Webシステムのためのエンドユーザ向け公開鍵認証機能の開発

Webシステムのためのエンドユーザ
向け公開鍵認証機能の開発
Code4Lib JAPAN Conference 2017@熊本
阪口哲男
筑波大学図書館情報メディア系
saka@slis.tsukuba.ac.jp
2017/9/3
Webシステムのためのエンドユーザ向け公
開鍵認証機能の開発
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自己紹介 (今日のお題関連で)
• 筑波大学図書館情報メディア系准教授
– 系のシステム管理グループ主査
– 系の情報環境委員会副委員長(技術担当)
• 歴史的経緯？
– 1988年頃より図書館情報大学の電子メールサーバ管理
者(postmaster)を務める(JUNET)
– 1990年代に図書館情報大学においてUnix系OSの教育シ
ステム導入・運用、LANやインターネットとの相互接続とそ
の管理、公式Webサーバ等の立ち上げを行う
– 筑波大学との統合(2002年)後、主に部局内システムや
LANの管理・運用に関わる
• 必然的にセキュリティ問題への対応も
2017/9/3
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本日のアウトライン
• デモ: サンプルシステム
• パスワードの漏えいと使い回し問題
• パスワードによらないユーザ認証
– Webで「公開鍵認証」の現状？
– だれでも使えるような公開鍵認証を
• エンドユーザ向けの公開鍵認証
• サンプルシステムの構築と課題等
• 原理的弱点は？
• その他: 標準化動向＆応用
2017/9/3
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デモ: サンプルシステム
• RubyによるCGIプログラムの例のための例
– Unixのfortuneメッセージが読めるだけ:-)
• 「config.rb」という設定ファイルで変更可能
– パスワード認証と公開鍵認証を切替、比較可能
• 認証関係機能概要
– サインアップではメールアドレス入力、メールで届い
たPINを入力してサインアップ完了
– 公開鍵・秘密鍵ペアのファイルの保存・読込可能
• (demo https://sakura.sakalab.org/~saka/pka4/home.cgi)
2017/9/3
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パスワードの漏えいと使い回し問題
• パスワード認証
– ユーザ識別名と(秘密の)パスワードの組が合致すれ
ば、正当なユーザであると認める方式
– ユーザが入力するパスワードが正しいかどうかを検
証できなければならない
• (暗号化した)パスワードをサービス側で保存する
• 漏えい→解読不可でも力技照合でパスワード判明の場合も
• パスワードの使い回し
– あるサービスのパスワードが漏えいすると芋蔓式に
他サービスも不正使用されてしまう
2017/9/3
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パスワードによらないユーザ認証
• パスワード使い回し対策は？
– パスワード管理ツール、多要素認証などなど、、、
– そもそもユーザとサービス側で共通のパスワードを
「知っている」という方式を止められないか？
• 「公開鍵認証」があるじゃないか！
– Unix/Linuxユーザにお馴染のSSHでは一般的
– 手元のPCで公開鍵と秘密鍵のペア(鍵ペア)を生成し
て、サーバに公開鍵を登録
– そのペアとなる秘密鍵を持っているPCからはパス
ワードを使わずログインできる
2017/9/3
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Webで「公開鍵認証」の現状？
• 実はSSL/TLS規格に「個人証明書」認証あり
– でも、だれがどこで使ってますか？:-)
• 事前に個人証明書の発行を認証局などで受ける
• それをOSあるいはブラウザの証明書管理機能でインストー
ルが必要
• 他の実装: TrustAuth http://trustauth.com/
– 簡単に使えそう？
– でも、Firefox専用(プラグインが必要)
– ブラウザの移行が困難(鍵のexport/importなし)
• Web標準動向については後で、、、、
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だれでも使えるような公開鍵認証を
• ブラウザに依存せずできないか？→Web標準
– 問題は鍵の保存・管理
– そういえば、HTML5に「localStorage」がある！
• というわけで、卒研で試作してもらった
– 2014年度、関春奈さん
– 抄録: http://klis.tsukuba.ac.jp/archives/2014/s1111519-
2015020619232710336A.pdf †
• † 筑波大学情報学群知識情報・図書館学類で公開
– 一通り機能を実現可能なことを確認済
• (その後、「諸般の事情」により2年ちょっと停滞)
2017/9/3
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• 公開鍵暗号技術について (注: 大幅に端折ってます)
• x: 平文、y: 暗号文
• 暗号化: y = f(x, k1)、復号化: x = g(y, k2)
