ワンタイムパスワード

ワンタイム パスワード( OTP )は、ワンタイム PIN、ワンタイム パスコード、ワンタイム認証コード( OTAC ) または動的パスワードとも呼ばれ、コンピュータ システムまたはその他のデジタル デバイスで 1 回のログイン セッションまたはトランザクションにのみ有効なパスワードです。OTP は、従来の (静的な) パスワード ベースの認証に関連するいくつかの欠点を回避します。また、多くの実装では、ワンタイム パスワードが、ユーザーが知っている情報 (PIN など) だけでなく、ユーザーが所有するもの( OTP 計算機が組み込まれた小さなキーホルダー デバイス、スマートカード、特定の携帯電話など) へのアクセスを必要とするようにすることで、2 要素認証も組み込まれています。

OTP 生成アルゴリズムは、通常、疑似乱数またはランダム性を利用して共有キーまたはシードと暗号化ハッシュ関数を生成します。これらは値の導出に使用できますが、逆変換が困難であるため、攻撃者がハッシュに使用されたデータを取得することは困難です。これが必要なのは、そうしないと、以前の OTP を観察することで将来の OTP を簡単に予測できるためです。

OTP は、従来のパスワードの代替として、また強化手段として議論されてきました。欠点としては、OTP は傍受または経路変更される可能性があり、ハード トークンは紛失、破損、盗難される可能性があります。OTP を使用するシステムの多くは、OTP を安全に実装しておらず、攻撃者はフィッシング攻撃を通じてパスワードを入手し、承認されたユーザーになりすますことができます。^[1]

OTP の最も重要な利点は、静的パスワードとは異なり、リプレイ攻撃を受けにくいことです。つまり、サービスへのログインやトランザクションの実行にすでに使用された OTP を記録した潜在的な侵入者も、その OTP は無効になっているため使用できません。^[1] 2 つ目の大きな利点は、複数のシステムに同じ (または類似の) パスワードを使用しているユーザーは、いずれかのシステムのパスワードが攻撃者に取得されても、すべてのシステムで脆弱にならないことです。多くの OTP システムでは、前回のセッション中に作成された予測不可能なデータを知らなければ、セッションを簡単に傍受または偽装できないようにすることも目的としており、これにより攻撃対象領域がさらに狭まります。

ユーザーが次に使用する OTP を認識できるようにする方法もいくつかあります。一部のシステムでは、ユーザーが携帯する特別な電子セキュリティ トークンを使用して OTP を生成し、それを小さなディスプレイに表示します。他のシステムは、ユーザーの携帯電話で実行されるソフトウェアで構成されています。さらに他のシステムは、サーバー側で OTP を生成し、SMSメッセージングなどの帯域外チャネルを使用してユーザーに送信します。最後に、一部のシステムでは、OTP はユーザーが携帯する必要がある紙に印刷されています。

いくつかの数学的アルゴリズム方式では、ユーザーはワンタイムパスワードを送信するだけで、暗号化キーとして使用するための静的キーをサーバーに提供することができます。^[2]

具体的な OTP アルゴリズムは、詳細が大きく異なります。OTP を生成するためのさまざまなアプローチには、次のものがあります。

• 認証サーバーとパスワードを提供するクライアント間の時間同期に基づく（OTPは短期間のみ有効）
• 数学的アルゴリズムを使用して、以前のパスワードに基づいて新しいパスワードを生成します (OTP は実質的にチェーンであり、事前に定義された順序で使用する必要があります)。
• 新しいパスワードがチャレンジ（認証サーバーによって選択された乱数やトランザクションの詳細など）やカウンターに基づいて作成される数学的アルゴリズムを使用します。

時間同期型 OTP は通常、セキュリティ トークンと呼ばれるハードウェアに関連しています(たとえば、各ユーザーにはワンタイム パスワードを生成する個人用トークンが与えられます)。これは、時々変わる数字を表示する LCD を備えた、小さな電卓やキーチェーン チャームのように見えるかもしれません。トークンの中には、認証サーバーの時計と同期された正確な時計があります。これらの OTP システムでは、新しいパスワードの生成は、以前のパスワードや秘密鍵ではなく、またはそれらに加えて、現在の時刻に基づいて行われるため、時間はパスワード アルゴリズムの重要な部分です。このトークンは、独自のデバイスである場合もあれば、独自のソフトウェア、フリーウェア、またはオープン ソースのソフトウェアを実行する携帯電話などのモバイル デバイスである場合もあります。時間同期型 OTP 標準の例としては、時間ベースのワンタイム パスワード(TOTP) があります。Google Authenticatorやパスワード マネージャーなどの一部のアプリケーションを使用して、時間同期型 OTP を維持できます。

