TOTP

TOTP (Time-based One-Time Password Algorithm^[1]) — OATH^[англ.]-алгоритм создания одноразовых паролей для защищённой аутентификации, являющийся улучшением HOTP. Является алгоритмом односторонней аутентификации — сервер удостоверяется в подлинности клиента. Главное отличие TOTP от HOTP — генерация пароля на основе времени, то есть время является параметром^[2]. При этом обычно используется не точное указание времени, а текущий интервал с установленными заранее границами (обычно — 30 секунд).

Стандартизован как RFC 6238.

История

С 2004 года OATH работала 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 счётчик для синхронизации клиента и сервера, а генерирует пароль в зависимости от времени, который действителен в течение некоторого интервала. Алгоритм действует так: клиент берёт 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 остаётся 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].

Принцип работы

TOTP является вариантом алгоритма HOTP, в котором в качестве значения счётчика 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 байт на основе секретного ключа и времени с помощью хеш-функции SHA-1.
• Truncate — функция выбора определённым 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].

В отличие от HOTP, который основан только на SHA-1, TOTP может также использовать HMAC-SHA-256, HMAC-SHA-512 и другие HMAC-хеш-функции:

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

и так далее^[1].

Надёжность алгоритма

Концепция одноразовых паролей вкупе с современными криптографическими методами может использоваться для реализации надёжных систем удалённой 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 несовпадении 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].