ワンタイムパスワード

時間同期型ワンタイムパスワード（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付けられています（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トークンが配布されます）。トークンは、時折変化する数字を表示するLCDを備えた小型電卓やキーホルダーのような形をしている場合があります。トークン内部には、認証サーバーの時計と同期された高精度の時計が内蔵されています。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に加えて、またはそれらではなく、現在の時刻に基づいて行われるため、時刻はパスワードアルゴリズムの重要な要素となります。このトークンは、独自のデバイス、または独自のソフトウェア、フリーウェア、オープンソースソフトウェアを実行する携帯電話や同様のモバイルデバイスである場合があります。時間同期型OTP規格の一例として、時間ベース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、時間同期型OTPを保持するために使用できるアプリケーションもあります。

新しいOTPは、過去に使用されたOTPから生成される場合があります。この種のアルゴリズムの例として、レスリー・ランポート氏による一方向関数（これを「OTP」と呼ぶ）が挙げられます。${\displaystyle f}$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。

1. シード値（初期値）${\displaystyle s}$が選ばれました。
2. ハッシュ関数${\displaystyle f(s)}$シードに繰り返し（例えば1000回）適用すると、次の値が得られます。${\displaystyle f(f(f(\ldots f(s)\ldots )))}$この値を、${\displaystyle f^{1000}(s)}$対象システムに保存されます。
3. ユーザーの初回ログインにはパスワードが必要です${\displaystyle p}$適用によって得られる${\displaystyle f}$種子に対して999回、つまり、${\displaystyle f^{999}(s)}$ターゲットシステムはこれが正しいパスワードであることを認証できます。${\displaystyle f(p)}$は${\displaystyle f^{1000}(s)}$、これは格納されている値です。格納されている値は、次に に置き換えられます。${\displaystyle p}$そして、ユーザーはログインを許可されます。
4. 次回のログインには、${\displaystyle f^{998}(s)}$これもハッシュ化すると検証できます。${\displaystyle f^{999}(s)}$それは${\displaystyle p}$前回のログイン後に保存された値。ここでも、新しい値が を置き換えます。${\displaystyle p}$そして、ユーザーは認証されました。
5. これをさらに997回繰り返すことができ、そのたびにパスワードは${\displaystyle f}$適用回数が1回少なく、ハッシュ化したときに前回のログイン時に保存された値が得られることを確認することで検証されます。ハッシュ関数は逆算が非常に困難になるように設計されているため、攻撃者は初期シードを知っている必要があります。${\displaystyle s}$可能なパスワードを計算する一方で、コンピュータシステムは、ハッシュ化したときに以前のログインに使用された値が得られることを確認することで、任意の時点でパスワードが有効であることを検証できます。無期限のパスワードのシリーズが必要な場合は、設定された後に新しいシード値を選択できます。${\displaystyle s}$疲れ果てている。
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。そのため、サーバーとトークンのカウンター値が同期しない可能性があります。先読みパラメータを設定することをお勧めします。${\displaystyle x}$サーバー側で、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、サーバーはクライアントを認証します。なぜなら、次のパスワードを再計算できるからです。${\displaystyle x}$OTPサーバーの値を取得し、クライアントから受信したパスワードと照合します。^{[ 3 ]}

前のパスワードから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る。${\displaystyle f^{-1}}$。 以来${\displaystyle f}$一方通行に選択された場合、これは非常に困難です。${\displaystyle f}$は暗号学的ハッシュ関数であり、一般的には計算上扱いが困難なタスクであると想定されています。ワンタイムパスワードを偶然目にした侵入者は、一定期間またはログイン時にアクセスできる可能性がありますが、その期間が終了す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であるOTPは、Lamportの方式に基づいています。

チャレンジ・レスポンス方式のワンタイムパスワードを使用するには、ユーザーはチャレンジに対して応答する必要があります。例えば、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応答できます。重複を避けるため、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回受け取った場合でも、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使用されません。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のいずれかが使用されます。

