ปัญหาพื้นฐานของการพิสูจน์ตัวตนด้วยรหัสผ่าน

ในการยืนยันตัวตนด้วยรหัสผ่านแบบดั้งเดิม ไคลเอนต์จะส่งรหัสผ่านหรือแฮชของรหัสผ่านไปยังเซิร์ฟเวอร์ ซึ่งจะเปรียบเทียบกับค่าที่จัดเก็บไว้ รูปแบบนี้เรียบง่าย แต่รวมความเสี่ยงมหาศาลไว้ที่เซิร์ฟเวอร์ การที่ฐานข้อมูลถูกเจาะจึงทำให้ข้อมูลรับรองของผู้ใช้ทั้งหมดถูกเปิดเผยพร้อมกัน

เมื่อผู้โจมตีเจาะเซิร์ฟเวอร์และขโมยฐานข้อมูลรหัสผ่าน พวกเขาสามารถโจมตีด้วยพจนานุกรมแบบออฟไลน์ด้วยความเร็วเต็มที่ของ GPU โดยไม่มีการจำกัดอัตรา GPU สมัยใหม่สามารถทดลองเดารหัสผ่านหลายพันล้านรายการต่อวินาทีกับแฮช bcrypt หรือ SHA-256 ทำให้สามารถกู้คืนรหัสผ่านที่อ่อนแอหรือใช้กันทั่วไปได้โดยง่าย

ผลการศึกษาชี้อย่างสม่ำเสมอว่าผู้ใช้ส่วนใหญ่ใช้รหัสผ่านซ้ำในหลายเว็บไซต์ ดังนั้นการที่เซิร์ฟเวอร์แห่งเดียวถูกเจาะจึงทำให้ข้อมูลรับรองที่ใช้ได้กับบริการอื่นรั่วไหลไปด้วย การโจมตีแบบยัดข้อมูลรับรองจะทำให้การทดลองคู่ชื่อผู้ใช้และรหัสผ่านที่รั่วไหลกับเว็บไซต์ยอดนิยมเป็นไปโดยอัตโนมัติ เปลี่ยนการรั่วไหลครั้งเดียวให้กลายเป็นการรั่วไหลหลายครั้ง

การเสริมความแข็งแกร่งให้รหัสผ่านฝั่งเซิร์ฟเวอร์ (การแฮชที่แข็งแกร่ง การเติมค่าเกลือ และการจำกัดอัตรา) ไม่สามารถป้องกันฟิชชิงได้ เมื่อผู้ใช้ป้อนรหัสผ่านลงในเว็บไซต์ปลอม ผู้โจมตีจะได้รับรหัสผ่านแบบข้อความธรรมดาโดยตรง ไม่ว่าเซิร์ฟเวอร์จริงจะจัดเก็บรหัสผ่านไว้อย่างดีเพียงใด ปัจจุบันฟิชชิงเป็นช่องทางหลักในการขโมยข้อมูลรับรอง

ฐานข้อมูลคู่ชื่อผู้ใช้และรหัสผ่านที่รั่วไหลหลายพันล้านคู่จากเหตุข้อมูลรั่วไหลในอดีตมีเผยแพร่สู่สาธารณะบนดาร์กเว็บ ผู้โจมตีใช้เครื่องมืออัตโนมัติเพื่อนำข้อมูลรับรองเหล่านี้ไปทดสอบกับสถาบันการเงิน เว็บไซต์พาณิชย์อิเล็กทรอนิกส์ และผู้ให้บริการอีเมลในระดับมหาศาล โดยจะสำเร็จเมื่อผู้ใช้ใช้รหัสผ่านเดิมซ้ำ ซึ่งเป็นรหัสผ่านที่เคยรั่วไหลมาก่อน

ในการยืนยันตัวตนด้วยรหัสผ่านแบบดั้งเดิม เซิร์ฟเวอร์จำเป็นต้องเรียนรู้รหัสผ่านแบบข้อความธรรมดาของผู้ใช้ระหว่างกระบวนการเข้าสู่ระบบ (แม้จะเป็นเพียงช่วงสั้น ๆ ก่อนการแฮชก็ตาม) นั่นหมายความว่าผู้ดูแลเซิร์ฟเวอร์ทุกคนต้องได้รับความไว้วางใจอย่างสมบูรณ์ว่าจะไม่ใช้ข้อมูลรับรองในทางที่ผิด ไม่บันทึกข้อมูลดังกล่าว หรือไม่เปิดเผยข้อมูลโดยไม่ได้ตั้งใจ ซึ่งในทางปฏิบัติแทบไม่มีสิ่งใดรับประกันได้

