[論文レビュー] Might I Get Pwned: A Second Generation Compromised Credential Checking Service

Bijeeta Pal, Mazharul Islam+7 more|arXiv (Cornell University)|Sep 29, 2021

User Authentication and Security Systems被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、プライバシー保護プロトコルを用いて、漏洩したパスワードに類似するパスワードを検出する第二世代の改ざん済み資格情報チェック（C3）サービス「Might I Get Pwned（MIGP）」を紹介する。重み付き編集距離ルールを用いてパスワードの変種を生成・検査することで、MIGPは1000回のパスワード変種攻撃の成功率を94%低減するが、同時にユーザーのプライバシーを保護し、ブロックリストによるブレーチ抽出リスクを軽減する。

ABSTRACT

Credential stuffing attacks use stolen passwords to log into victim accounts. To defend against these attacks, recently deployed compromised credential checking (C3) services provide APIs that help users and companies check whether a username, password pair is exposed. These services however only check if the exact password is leaked, and therefore do not mitigate credential tweaking attacks - attempts to compromise a user account with variants of a user's leaked passwords. Recent work has shown credential tweaking attacks can compromise accounts quite effectively even when the credential stuffing countermeasures are in place. We initiate work on C3 services that protect users from credential tweaking attacks. The core underlying challenge is how to identify passwords that are similar to their leaked passwords while preserving honest clients' privacy and also preventing malicious clients from extracting breach data from the service. We formalize the problem and explore ways to measure password similarity that balance efficacy, performance, and security. Based on this study, we design "Might I Get Pwned" (MIGP), a new kind of breach alerting service. Our simulations show that MIGP reduces the efficacy of state-of-the-art 1000-guess credential tweaking attacks by 94%. MIGP preserves user privacy and limits potential exposure of sensitive breach entries. We show that the protocol is fast, with response time close to existing C3 services. We worked with Cloudflare to deploy MIGP in practice.

研究の動機と目的

• 攻撃者が漏洩したパスワードの変種を用いる資格情報変種攻撃に対して脆弱な既存のC3サービスの課題を解決すること。
• ブレーチデータを露呈せずに、破損した資格情報に類似するパスワードを検出できる安全でプライバシー保護型のシステムを設計すること。
• パフォーマンス、セキュリティ、およびブレーチ抽出攻撃に対する耐性のバランスを取った実用的なプロトコルを開発すること。
• 類似性に基づくC3サービスにおけるブレーチ抽出攻撃の脅威モデルを形式的に定義し、対策を提案すること。
• Cloudflareを用いてMIGPを実際の環境に展開し、実世界でのパフォーマンスと有効性を検証すること。

提案手法

• MIGPは、Oblivious Priced Pseudorandom Function（OPRF）に基づく安全なプライベート類似性テスト（PST）プロトコルを採用しており、クライアントがパスワードがブレーチデータセット内のいずれかのパスワードと類似しているかどうかを、パスワードを露呈せずに確認できる。
• パスワードの変種は、実証的有効性に基づいて順位付けされた重み付き編集距離アプローチを用いて生成され、一般的な変種パターンの検出を向上させる。
• 各ブレーチパスワードは、サーバー上に最大n=10の変種に拡張され、クライントは1クエリあたり最大m=10の変種をチェックすることで、検出カバレッジを向上させる。
• 攻撃者が検索空間を絞るのを防ぐために、最も一般的な104のパスワードおよびその変種をブロックリスト化することで、ブレーチ抽出攻撃のリスクを低減する。
• プロトコルは2つのハッシュ関数を用いる：H1（遅い）はセキュリティのために、H2（速い）はクライント側の遅延を低減するためのものであり、事前計算されたH1値を用いたキーのローテーションにより、効率的な更新が可能である。
• サーバーサイドのキー更新は、中間のH1(u∥w)κ値を保存することで最適化され、全データを再処理せずに新しいキーで素早く再計算が可能になる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 C3サービスは、クライントのプライバシーを保ちながら、漏洩パスワードに類似するパスワードをどのように検出できるか？
• RQ2 プライベートメンバーシップテストの文脈において、効果性、パフォーマンス、セキュリティのバランスを最適にするパスワード類似性メトリクスは何か？
• RQ3 ブレーチ抽出攻撃は類似性に基づくC3サービスに対してどの程度有効か、またその対策は何か？
• RQ4 C3サービスに変種チェックを拡張した際のパフォーマンスオーバーヘッドはどの程度で、実世界の展開に耐えうるか？
• RQ5 MIGPにおけるブロックリスト化は、従来の正確一致チェックC3サービスと比較して、ブレーチ抽出攻撃の成功率をどの程度低減するか？

主な発見

• MIGPは、正確一致チェックC3サービスと比較して、最先端の1000回のパスワード変種攻撃の成功率を94%低減した。
• シミュレーションの結果、m=10およびn=10の変種を用いた重み付き編集距離によるマングリングルールの順位付けが、検出力とパフォーマンスの最適なバランスを実現した。
• サーバーサイドで変種を生成するMIGPサービス（n=100）では、従来の正確一致チェックC3サービスと比較して、1,000回の試行で2.8倍多くのアカウントが侵害可能である。
• 上位104の最も一般的なパスワードおよびその変種をブロックリスト化することで、既存のC3サービスよりも優れたブレーチ抽出攻撃の成功率が低下した。
• MIGPは、既存のC3サービスと同等のオンライン計算および応答時間であり、生産環境での利用に耐えうるクライアント側の遅延を達成した。
• WAFに展開されたMIGPは、正確一致よりも20%多くのログイン試行をブレーチパスワードに類似すると特定した。これは、実用的な検出能力が非常に高いことを示している。