PAKE Protokolleri ve Özellikleri

Parola Doğrulamalı Anahtar Değişimi (PAKE), yalnızca düşük entropili bir parolayı paylaşan iki tarafın karşılıklı kimlik doğrulamasıyla yüksek entropili bir oturum anahtarı oluşturmasını sağlayan protokol ailesidir. Geleneksel parola kimlik doğrulamasının aksine PAKE, parolayı iletmeden ileri gizlilik ve çevrimdışı sözlük saldırılarına direnç sağlar.

Dengeli PAKE (B-PAKE), her iki tarafı simetrik biçimde ele alır: hem istemci hem de sunucu aynı sırrı (parolayı veya onun simetrik dönüşümünü) tutar. Zenginleştirilmiş PAKE (A-PAKE) asimetriktir: sunucu yalnızca paroladan türetilen açık bir doğrulayıcıyı tutar; bu da sunucunun ele geçirilmesini istemcinin güvenliği açısından felaket olmaktan çıkarır.

Basit Parola Üstel Anahtar Değişimi (SPEKE), her iki tarafın da parola aracılığıyla bir grup üreteci olan g = H(password) değerini tanımladığı dengeli bir PAKE'dir. Sonraki değiş tokuş, bu paroladan türetilen üreteci kullanan bir Diffie-Hellman anahtar değişimidir; böylece yalnızca parolayı bilen taraflar bu işlemi tamamlayabilir.

Karıştırmalı Parola Doğrulamalı Anahtar Değişimi (J-PAKE), RFC 8236, iki tarafın ortak bir paroladan oturum anahtarı oluşturmasını sağlamak için sıfır bilgi kanıtlarını kullanır. J-PAKE, Thread'de (Nesnelerin İnterneti ağ protokolü) kullanılır ve OpenSSL'de uygulanmıştır. Patent içermez ve dengeli PAKE özellikleri sağlar.

OPAQUE (bir IETF taslağı, draft-irtf-cfrg-opaque), güçlü güvenlik özelliklerine sahip zenginleştirilmiş bir PAKE'dir. Kayıt sırasında istemci, sunucu parolayı öğrenmeden paroladan bir anahtar türetmek için unutkan bir PRF (OPRF) kullanır. Sunucu, istemcinin özel anahtarını içeren şifrelenmiş bir zarfı saklar.

OPAQUE girişinde istemci ve sunucu, sunucu parolayı öğrenmeden istemcinin anahtarını yeniden oluşturmak için bir OPRF protokolü yürütür. İstemci daha sonra bu anahtarı zarfın şifresini çözmek ve anahtar değişimini tamamlamak için gereken kimlik bilgilerini almak üzere kullanır. Sunucu hiçbir aşamada parolayı görmez.

OPAQUE ön hesaplamaya direnç sağlar: Bir saldırgan sunucuyu ele geçirip saklanan tüm verileri elde etse bile her tahmin için yeni bir OPRF etkileşimini taklit etmeden saklanan değerlere karşı çevrimdışı sözlük saldırısı gerçekleştiremez. Bu, SRP'nin sağladığından daha güçlü bir güvencedir.

SPAKE2 (RFC 9382), parola ile körlenmiş açık anahtarlara sahip Diffie-Hellman temelli basit bir dengeli PAKE'dir. SPAKE2+, sunucunun istemci ve sunucu rolleri için ayrı değerler sakladığı zenginleştirilmiş varyanttır. Apple, cihazları eşleştirmek için HomeKit'te SPAKE2+ kullanır ve bu protokol çeşitli Nesnelerin İnterneti cihazlarını devreye alma protokollerinde de kullanılır.

CPace (RFC 9380 bileşeni), Haase ve Labrique tarafından tasarlanmış ve IETF'nin standardize ettiği dengeli, birleştirilebilir bir PAKE'dir. CPace, sonraki anahtar doğrulama adımlarıyla birleştirilmek üzere tasarlanmıştır ve dengeli PAKE gerektiren yeni protokollerde kullanılması önerilir. OPAQUE'nin A-PAKE olarak yanında, CFRG tarafından seçilmiş B-PAKE'dir.

Tüm PAKE'ler kimlik doğrulama ve anahtar oluşturma sağlar. A-PAKE'ler ayrıca sunucunun ele geçirilmesine dayanıklılık sağlar. OPAQUE, sunucunun ele geçirilmesine dayanıklılığın yanı sıra ön hesaplamaya direnç de sağlar. FIDO2, kimlik avını önleyen kaynak bağlama özelliği sağlar. Seçim, parola tabanlı kimlik doğrulamasının gerekli olup olmadığına veya bunun açık anahtar kimlik bilgileriyle değiştirilip değiştirilemeyeceğine bağlıdır.

PAKE protokollerinin doğru biçimde uygulanması basit parola özetlemeden daha karmaşıktır; bu nedenle denetlenmiş kütüphanelerden alınmaları gerekir. IETF CFRG, yeni protokoller için önerilen seçenekler olarak CPace'i (B-PAKE) ve OPAQUE'yi (A-PAKE) standardize etmiştir. SRP mevcut dağıtımlarda kullanılmaya devam eder; ancak yeni tasarımlar için OPAQUE tercih edilir.

PAKE protokolleri parola tabanlı karşılıklı kimlik doğrulamasını ve anahtar oluşturmayı mümkün kılar. B-PAKE'ler (CPace, SPAKE2, J-PAKE) simetriktir. A-PAKE'ler (SRP, OPAQUE, SPAKE2+) yalnızca sunucu tarafında doğrulayıcılar saklar. OPAQUE, ön hesaplamaya direnç de dahil olmak üzere en güçlü güvenceleri sağlar. IETF, CPace'i ve OPAQUE'yi önerilen modern seçenekler olarak standardize etmiştir.