CAYENNE+: HMAC-Derived Peppers for Compartmentalized Password Hashing
CAYENNE+ एक नियतात्मक (deterministic) ढांचा है जो एक मास्टर सीक्रेट और प्रति-उपयोगकर्ता अवस्था से खाता-विशिष्ट पेपर्स (peppers) व्युत्पन्न करके पासवर्ड सुरक्षा को बढ़ाता है, जिससे स्थिर, वैश्विक रूप से साझा किए गए पेपर्स से जुड़े व्यापक समझौते के जोखिमों को कम किया जा सके और कम प्रमाणीकरण ओवरहेड बनाए रखा जा सके।
मूल पेपर CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। नीचे दिए गए पेपर की यह व्याख्या AI से तैयार की गई है। इसे लेखकों ने न तो लिखा है, न इसका समर्थन किया है। तकनीकी सटीकता के लिए मूल पेपर देखें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें
डिजिटल दुनिया में, पासवर्ड हमारे ऑनलाइन जीवन की सबसे आम कुंजी बने हुए हैं। वे उपयोग करने में सरल हैं, स्थापित करने में सस्ते हैं, और हमारे लगभग हर सिस्टम के साथ काम करते हैं। इन पासवर्डों को सुरक्षित रखने के लिए, कंप्यूटर सिस्टम वास्तविक शब्दों को स्टोर नहीं करते हैं। इसके बजाय, वे पासवर्ड को एक जटिल गणितीय मशीन से गुजारते हैं जो इसे एक उलझे हुए कोड में बदल देता है, जिसे 'हैश' (hash) कहा जाता है। यह कोड एक डेटाबेस में संग्रहीत किया जाता है। यदि कोई हैकर उस डेटाबेस को चुरा लेता है, तो उन्हें केवल उलझे हुए कोड दिखाई देते हैं, वास्तविक पासवर्ड नहीं। हमलावरों के लिए इसे और भी कठिन बनाने के लिए, सुरक्षा विशेषज्ञ अक्सर एक गुप्त सामग्री जोड़ते हैं जिसे "पेपर" (pepper) कहा जाता है। इस 'पेपर' को एक छिपे हुए मसाले की तरह समझें जिसे कंप्यूटर पासवर्ड को उलझाने से पहले उसमें मिला देता है। यह गुप्त जानकारी एक अलग, अत्यधिक सुरक्षित तिजोरी में रखी जाती है, जो डेटाबेस से दूर होती है। यदि कोई हैकर डेटाबेस चुरा लेता है लेकिन तिजोरी नहीं, तो वे मूल पासवर्ड को खोजने के लिए उलझाव को आसानी से उलट नहीं सकते।
हालाँकि, इस दृष्टिकोण में एक सामान्य कमजोरी यह है कि कई सिस्टम प्रत्येक उपयोगकर्ता के लिए बिल्कुल एक ही गुप्त पेपर का उपयोग करते हैं। यदि कोई हैकर उस एक गुप्त कोड को चुराने में सफल हो जाता है, तो वह एक साथ सिस्टम के हर खाते की सुरक्षा को खोल सकता है। पूरी सुरक्षा ढह जाती है क्योंकि गुप्त सामग्री बहुत व्यापक रूप से साझा की गई थी। जापान के इवाटे प्रान्त विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने इस गुप्त सामग्री को संभालने का एक नया तरीका प्रस्तावित किया है, जिसे CAYENNE+ कहा जाता है। सभी के लिए एक स्थिर गुप्त सामग्री का उपयोग करने के बजाय, यह नई विधि प्रत्येक व्यक्तिगत उपयोगकर्ता के लिए एक अद्वितीय गुप्त सामग्री बनाती है। यह एक मास्टर सीक्रेट (master secret), जिसे एक सुरक्षित तिजोरी में रखा जाता है, को उस विशिष्ट उपयोगकर्ता को आवंटित किए गए एक अद्वितीय डेटा के साथ मिलाकर करती है। सिस्टम फिर इन दोनों हिस्सों का उपयोग करके उस व्यक्ति के लिए एक कस्टम पेपर तैयार करता है। इसका अर्थ यह है कि भले ही कोई हैकर मास्टर सीक्रेट चुरा ले, फिर भी वह प्रत्येक व्यक्ति के अद्वितीय डेटा को खोजे बिना उनके पासवर्ड को क्रैक नहीं कर सकता।
शोधकर्ताओं ने इस विचार का परीक्षण एक विशाल डेटाबेस उल्लंघन का अनुकरण (simulation) करके किया। उन्होंने दो लाख नकली उपयोगकर्ता खातों के साथ एक सिस्टम बनाया और यह देखने के लिए विभिन्न परिदृश्य तैयार किए कि पासवर्ड क्रैक करने में कितना समय लगेगा। पहले परिदृश्य में, उन्होंने माना कि हैकर के पास कोई गुप्त पेपर नहीं है। दूसरे में, उन्होंने माना कि हैकर ने पारंपरिक प्रणालियों द्वारा उपयोग किए जाने वाले एकल, साझा गुप्त कोड को चुरा लिया है। तीसरे में, उन्होंने माना कि हैकर ने सब कुछ चुरा लिया है: डेटाबेस, मास्टर सीक्रेट और अद्वितीय उपयोगकर्ता डेटा। अंत में, उन्होंने सबसे यथार्थवादी आंशिक समझौता (partial compromise) का परीक्षण किया: हैकर के पास डेटाबेस और मास्टर सीक्रेट है, लेकिन अद्वितीय उपयोगकर्ता डेटा अभी भी एक अलग, सुरक्षित स्थान पर लॉक है।
