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基于情景感知的低交互移动双因素认证系统

更新时间：2019-12-24 08:26:46 大小：1M 上传用户：守着阳光1985查看TA发布的资源 标签：情景感知WiFi指纹 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

针对传统双因素认证缺乏可用性的问题,本文提出了一种基于情景感知的低交互移动双因素认证系统.用户通过本系统登录网站时,除输入用户名和口令外,只需点击令牌程序的认证键即可完成认证,平均登录时间不超过5秒.同其它可用性加强的移动双因素认证系统相比,本系统能够抵抗同一环境下的攻击者,而且支持用户手机浏览器进行网站登录.最终安全分析和实验结果证实了本方法的有效性.


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5
Vol． 46 No． 5  
May 2018  
第
期
电
子
学
报
2018  
5
ACTA ELECTRONICA SINICA  
年
月
基于情景感知的  
低交互移动双因素认证系统  
1，4  
1，2  
1，3  
1
， ， ，  
刘 冬 陈 晶 杜瑞颖 何 琨  
( 1．  
， ，  
软件工程国家重点实验室 武汉大学计算机学院 湖北武汉  
430072; 2．  
，
610041;  
保密通信重点实验室 四川成都  
， 030006)  
北方自动控制研究所 山西太原  
3． ， 430079; 4．  
地球空间信息技术协同创新中心 湖北武汉  
:
，
针对传统双因素认证缺乏可用性的问题 本文提出了一种基于情景感知的低交互移动双因素认证系  
摘
要
． ， ， ，  
统 用户通过本系统登录网站时 除输入用户名和口令外 只需点击令牌程序的认证键即可完成认证 平均登录时间不  
5 ． ， ，  
超过 秒 同其它可用性加强的移动双因素认证系统相比 本系统能够抵抗同一环境下的攻击者 而且支持用户手机  
．
浏览器进行网站登录 最终安全分析和实验结果证实了本方法的有效性  
．
:
; WiFi  
;
指纹 设备指纹  
关键词  
中图分类号  
URL: http: / /www． ejournal． org． cn  
移动双因素认证  
:
TP309  
:
A
: 0372-2112 ( 2018) 05-1056-06  
DOI: 10． 3969 /j． issn． 0372-2112． 2018． 05． 005  
文献标识码  
文章编号  
电子学报  
A Low Interaction Mobile Two-Factor Authentication System  
Based on Context Awareness  
1，4  
1，2  
1，3  
1
LIU Dong ，CHEN Jing ，DU Rui-ying ，HE Kun  
( 1． State Key Laboratory of Software Engineering，School of Computer，Wuhan University，Wuhan，Hubei 430072，China;  
2． Science and Technology on Communication Security Laboratory，Chengdu，Sichuan 610041，China;  
3． Collaborative Innovation Center of Geospatial Technology，Wuhan，Hubei 430072，China;  
4． North Automatic Control Technique Research Institute，Taiyuan，Shanxi 030006，China)  
Abstract: Aiming at the problem of usability for traditional two factor authentication ( 2FA) ，we propose a low interac-  
tion mobile 2FA system in this paper． In our system users only need to enter the usernames and passwords in the browser and  