โพรโทคอลการยืนยันตัวตนในอุดมคติควรเปิดโอกาสให้ผู้ใช้พิสูจน์ว่าตนรู้รหัสผ่าน โดยไม่เปิดเผยรหัสผ่านนั้นแก่เซิร์ฟเวอร์เลย เซิร์ฟเวอร์ก็ควรพิสูจน์ได้เช่นกันว่าเป็นเซิร์ฟเวอร์จริง (การยืนยันตัวตนร่วมกัน) เพื่อป้องกันฟิชชิง ฐานข้อมูลของเซิร์ฟเวอร์ที่ถูกเจาะควรไม่เปิดเผยข้อมูลที่เป็นประโยชน์ต่อผู้โจมตี

การพิสูจน์ความรู้ศูนย์มอบกรอบแนวคิดทางทฤษฎีสำหรับเรื่องนี้ โดยผู้พิสูจน์สามารถโน้มน้าวผู้ตรวจสอบให้เชื่อว่าความลับนั้นถูกต้องได้ โดยไม่เปิดเผยตัวความลับเอง โพรโทคอลการยืนยันตัวตนด้วยรหัสผ่านอย่าง SRP และ OPAQUE นำหลักการเหล่านี้มาใช้เพื่อให้ยืนยันตัวตนได้โดยไม่ต้องส่งรหัสผ่านโดยตรงหรือจัดเก็บรหัสผ่านไว้ฝั่งเซิร์ฟเวอร์

โพรโทคอลการยืนยันตัวตนด้วยรหัสผ่านที่แข็งแกร่งควรทนทานต่อการโจมตีแบบเดารหัสผ่านจากพจนานุกรมแบบออฟไลน์ แม้ข้อมูลที่จัดเก็บไว้บนเซิร์ฟเวอร์จะถูกเปิดเผยทั้งหมดก็ตาม ซึ่งหมายความว่าค่าตรวจสอบที่จัดเก็บไว้ต้องไม่สามารถนำไปปลอมตัวเป็นผู้ใช้ได้โดยตรง และต้องไม่เปิดโอกาสให้เดารหัสผ่านแบบออฟไลน์ได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่ต้องอาศัยความร่วมมือจากเซิร์ฟเวอร์

เมื่อมีบริการหลายร้อยรายการที่ต้องใช้การยืนยันตัวตน รูปแบบดั้งเดิมจะบังคับให้เราไว้วางใจผู้ดำเนินการของทุกบริการให้ดูแลความลับที่อาจถูกนำไปใช้ซ้ำที่อื่นได้ ทางแก้คือกำจัดการส่งรหัสผ่านโดยสิ้นเชิง จัดเก็บเฉพาะค่าตรวจสอบที่ใช้ซ้ำไม่ได้ และผูกการยืนยันตัวตนเข้ากับข้อมูลระบุตัวตนของเซิร์ฟเวอร์โดยเฉพาะเพื่อป้องกันฟิชชิง

แนวทางสมัยใหม่ประกอบด้วย SRP (รหัสผ่านระยะไกลแบบปลอดภัย), OPAQUE และ FIDO2/กุญแจผ่าน แต่ละแนวทางแก้ปัญหาพื้นฐานคนละด้าน SRP และ OPAQUE กำจัดความรู้เกี่ยวกับรหัสผ่านของเซิร์ฟเวอร์ ส่วน FIDO2/กุญแจผ่านกำจัดรหัสผ่านโดยสิ้นเชิงด้วยการใช้การเข้ารหัสลับด้วยกุญแจสาธารณะที่ผูกไว้กับต้นทางโดยเฉพาะ

การยืนยันตัวตนด้วยรหัสผ่านแบบดั้งเดิมกำหนดให้เซิร์ฟเวอร์ตรวจสอบความลับที่เซิร์ฟเวอร์เองเรียนรู้ เปิดโอกาสให้ถอดรหัสแบบออฟไลน์หลังเกิดเหตุข้อมูลรั่วไหล และพ่ายแพ้ต่อฟิชชิง การใช้รหัสผ่านซ้ำทำให้เหตุข้อมูลรั่วไหลแต่ละครั้งกลายเป็นความล้มเหลวที่ส่งผลกระทบต่อทั้งระบบ ระบบในอุดมคติควรให้มีการยืนยันตัวตนร่วมกันโดยไม่ส่งความลับ จัดเก็บเฉพาะค่าตรวจสอบที่ไม่สามารถถอดรหัสได้ และผูกการยืนยันตัวตนเข้ากับข้อมูลระบุตัวตนของเซิร์ฟเวอร์