新しい OTP は、過去に使用された OTP から作成されます。このタイプのアルゴリズムの例として、Leslie Lamportが考案したものがあり、一方向関数( と呼びます) を使用します。このワンタイム パスワード システムは次のように機能します。 ${\displaystyle f}$

1. シード（開始値）が選択されます。${\displaystyle s}$
2. ハッシュ関数 がシードに繰り返し（たとえば 1000 回）適用され、次の値が生成されます。この値は、ターゲット システムに保存されます。${\displaystyle f(s)}$${\displaystyle f(f(f(\ldots f(s)\ldots )))}$${\displaystyle f^{1000}(s)}$
3. ユーザの最初のログインでは、シードに を 999 回適用して生成されたパスワード、つまり が使用されます。ターゲット システムは、 が であり、これが保存されている値であるため、これが正しいパスワードであると認証できます。保存されている値は に置き換えられ、ユーザはログインを許可されます。${\displaystyle p}$${\displaystyle f}$${\displaystyle f^{999}(s)}$${\displaystyle f(p)}$${\displaystyle f^{1000}(s)}$${\displaystyle p}$
4. 次回のログインでは、 が伴う必要があります。 をハッシュすると となり、これは前回のログイン後に格納された値となるため、これも検証できます。 この場合も、 が新しい値に置き換えられ、ユーザーが認証されます。${\displaystyle f^{998}(s)}$${\displaystyle f^{999}(s)}$${\displaystyle p}$${\displaystyle p}$
5. これをさらに 997 回繰り返すことができます。そのたびにパスワードの適用回数が 1 回減り、ハッシュされたときに前回のログイン時に保存された値を返すかどうかをチェックすることで検証されます。ハッシュ関数は逆引きが非常に困難になるように設計されているため、攻撃者は可能性のあるパスワードを計算するために最初のシードを知る必要があります。一方、コンピュータ システムは、ハッシュされたときに前回ログインに使用された値を返すかどうかをチェックすることで、特定の状況でのパスワードが有効であることを確認できます。不定の一連のパスワードが必要な場合は、セットを使い果たした後に新しいシード値を選択できます。${\displaystyle f}$${\displaystyle s}$${\displaystyle s}$
6. サーバーのカウンター値は OTP 認証が成功した後にのみ増加しますが、トークンのカウンターはユーザーが新しいパスワードを要求するたびに増加します。このため、サーバーとトークンのカウンター値が同期していない可能性があります。サーバーに先読みパラメータを設定することをお勧めします。このパラメータは先読みウィンドウのサイズを定義します。ユーザーが誤ってパスワードを生成した場合でも、サーバーは次のOTP サーバー値を再計算し、クライアントから受信したパスワードと照合できるため、クライアントを認証します。^[3]${\displaystyle x}$${\displaystyle x}$

前のパスワードから一連のパスワードの次のパスワードを取得するには、逆関数 を 計算する方法を見つける必要があります。は一方向に選択されたため、これは非常に困難です。 が暗号化ハッシュ関数である場合(通常はそうなります)、これは計算上手に負えないタスクであると想定されます。 ワンタイム パスワードを偶然見つけた侵入者は、一定期間アクセスまたはログインできる場合がありますが、その期間が過ぎると無効になります。S/KEYワンタイム パスワード システムとその派生 OTP は、Lamport の方式に基づいています。 ${\displaystyle f^{-1}}$${\displaystyle f}$${\displaystyle f}$

チャレンジ レスポンスワンタイム パスワードを使用する場合、ユーザーはチャレンジに対する応答を提供する必要があります。たとえば、トークンが生成した値をトークン自体に入力することでこれを行うことができます。重複を避けるために、通常は追加のカウンターが使用されるため、同じチャレンジを 2 回受けた場合でも、異なるワンタイム パスワードが生成されます。ただし、計算には通常、以前のワンタイム パスワードは含まれません^{[引用が必要]}。つまり、通常は、両方のアルゴリズムを使用するのではなく、このアルゴリズムまたは別のアルゴリズムが使用されます。