press the confirm button on the mobile app for authentication． The average login time for users is no more than 5 seconds．  
Compared with the current usability enhanced 2FA systems，our system can resist attackers in the same environment and sup-  
port users to login website with phone browsers． The experimental and analytical results shows the effectiveness of our system．  
Key words: mobile two-factor authentication ( 2FA) ; WiFi fingerprint; device fingerprint  
， ， ．  
令 而且还要提供他拥有的某物的证明 如令牌 这样攻  
1
引言  
．
击者即使获得用户口令后也很难登录成功  
用户名和口令是现有网站系统中普遍采用的身份认  
， USB Key，  
传统的令牌主要基于特殊的硬件设备 如  
， 、 ，  
证方式 这种方式虽然简单 有效 但存在着很多安全风  
． ，  
动态口令牌等 近年来随着智能手机的普及 人们设计出  
［4］  
． ．  
险 首先用户为了方便记忆口令会设置的很简单 这使得  
， Google  
了基于智能手机的软件令牌 如  
．
相
身份认证器  
攻击者能够通过在线猜测攻击或离线字典攻击的方式得  
， ，  
比硬件令牌 软件令牌的优点在于生产成本低廉 便于用  
［1］  
，
到用户的口令 进而冒充用户的身份窃取信息  
．
，
其次  
， ． ，  
户携带 并且支持多个网站 尽管有着诸多优势 但基于  
，
用户往往会在多个网站中采用相同的口令 当它们不小  
软件令牌双因素认证系统在用户在线账户的保护方面应  
心访问了钓鱼网站或者注册的某个的安全级别较低的网  
．
用的并不普遍 其主要原因在于它们需要输入用户名和  
［2，3］  
．
站受到攻击也会导致自己的口令泄漏  
为了解决该问  
， ，  
口令之外的信息 增加了用户的操作负担 影响了用户登  
， ，  
题 人们提出了双因数的认证方法 即用户通过浏览器登  
． ，  
录的速度 为了解决该问题 近年来人们提出了可用性加  
［5 ～7］  
， ，  
录自己的在线账户时 不仅要输入他所知道的信息 如口  
．
，
在这些认证方式中 第二  
强的移动双因素认证方案  
: 2017-01-22;  
: 2017-06-11;  
:
责任编辑 蓝红杰  
收稿日期  
修回日期  
:
基金项目 国家自然科学基金  
( No． 61572380，No． 61772383) ;  
973  
( No． 2014CB340600)  
重点基础研究发展规划  
国家  
1057  
5
:
冬 基于情景感知的低交互移动双因素认证系统  
第
期
刘
，
重认证对用户而言是透明的 用户只需输入口令即可完  
3． 1  
假设  
，
假设攻击者得到了用户的用户名和口令 同时假  
．
成认证 可用性加强的移动双因素认证虽然减少了用户  
，
操作 但是却带来了其它问题  
: ( 1)  
它们无法抵抗同一环  
，
设攻击者有可能与合法用户位于同一环境 使用相同  
． ( 2)  
．
境下攻击者的攻击  
这些方法只适用于用户通过计算  
型号的手机  
，
机浏览器进行登录 不支持用户通过手机浏览器对账户  
我们进一步假设攻击者无法攻陷用户的智能手  
． ，  
访问 鉴于以上原因 本文设计了一种基于情景感知的低  
，
机 如果攻击者能够获得软件令牌运行的平台的控制  
，
交互移动双因素认证系统 达到了用户身份认证的可用  
，
权 则任何的双因素认证方案降低成为了仅仅依赖于  
，
性 安全性和健壮性  
．
．
口令的单因素认证方案  
我们还假设用户计算机和手机的浏览器是安全  
SSL  
2
相关工作  
，
．
协议的中间人攻击  
的 攻击者无法实施针对  
，
这一节 我们对近年来提出的一些可用性加强的  
3． 2  
目标  
安全性 防止异地或同一环境下的攻击者在窃取  
，
