о добавлении таймстампов или nonce для защиты от атак повторного воспроизведения, а также о ротации ключей для повышения устойчивости к компрометации. Следуйте практикам безопасности, и ваша система будет более защищенной в условиях реального использования.