OTP の配信によく使われる技術はテキスト メッセージングです。テキスト メッセージングは​​ユビキタスな通信チャネルであり、ほぼすべての携帯電話で直接利用でき、音声合成によりあらゆる携帯電話や固定電話でも利用できるため、テキスト メッセージングは​​実装にかかる総コストを抑えながらすべての消費者に届く可能性を秘めています。テキスト メッセージング上の OTP はA5/x標準を使用して暗号化される可能性があり、複数のハッキング グループの報告によると、数分または数秒以内に復号化に成功しています。 ^{[4] [5] [6] [7]さらに、} SS7ルーティング プロトコルのセキュリティ上の欠陥を利用して、関連するテキスト メッセージを攻撃者にリダイレクトできます。2017 年には、ドイツの複数のO2顧客がこの方法で侵害され、モバイル バンキングアカウントにアクセスされました。2016 年 7 月、米国NIST は認証方法に関するガイダンスを含む特別出版物の草案を発行しました。この草案では、SMS は大規模に傍受される可能性があるため、アウトオブバンド 2 要素認証の実装方法として SMS を使用することを推奨していません。^{[8] [9] [10]テキストメッセージは}SIMスワップ詐欺にも脆弱です。これは、攻撃者が被害者の電話番号を自分のSIMカードに不正に転送し、そのSIMカードに送信されたメッセージにアクセスするものです。^{[11] [12]}

RSA SecurityのSecurIDは、 HID Globalのソリューションとともに、時間同期型トークンの一例です。すべてのトークンと同様に、これらのトークンも紛失、破損、盗難の可能性があります。さらに、特に充電機能のないトークンや交換不可能なバッテリーを搭載したトークンの場合、バッテリーが切れるという不便さがあります。独自のトークンのバリエーションは、2006 年に RSA によって提案され、「ユビキタス認証」と呼ばれていました。RSA は、メーカーと提携して、携帯電話などのデバイスに物理的なSecurIDチップを追加する予定でした。

最近、^{[いつ? ]}通常のキーフォブ OTP トークンに関連する電子部品をクレジットカードのフォーム ファクタに組み込むことが可能になりました。ただし、カードの厚さが 0.79 mm ～ 0.84 mm と薄いため、標準の部品や電池を使用することができません。コイン (ボタン) セルよりも電池寿命がはるかに短い特殊なポリマー ベースの電池を使用する必要があります。半導体部品は非常に薄型であるだけでなく、スタンバイ時および動作時の消費電力を最小限に抑える必要があります。^[要出典]

Yubicoは、キーが押されたときにOTPを生成し、キーボードをシミュレートして長いパスワードを簡単に入力できるようにするチップが組み込まれた小型のUSBトークンを提供しています。 ^[13] USBデバイスであるため、バッテリー交換の手間がかかりません。

この技術の新しいバージョンが開発され、標準サイズと厚さの決済カードにキーパッドが組み込まれました。カードには、キーパッド、ディスプレイ、マイクロプロセッサ、近接チップが組み込まれています。

スマートフォンでは、AuthyやGoogle Authenticatorなどの専用認証アプリを含むモバイルアプリや、 Steamの場合のようにサービスの既存アプリ内でワンタイムパスワードを直接配信することもできます。これらのシステムはSMSと同じセキュリティ上の脆弱性を共有しておらず、使用するために必ずしもモバイルネットワークへの接続を必要としません。^{[14] [10] [15]}

一部の国のオンライン バンキングでは、銀行が紙に印刷された番号付きの OTP リストをユーザーに送信します。他の銀行では、実際の OTP が層で隠されたプラスチック カードを送信します。この層を削って番号付きの OTP を表示する必要があります。すべてのオンライン取引で、ユーザーはそのリストから特定の OTP を入力する必要があります。一部のシステムでは、番号付きの OTP を順番に入力するよう求められますが、他のシステムでは、入力する OTP を疑似ランダムに選択します。

正しく実装されていれば、OTP は最初に使用されてから短期間で攻撃者にとって役に立たなくなります。これは、数年後も攻撃者にとって有用なままである可​​能性があるパスワードとは異なります。

パスワードと同様に、OTP はソーシャル エンジニアリング攻撃に対して脆弱です。この攻撃では、フィッシング詐欺師が顧客を騙して OTP を提供させ、OTP を盗みます。また、パスワードと同様に、OTP は中間者攻撃に対して脆弱になる可能性があるため、トランスポート層セキュリティなどの安全なチャネルを介して通信することが重要になります。

パスワードと OTP はどちらも同様の種類の攻撃に対して脆弱であるという事実が、フィッシング攻撃に対する耐性を高めるように設計された Universal 2nd Factorの主な動機でした。