移动双因素认证方法进行介绍 并分析了这些方法的  
、
优 缺点  
．
，
受害人的用户名和口令后 冒充用户的身份登录用户  
［5］  
文献 给出了一种消除用户和手机交互的双因  
．
的账户  
可用性 用户在登录时系统不需要改变其原有的  
．
google  
素认证方法 该方法充分利用了  
浏览器提供的蓝  
API  
浏览器和手机能够实现自动的通  
API，  
借助该  
牙
，
基于口令认证的习惯 额外的操作就是开启手机的应  
， ．  
信 从而为服务器和手机之间建立了一条信道 虽然该  
，
用程序 点击认证键  
．
，
方法具有良好的可用性 但是它取消了用户参与的蓝  
健壮性 系统应支持用户采用计算机或者手机浏  
．
牙配对过程 导致同一环境下的攻击者可以直接向手  
，
览器进行登录 不能只适用于计算机登录  
．
，
机发送蓝牙请求来获取手机中保存的认证信息 进而  
4
系统结构  
． ，  
冒充用户的身份 此外 该方法也不支持用户通过手机  
．
本文中提出的双因素认证方案包括注册过程和认  
浏览器来访问账户  
．
证过程  
在注册程中 用户首先通过浏览器访问注册页面 然  
［6］  
文献 提出了基于混合带宽的移动双因素认证方  
，
，
． ， ，  
法 用户可以通过手动输入 扫码 蓝牙或  
WiFi  
的方式在  
、 ，  
后在返回的页面填写用户名 口令等个人信息 并提交  
．
计算机和智能手机间建立四种不同带宽的信道来传递认  
服务器端在收到用户传来的注册信息后首先对其进行验  
．
证信息 其中手动输入和扫码的方式虽然能够保证信道  
， ， 、 ，  
证 如果数据库中不存在同名用户 则生成公 私钥对 其  
， ，  
安全 但是需要用户进行额外的操作 而且传递的信息量  
，
中公钥连同用户的个人信息一起保存 而私钥和用户名  
．
小 蓝牙或  
WiFi  
，
的方式虽然传递的信息较大 减少用户  
．
则以二维码的形式返回给浏览器 用户启动智能手机令  
， ［5］ ．  
交互 但是它面临着和文献 同样的问题  
， ，  
牌程序 扫描该二维码 并将取得的信息保存至手机  
．
［7］  
文献 给出了一种基于声音比较的双因素认证  
1
，
描述了认证过程 用户通过浏览器登录要访问  
图
，
方法 当服务器验证完用户通过计算机浏览器提交的  
，
的网站 然后在返回的页面中输入帐户名和口令信息  
，
，
口令后 会通知计算机和智能手机同时采集周围的声  
． ，  
并提交 服务器收到浏览器发来的消息后 首先验证用  
，
音信息 然后计算机借助服务器将声音信息传递给智  
， ，  
户提交的用户名和口令是否正确 如果正确 返回双因  
． ，  
能手机 最终由智能手机来判断用户身份的合法性 如  
． ．  
素认证界面 否则返回口令重新输入界面 浏览器在加  
，
果声音信息足够相似 则返回給服务器成功的确认信  
Websocket  
载双因素认证界面的时会与服务器自动建立  
， ．  
息 否则返回给服务器失败的确认信息 该方法的优点  
， ， ．  
连接 并提交用户名 浏览器类型和程序类型 服务器在  
．
在于不需要用户与智能手机进行交互 但是它只能抵  
， ，  
收到消息后 首先根据程序类型判断是浏览器 还是令  
， ．  
抗异地的攻击者 无法防范同一环境下的攻击者 而且  
， “  
牌程序 如果是浏览器则返回 请点击令牌程序的认证  
．
不支持手机浏览器登录  
” ． ，  
键 的消息 用户看到消息后启动手机令牌程序 并点  
，
综上所述 可用性是移动双因素能否被用户广泛  
，
击认证按钮 触发令牌程序向服务器发送  
Websocket  
连
， ，  
采用的关键因素 但如何在加强可用性的同时 保证其  
． ，  
接请求 服务器在收到令牌程序发来的消息后 首先根  
．
安全性以和健壮性是亟待解决的问题  
，
据程序类型判断是消息来自于浏览器 还是令牌程序  
，
3
假设和目标  
，
如果是令牌程序 则进一步根据用户名判断浏览器是  
， ，  
这一节 我们定义攻击者所具有的能力 同时给出  
， ， ．  
否登录 如果未登录 则返回浏览器先登录的消息 如果  
．
， ，  
已登录 则根据浏览器类型做进一步判断 如果是计算  
本系统最终要达到的目标  

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