• k1: 暗号化鍵、k2: 復号化鍵
• 例: k1≠k2、かつk1からk2への推定困難ならk1を公開可能
エンドユーザ向けの公開鍵認証(1/4)
2017/9/3
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x
y
xf() g()
Aさん Bさん
k1 k2

• ポイント1: 鍵k1が漏れてもk2は守られる
– (パスワード)漏えいを気にしなくて良い？
• ポイント2: 鍵k1とk2の組合せは決まっている
– 相手がどの鍵の所有者かを識別できる
• 試作システムでとった方式
– 鍵ペアを生成して、公開鍵をサーバに預ける
– 認証は、サーバから送った符丁をブラウザが秘
密鍵で暗号化してサーバに返す。サーバはそれ
を公開鍵で復号化に成功すれば認証完了
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• 今回の発表に向けてコード整理と再実装
– サンプル・システムとしてgithub公開を目指す
– 要件の最少化:
• サーバ: Apache httpd, Ruby, SQLite3 (他のRDBMSも可)
• ブラウザ: HTML5(含JavaScript)対応
– 使用プログラムライブラリ
• Ruby2.x: 標準添付ライブラリ+ gem sqlite3
• JavaScript: jsrsasign (http://kjur.github.io/jsrsasign/)
– その他 – HTTPS (SSL/TLS)対応は今時必須でしょう
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• 認証手順の見直し: デジタル署名を採用
• 手順
– まず秘密鍵と公開鍵のペアを生成し、サーバに
公開鍵を預ける (サインアップ)
– サインインの際、ブラウザが秘密鍵を用いてサー
バから届いた符丁のデジタル署名を生成し、
サーバに返す
– サーバは預かっている公開鍵を用い、その署名
が送った符丁に対するものか検証→成功ならOK
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サンプルシステムを構築して
• 実際書いてみると、パスワード認証とコード量自
体は大差ない (jsrsasignのおかげでもある)
– この辺は公開するコードを見てください
• エンドユーザの操作も大差ない？
– サインアップ、サインインともに
– ブラウザ移行等の際の鍵管理は必要
• パスワードリセット過程と同様にもできる
• なおブラウザの互換性対応は頑張ってません
– 建前: Web標準HTML5に基づいているはず、、
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• 複数端末対応
– 他の端末で使う際は秘密鍵の保存と読込が必要
– 秘密鍵のコピーはちょっと問題、、、、
• 公開鍵の変更・預け直し過程の更なる検証
• コードのリファイン
– (2週間ほどで「エイヤっと」書いたのでさすがに…)
• (他にもブラウザの互換性など多々ありそう、、、)
• コード公開予定地: https://github.com/tsaka1/pka-
sample-c4ljp2017
サンプルシステムの課題
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原理的な弱点は？
• 秘密鍵を保存しているlocalStorageの保護
– Same origin原則でアクセス制限されているが、ド
メイン名詐称されると読み取られてしまう。
• DNS毒入れ攻撃の危険
• そのためにもHTTPS (SSL/TLS) でサーバ証明書必須
• 同じドメイン名で異なる主体が同居するのも危険
– SSHなどと同様に秘密鍵をパスフレーズで暗号化
して保存(これは実装済)
• 時間をかければ秘密鍵推定可能→鍵を長く
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その他: 標準動向&応用
• 実は暗号についてのAPI標準がW3C勧告に
– Web Cryptography API (W3C Recommendation 26
January 2017)
– https://www.w3.org/TR/WebCryptoAPI/
– でもブラウザの対応状況は？？？
• 秘密鍵の管理が面倒そう？
– パスワード認証と併用する多要素認証の1要素
に使うという手もある
• ご意見あればお気軽に＆fork歓迎！
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Acknowledgements
• 指導教員の無茶ぶりに応えてくれた関春奈さん
• 自堕落な技術者の日記 - livedoor Blog（ブログ）
– http://blog.livedoor.jp/k_urushima/
– jsrsasignの作者ブログ
– 暗号技術や証明書の扱い事例色々
• PKI.js - https://pkijs.org/
– Web Cryptography APIベースのPKIライブラリ
– W3Cの標準動向に気付かせてくれた
– 再実装で使用を検討したが結局使わず
• 結城浩著. 暗号技術入門.
https://calil.jp/book/4797382228
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