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​​、ほぼすべての携帯電話で直接利用でき、テキスト読み上げ変換によってあらゆる携帯電話や固定電話にも送信できる、遍在する通信チャネルであるため、実装の総コストを低く抑えながら、すべての消費者にリーチできる大きな可能性を秘めています。テキスト メッセージングによる 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 グループが数分または数秒で正常に復号できると報告しています。^{[ 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は、関連するテキスト メッセージを攻撃者にリダイレクトするために利用される可能性があり、実際に利用されています。2017 年に、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 は認証慣行に関するガイダンスを含む特別刊行物の草案を発行し、SMS は大規模に傍受される可能性があるため、帯域外の 2 要素認証を実装する方法として SMS を使用することを推奨しないと述べた。^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}また、テキスト メッセージはSIM スワップ詐欺にも脆弱である。これは、攻撃者が被害者の電話番号を不正に自分のSIM カードに転送し、それを使用してその SIM カードに送信されるメッセージにアクセスできるようにするものである。^{[ 11 ] [ 12 ]}

RSA SecurityのSecurIDは、 HID Globalのソリューションと並んで、時刻同期型のトークンの一例です。他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では、バッテリー切れによる不便さも伴います。RSAは2006年に独自のトークンの派生版を提案し、「ユビキタス認証」と称しました。これは、RSAが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チップを追加するというものです。

近年、通常のキーフォブ型ワンタイムパスワード（OTP）トークンに使用されている電子部品をクレジットカードサイズの筐体に組み込むことが可能になった。しかし、カードの厚さが0.79mm～0.84mmと薄いため、標準的な部品や電池は使用できない。そのため、コイン型（ボタン型）電池よりも電池寿命がはるかに短い特殊なポリマー系電池を使用する必要がある。半導体部品は、非常に薄型であるだけでなく、待機時および動作時の消費電力を最小限に抑える必要がある。

Yubicoは、キーを押すと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組み込みチップを備えた小型USBトークンを提供しています。^{[ 13 ]} USBデバイスであるため、バッテリー交換の不便さを回避できます。

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るようになった。このカードには、キーパッド、ディスプレイ、マイクロプロセッサ、近接チップが内蔵されている。

スマートフォンでは、ワンタイムパスワードは、 AuthyやGoogle Authenticatorなどの専用認証アプリを含むモバイルアプリを介して直接配信することも、 Steamの場合のようにサービスの既存のアプリ内で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ワンタイムパスワード（OTP）リストをユーザーに送付します。また、別の銀行では、実際のOTPが隠されたプラスチックカードを送付し、ユーザーはその層を削って番号付きのOTPを表示させる必要があります。オンライン取引を行うたびに、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。システムによっては、番号付きのOTPを順番に入力するように求めるものもあれば、擬似乱数的にOTPを選択して入力させるものもあります。

携帯電話自体が携帯型認証トークンになり得る。^{[ 18 ]}携帯電話を介してOTACを受信する方法の1つに、モバイルテキストメッセージングがある。この方法では、サービスプロバイダが認証のために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する。理論分析によると、モバイルテキストメッセージングは​​双方向認証と否認防止を提供するために公開鍵基盤（PKI）を使用する場合に高いセキュリティを提供する。 ^{[ 19 ]}

SMSはOTACを受信する方法として、銀行取引、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私たちの日常生活で広く使用されています。^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]}

電話を使ってユーザー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がコンピュータまたはスマートフォンの画面にOTACを表示し、その後、既に認証済みの番号に自動的に電話をかけます。次に、ユーザーは画面に表示される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から提供された番号に電話をかけ、電話システムから提供されるOTACを入力します。^{[ 24 ]}

コンピュータ技術の分野では、電子メールによるワンタイム認証コード（OTAC）の使用は広義に、Webアプリケーションによるワンタイム認証コード（OTAC）の使用は専門的に知られている。

• OTAC を使用する一般的な方法の 1 つは電子メールです。主に 2 つの方法があります。最初の方法では、サービス プロバイダがパーソナライズされたワンタイム URL を認証済みの電子メール アドレス (例: @ucl.ac.uk) に送信します。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 プロバイダがパーソナライズされた OTAC (暗号化されたトークンなど) を認証済みの電子メール アドレスに送信します。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。
• Web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固有の個人識別番号（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Webアプリケーションに対して自身を認証します。この認証形式は、内部にユーザー名/パスワードストアがなく、代わりにSAMLを使用して認証を行うWeb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Web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Webアプリケーションに対して自身を認証できます。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は郵便または書留郵便でユーザーに送付することが可能です。ユーザーがOTACを要求すると、サービスプロバイダーはそれを郵便または書留郵便で送付し、ユーザーはそれを認証に使用できます。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のためにOTACを郵便または書留郵便で送付しています。^{[ 27 ]}