Защита информации в операционных системах Microsoft Windows 9x

Аутентификация, безопасность и доступ к ресурсам в операционных системах семейства Microsoft Windows 9x

В операционных системах Microsoft Windows 9x для аутентификации пользователя используется имя пользователя, а для подтверждения введенного имени – процедура аутентификации, использующая символьный пароль пользователя. Алгоритм этой процедуры, которая вызывается из библиотеки MSPWL32.DLL, состоит из следующих шагов:

Шаг 1. Пользователь вводит свое имя и пароль в формате Unicode.

Шаг 2. Имя и пароль преобразуется в формат ASCII, причем строчные буквы преобразуются в прописные.

Шаг 3. Осуществляется преобразование пароля с помощью с алгоритма хэширования RC4.

Шаг 4. Результат сравнивается с данными, которые вычисляются путем дешифрования данных, хранящихся в PWL-файле, в начале загрузки операционной системы.

Шаг 5. В случае успешной проверки на шаге 4 пользователь получает доступ к системным ресурсам.

Управление доступом к сетевым ресурсам в операционных системах Windows 9x осуществляется с помощью механизма профилей. Для этого создаются профили пользователей. Профиль пользователя в хранится в файле user.dat, который содержит учетную запись пользователя. Все профили системы содержатся в этом файле. Владелец компьютера, т. е. системный администратор, может присвоить тому или иному пользователю так называемый перемещаемый профиль, т. е. вы может произвести настройки профилей локально или через сеть. Настройка и установка профилей пользователей осуществляется через вкладку “Настройка пользователя”, обратиться к которой можно посредством двойного щелчка клавишей мыши на пиктограмме “Пользователи”.

Для создания нового профиля, требуется обратится к соответствующему мастеру нажатием кнопки “Добавить“. После чего система просит ввести пароль. После того создания новых профилей и настройки соответствующих параметров, Windows 9x при каждой загрузке будет выводить диалоговое окно регистрации, в котором необходимо ввести свое имя и установленный пароль.

Концепция безопасности компьютера подразумевает защиту всех его компонентов - аппаратные средства и приложения - от несанкционированного доступа из локальной сети или Internet. В Windows 9x любой пользователь вашего компьютера может зарегистрироваться в системе. При этом имя пользователя и пароль могут быть такими же, как и при входе в сеть.

Концепция безопасности в Windows 9x весьма примитивна. В этой системе администратор, не можете создать группу пользователей, завести учетную запись пользователя, изменить права пользователя. Вместо продвинутого “Диспетчера пользователей” эта система предлагает довольно простенькое диалоговое окно свойств “Пароли”. Windows 9x не обеспечивает достаточного уровня безопасности.

Механизм безопасности в Windows 9x реализован только на уровне регистрации пользователя, т.е. так называемая унифицированная регистрация. Однажды введенный пароль и имя пользователя в окне регистрации при загрузке системы используется для доступа ко всем службам, приложениям и аппаратным ресурсам компьютера, поэтому хорошо подобранный пароль способен защитить вашу систему от проникновения. Никогда не следует записывать свой пароль на бумаге, пользоваться очевидными паролями (имена, названия городов), отправлять свой пароль по электронной почте, но следует использовать разумное количество символов при составлении пароля, иначе его можно просто забыть.

С помощью вкладки “Смена” паролей“ диалогового окна свойств “Пароли” изменяются параметры унифицированной регистрации всех ресурсов компьютера посредством задания нового пароля пользователя.

Задать новый пароль можно через вкладку “Настройка пользователя“. Для установки защиты на конкретный ресурс компьютера необходимо сделать его разделяемым. Windows 9x позволяет управлять ресурсами компьютера пользователям, имеющим удаленный доступ к системе. Для чего требуется добавить соответствующую службу с помощью вкладки “Сеть” и после этого в диалоговом окне свойств “Пароли” появится новая вкладка “Удаленное управление”. Таким образом проведя оценку системы безопасности Windows 9x, мы сделали вывод о ее недостаточной надежности. Стандартный набор офисного программного обеспечения Microsoft Office также недостаточно надежен, но поскольку эффективные средства его криптоанализа уже разработаны, то в данной работе эта тема не рассматривается.

 

Структура PWL–файлов

Для аутентификации в операционных системах Microsoft Windows 9x используются, хранящиеся в директории операционной системы, файлы *.PWL, которые содержат кэшированную парольную информацию. Какая бы то ни было документация по их структуре отсутствует, поэтому нами было проведено исследование этих файлов и было выяснен их формат.

Таблица 1.1

Структура PWL-файла.