परिणामों ने दिखाया कि जब हैकर के पास सब कुछ था, तो नई प्रणाली ने मानक उलझाने वाली विधि से अधिक कोई अतिरिक्त सुरक्षा नहीं दी; पासवर्ड उसी गति से क्रैक हुए जैसे पहले होते थे। यह अपेक्षित था, क्योंकि सिस्टम अपने घटकों की गोपनीयता पर निर्भर करता है। हालाँकि, वास्तविक मूल्य 'आंशिक समझौता' वाले परिदृश्य में दिखाई दिया। जब हैकर के पास मास्टर सीक्रेट था लेकिन अद्वितीय उपयोगकर्ता डेटा नहीं था, तो पासवर्ड क्रैक करने में लगने वाला समय बहुत अधिक बढ़ गया। अपने सिमुलेशन में, शोधकर्ताओं ने पाया कि गायब डेटा ने हमलावर को पासवर्ड की जाँच करने का प्रयास करने से पहले संभावनाओं की एक विशाल संख्या के माध्यम से अनुमान लगाने के लिए मजबूर कर दिया। उनके द्वारा परीक्षण किए गए विशिष्ट सेटअप के लिए, इसने आधे खातों को क्रैक करने के अनुमानित समय को लगभग पैंतालीस वर्षों से बढ़ाकर चालीस लाख वर्षों से अधिक कर दिया। यह भारी वृद्धि इसलिए हुई क्योंकि हमलावर को प्रत्येक पासवर्ड अनुमान के लिए गायब उपयोगकर्ता डेटा के कई अलग-अलग संयोजनों को आज़माना पड़ा, जिससे आवश्यक कार्य कई गुना बढ़ गया।
अध्ययन ने यह भी देखा कि यह नई विधि सामान्य उपयोगकर्ताओं के लिए लॉग-इन करने की गति को कैसे प्रभावित करती है। उन्होंने दस हजार से दो लाख उपयोगकर्ताओं तक के विभिन्न सिस्टम आकारों में पंजीकरण और लॉग-इन करने में लगने वाले समय को मापा। उन्होंने पाया कि रोज़मर्रा के लॉग-इन के लिए, नई प्रणाली ने लगभग कोई ध्यान देने योग्य देरी नहीं जोड़ी। लॉग-इन करने का समय उन सिस्टमों के लगभग समान था जिनमें कोई पेपर नहीं था या पारंपरिक साझा पेपर का उपयोग किया गया था। सिस्टम इतना तेज़ था कि उपयोगकर्ताओं को कोई अंतर महसूस नहीं होगा। शोधकर्ताओं ने एक ऐसा संस्करण भी टेस्ट किया जहाँ सुरक्षा को नवीनीकृत करने के लिए अद्वितीय उपयोगकर्ता डेटा को समय-समय पर बदला जाता था। यह नवीनीकरण प्रक्रिया पासवर्ड कोड को पुनर्गणना करने की मांग करती थी, जिससे विशेष क्षणों के दौरान थोड़ा धीमापन हुआ। अधिकांश लॉग-इन के लिए, सिस्टम पहले की तरह ही तेज़ रहा।
शोधकर्ताओं ने सावधानीपूर्वक नोट किया कि उनके निष्कर्ष नियंत्रित प्रयोगों और सिमुलेशन से आए हैं, न कि किसी लाइव सिस्टम पर वास्तविक हमले से। उन्होंने अद्वितीय उपयोगकर्ता डेटा उत्पन्न करने के लिए एक विशिष्ट विधि का उपयोग किया, जिसने उनके परीक्षण में, संभावित परिणामों की संख्या पर एक सीमा लगा दी। उन्होंने स्वीकार किया कि वास्तविक दुनिया के कार्यान्वयन में एक अधिक जटिल विधि का उपयोग करने की आवश्यकता होगी ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि संभावनाओं की संख्या और भी अधिक है। उन्होंने यह भी बताया कि यदि कोई हैकर मास्टर सीक्रेट और अद्वितीय उपयोगकर्ता डेटा दोनों को एक साथ चुरा लेता है, तो सिस्टम कोई अतिरिक्त सुरक्षा नहीं देता है। इस नए दृष्टिकोण की ताकत इन दो हिस्सों को अलग-अलग, सुरक्षित स्थानों में रखने में निहित है ताकि एक को चुराने से दूसरे का खुलासा न हो।
अंततः, यह कार्य प्रदर्शित करता है कि लोगों द्वारा उपयोग किए जाने वाले सिस्टमों को धीमा किए बिना, एक ही गुप्त सामग्री का उपयोग करने की जोखिम भरी प्रथा से दूर जाना संभव है। गुप्त को दो भागों में विभाजित करके और उन्हें अलग रखकर, यह सिस्टम हमलावरों के लिए सफल होना बहुत कठिन बना देता है यदि वे केवल जानकारी का एक हिस्सा चुरा पाते हैं। अध्ययन सुझाव देता है कि यह विभाजन एक व्यावहारिक तरीका है जिससे पासवर्ड सुरक्षा को मजबूत किया जा सकता है, बशर्ते कि वास्तविक दुनिया में उन दो हिस्सों को वास्तव में अलग रखा जाए। शोधकर्ता निष्कर्ष निकालते हैं कि हालांकि यह विधि मजबूत पासवर्ड हैशिंग की आवश्यकता को प्रतिस्थापित नहीं करती है, लेकिन यह एक महत्वपूर्ण रक्षात्मक परत जोड़ती है जो आंशिक सुरक्षा उल्लंघन के कारण होने वाले नुकसान को कम करती है।
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