時刻同期やチャレンジ・レスポンスの要素を含まないワンタイムパスワードは、使用前に侵害された場合、必然的に脆弱性の期間が長くなります。2005年後半、スウェーデンの銀行の顧客が騙されて、事前に提供されたワンタイムパスワードを漏らしました。^[16] 2006年には、このタイプの攻撃が米国の銀行の顧客に対して使用されました。^[17]

多くの OTP 技術は特許を取得しています。各企業が独自の技術を推進しようとするため、この分野での標準化はより困難になっています。ただし、標準は存在します。たとえば、RFC 1760 ( S/KEY )、RFC 2289 (OTP)、RFC 4226 ( HOTP )、RFC 6238 ( TOTP ) などです。

携帯電話自体が携帯型認証トークンになる。^[18]モバイルテキストメッセージングは​​、携帯電話を介してOTACを受信する方法の1つである。この方法では、サービスプロバイダーは、デジタル証明書で暗号化されたOTACを含むテキストメッセージをユーザーに送信して認証を受ける。あるレポートによると、モバイルテキストメッセージングは​​、理論的な分析に従って、公開鍵インフラストラクチャ（PKI）を使用して双方向認証と否認防止を提供すると、高いセキュリティを提供します。^[19]

OTACを受信する方法としてのSMSは、銀行業務、クレジットカード/デビットカード、セキュリティなどの目的で日常生活で広く使用されています。 ^{[20] [21] [22]}

電話を使用してユーザーの認証を確認する 方法は 2 つあります。

最初の方法では、サービスプロバイダーがコンピューターまたはスマートフォンの画面にOTACを表示し、すでに認証されている番号に自動的に電話をかけます。その後、ユーザーは画面に表示されたOTACを電話のキーパッドに入力します。^[23]

2番目の方法は、Microsoft Windowsの認証とアクティベーションに使用され、ユーザーはサービスプロバイダーから提供された番号に電話をかけ、電話システムがユーザーに提供するOTACを入力します。^[24]

コンピュータ技術の分野では、広義には電子メールを介してワンタイム認証コード (OTAC) を使用すること、専門的な意味ではWeb アプリケーションを介してワンタイム認証コード (OTAC) を使用することが知られています。

• 電子メールは、OTAC を使用する一般的な方法の 1 つです。使用される主な方法は 2 つあります。最初の方法では、サービス プロバイダーが認証された電子メール アドレス (例: @ucl.ac.uk) にパーソナライズされたワンタイムURLを送信します。ユーザーが URL をクリックすると、サーバーがユーザーを認証します。^[25] 2 番目の方法では、サービス プロバイダーが認証された電子メール アドレスにパーソナライズされた OTAC (例: 暗号化されたトークン) を送信します。ユーザーが Web サイトに OTAC を入力すると、サーバーがユーザーを認証します。^{[引用が必要]}
• ウェブアプリケーションは、ユーザーがデスクトップクライアントに入力できる一意の個人識別番号(PIN)を生成できます。デスクトップクライアントは、そのコードを使用してウェブアプリケーションに対して認証を行います。この形式の認証は、内部にユーザー名/パスワードストアがなく、代わりにSAML を使用して認証するウェブアプリケーションで特に役立ちます。SAMLはブラウザ内でのみ機能するため、デスクトップベースのウェブアプリケーションクライアントはSAML を使用して正常に認証できません。代わりに、クライアントアプリケーションはワンタイム認証コード (OTAC) を使用してウェブアプリケーションに対して認証を行うことができます。さらに、サードパーティアプリケーションが HTTP サービスへの限定的なアクセスを取得する必要がある場合は、 OAuth認証フレームワークを使用できます。^[26]

OTACは郵送または書留郵便でユーザーに送付することができます。ユーザーがOTACをリクエストすると、サービスプロバイダーはそれを郵送または書留郵便で送付し、ユーザーはそれを認証に使用することができます。たとえば、英国では、一部の銀行がインターネットバンキングの認証用のOTACを郵送または書留郵便で送付しています。^[27]

不確定性原理に基づく量子暗号は、 OTACを生成するための理想的な方法の一つである。^[28]

さらに、認証には暗号化コードを使用するだけでなく、匿名認証による分散アクセス制御技術を提供するQRコードなどのグラフィカルなワンタイムPIN認証^[29]を使用することも議論され、使用されています。^{[30] [31]}

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