Смещение	Windows 3.11, Windows 95 без Service Pack	Windows 95 с Service Pack, Windows OSR2 и Windows 98
0000:0003	Сигнатура - B0 6 4D 4E ("MFN")	Сигнатура – E3 82 85 96 ("yВЕЦ")
0004:0007	Счетчик пользователя	Счетчик пользователя
0008:107	Resource Link Index	Resource Link Index
0108	Нулевой байт	Нулевой байт
0109:0207	Resource Key Entry	Resource Key Entry
0208:021B	Имя пользователя
0208:0250		Таблица указателей на начала ресурсов
021C:023D	Таблица указателей на начала ресурсов
023E:025E	Ресурс 0 … ресурс F
0251		Нулевой байт
052:02AF		Ресурс 0 … ресурс F

В одном ресурсе может быть несколько парольных записей, следующих одна за другой. Первое слово каждой записи представляет собой длину записи, включая и это слово. Признаком конца цепочки записей является нулевое слово. Таким образом пустой ресурс - это просто нулевое слово. Тогда ясно, что если PWL-файл в Windows95 имеет длину 606 байт, и соответственно 688 в Windows98, то все ресурсы в нем пустые. Каждый ресурс зашифрован гаммой, которая накладывается, начиная с его начала.

PWL-файл шифруется простым гаммированием, гамма генерируется алгоритмом RC4. При первой регистрации пользователя запрашивается пароль. Далее пароль приводится к верхнему регистру и сворачивается в ключ. Из этого ключа порождается гамма (псевдослучайная последовательность нулей и единиц). Эта гамма сложением по модулю два накладывается на каждый из ресурсов с его начала и зашифровывает их. Аналогично ресурсам зашифровывается

имя пользователя и таблица указателей на начала ресурсов.

Рис. 5. Структура PWL-файла

 

Полученный ключ используется для инициализации генератора псевдослучайных чисел по алгоритму RC4. Для каждого ключа RC4 порождает уникальную битовую последовательность (гамму).

Алгоритм сопоставления ключа паролю слаб тем, что при выбранной длине ключа в двойное слово, множество различных ключей 2³² оказывается неизмеримо меньше множества различных паролей. Это означает, что существуют пароли, которые операционная система не различает.

При последующих регистрациях данным пользователем запрашивается пароль. Он приводится к верхнему регистру, опять сворачивается в ключ из которого опять порождается гамма. Если порождаемое этой гаммой имя пользователя дешифровывается правильно, то пароль считается введенным правильно. После этого дешифровываются таблица указателей на начала ресурсов и сами ресурсы. Дешифровка производится вторичным наложением гаммы сложением по модулю два. Если имя пользователя не дешифровывается правильно, то пароль считается неправильным. Таким образом проверка правильности введенного пароля производится по совпадению первых 20-и байт порожденной из него гаммы с первыми 20-ю байтами гаммы от правильного пароля. Этот алгоритм определения подлинности пароля является весьма оригинальным, т.к. нигде не сохраняется ни зашифрованный пароль, ни хеш-функция (необратимое преобразование) пароля, но, в то же время нелепо реализованным. Ведь поскольку имя пользователя известно заранее, то первые 20 байт гаммы тривиально вычисляются. Но, т.к. эта же гамма накладывается на каждый ресурс (отсутствие смены гаммы при шифровании разных полей - это основная ошибка применения алгоритма RC4 в данном случае), то можно дешифровать и первые 20 байт каждого ресурса! PWL-файл имеет избыточную информацию - есть указатели на начала ресурсов, но есть и длины записей в ресурсах и из одного можно вычислять другое. Если в ресурсах не более одной записи, то длина ресурса есть первое слово ресурса плюс два (длина первой записи ресурса плюс длина нулевого слова). Определяя по началу и длине данного ресурса начало следующего, рассчитывается вся таблица указателей на начала ресурсов. Если в ресурсах более одной записи, то начало следующего ресурса все равно можно найти. Это сводит прочность системы шифрования к нулю (под прочностью системы шифрования понимается количество вариантов, которые необходимо перебрать для ее гарантированного вскрытия).

Алгоритм генерации ключа по паролю

Имеем ключ (двойное слово) и пароль до 20-и символов.

1) Обнулить ключ.

2) Привести пароль к верхнему регистру.

3) Для каждого символа пароля, начиная с первого:

а) прибавить код символа к ключу

б) повернуть ключ влево 7 раз.

Алгоритм сопоставления ключа паролю слаб тем, что при выбранной длине ключа в двойное слово, множество различных ключей 2³² оказывается неизмеримо меньше множества различных паролей. Это означает, что существуют пароли, которые Windows 95 не отличает друг от друга. Это делает совершенно бессмысленными допускаемые в Windows 95 длинные пароли и эффективная длина пароля соответствует только пяти символам! Правда, это не означает, что для каждого пароля найдется эквивалент из пяти символов, т.к. множество паролей отображается на множество ключей неравномерно.

Между тем, достаточно было накладывать гамму на ресурсы, не используя первых засвеченных ее байт, что и было реализовано в следующих версиях. Таким образом, в механизме безопасности операционной системы Microsoft Windows 95 обнаружена существенная ошибка. Для ее исправления необходимо модернизация операционной системы. Кроме того, в новых версиях длина пароля ограничена не 32 байтами, а 128.