Jak funguje šifrování a zabezpečení

Technický popis pro lidi, kteří denně pracují s technologiemi, ale nejsou specialisty na IT bezpečnost.

1. Kdo s kým komunikuje

Komponenta	Co uchovává	Co dělá
Karta	tajný klíč AES (DESFire)	klíč nikdy neodhalí, pouze jím „podepisuje“ odpovědi na výzvy
Čtečka	žádné tajemství	pouze RF anténa — čte a zapisuje kartu, sama nerozhoduje ani nic neví
Služba ChipLogin (na počítači stanice)	vlastní certifikát a privátní klíč (identita mTLS stanice)	jediná část stanice, která smí komunikovat po síti; ovládá čtečku
Credential Provider	nic — bezstavový	tenká spojovací vrstva mezi přihlašovací obrazovkou Windows a službou přes lokální rouru
autentizační server (ve vaší síti, nikoli v našem cloudu)	databáze karet, jejich klíčů a hesel účtů	skutečně rozhoduje „kdo to je“ a „co smí“

Dvě věci lze snadno zaměnit: ChipLogin Cloud (naše SaaS, která řeší pouze licence, účty a telemetrii — „je stanice aktivní?“) a autentizační server (běží on-premise ve vaší síti a řeší karty, hesla a přihlášení). Šifrování popsané v tomto dokumentu se týká pouze druhého systému — naše cloudové servery se k vašim přihlašovacím údajům vůbec nedostanou.

2. Tok dat při přiložení karty

RFID — karta ↔ čtečka síť — stanice ↔ server (mTLS) interní zpracování

Krok za krokem:

(0) Než se s kartou cokoli stane, stanice a server si navzájem ověří certifikát a otevřou mezi sebou šifrovaný kanál (mTLS). Ten běží nepřetržitě na pozadí, nejen po přiložení karty.
(1) Zaměstnanec přiloží kartu ke čtečce.
(2) Čtečka aktivuje kartu RF polem a načte její UID (zatím pouze „která karta“, bez důkazu pravosti).
(3) Služba odešle UID, požadavek na přihlášení a jednorázový klíč (viz vrstva C níže) kanálem mTLS na server.
(4) Server vytvoří náhodnou výzvu a pošle ji zpět stanici.
(5) Stanice předá výzvu přes čtečku kartě — beze změny, pouze ji doručí.
(6) Karta sama vypočítá odpověď pomocí tajného klíče (klíč kartu nikdy neopustí, odejde jen výsledek výpočtu).
(7) Odpověď putuje přes čtečku a stanici zpět na server.
(8) Server provede stejný výpočet se svou kopií klíče a výsledky porovná — pokud se shodují, karta je pravá.
(9) Server odešle heslo Windows zašifrované pouze pro tento konkrétní pokus (ECIES).
(10) Služba heslo dešifruje a odešle jej Credential Provideru přes lokální rouru.
(11) Credential Provider jej předá systému Windows (LSA) — zaměstnanec je přihlášen.

3. Tři vrstvy šifrování současně

Tyto vrstvy chrání různé části výměny: mTLS ověřuje zařízení a šifruje kanál, challenge-response DESFire ověřuje držení nastaveného klíče karty a ECIES zapečeťuje obsah s heslem pro jednorázový klíč stanice. Jde o oddělená opatření, zabezpečení celého systému však stále závisí na správné implementaci, správě klíčů, koncových bodech a provozu serveru.

Vrstva A — kanál (mTLS): obě strany se před komunikací navzájem ověří

Běžné HTTPS (například při otevření banky v prohlížeči) ověřuje pouze jednu stranu — víte, že komunikujete se skutečnou bankou, ale banka o vás zatím nic neví (heslo posíláte až po otevření šifrovaného kanálu).

ChipLogin používá mTLS (vzájemné TLS), takže obě strany se ověřují certifikáty. Stanice si během instalace vytvoří vlastní privátní klíč a je navržena tak, aby jej uchovala lokálně; server má vlastní identitu. Před výměnou aplikačních dat musí každá strana předložit přihlašovací údaje, kterým druhá důvěřuje. Zařízení bez odpovídajícího důvěryhodného certifikátu a privátního klíče toto ověření nedokončí.

Vrstva B — karta (DESFire, „challenge-response“): prokázání znalosti klíče bez jeho odhalení

Toto je nejdůležitější a nejméně intuitivní část, proto si ji projděme na příkladu.

Běžná levná karta (například starý docházkový průkaz) funguje jako klíč od auta z 80. let — má vyražené číslo (UID) a systém pouze ověří, zda číslo souhlasí. Problém je, že UID lze načíst a zkopírovat běžnou levnou kopírkou — jako kdyby zámek kontroloval pouze tvar klíče, který si může kdokoli vyrobit.

Karta DESFire funguje jinak. Karta i server znají stejný tajný klíč (nastavený při výrobě nebo personalizaci karty; karta jej nikdy neodhalí, ani majiteli či čtečce). Při přihlášení:

Server vytvoří náhodné číslo (výzvu), pokaždé jiné.
Výzva se odešle kartě. Karta ji zkombinuje se svým tajným klíčem pomocí šifrování AES a vypočítá odpověď.
Server provede stejný výpočet se svou kopií klíče a výsledky porovná.
Pokud odpověď souhlasí, je prokázáno: toto zařízení zná tajný klíč — aniž by jej kdy poslalo po síti.

Proč je to chytré: i kdyby někdo zaznamenal celou výměnu (odposlechem), podruhé je nepoužitelná — příští výzva bude jiná (náhodná) a starou odpověď nelze znovu použít. Klonovaná karta, která zná jen UID, na výzvu vůbec nedokáže odpovědět — server to okamžitě rozpozná a kartu nepustí do další části procesu (typ karty kontroluje hned v prvním kroku).

Vrstva C — samotné heslo (ECIES): zapečetěné pouze pro jeden konkrétní pokus

Ve vrstvě B karta prokázala „jsem správné zařízení“, ale skutečné heslo Windows ještě nezaznělo. Přichází až nyní a je speciálně zabalené pouze pro tuto stanici a tento pokus o přihlášení:

Na začátku (v kroku „begin“) stanice vytvoří jednorázový pár klíčů, který po použití zahodí, a odešle jeho veřejnou část serveru spolu s požadavkem na přihlášení. Jakmile server ověří kartu (vrstva B), zašifruje heslo přímo pro tento konkrétní jednorázový klíč (technikou zvanou ECIES). Dešifrovat jej může pouze stanice, která právě požádala, a pouze v tomto okamžiku — ani server už zprávu po odeslání nedokáže znovu přečíst, protože nemá jednorázovou privátní část.

Výsledek: heslo v otevřeném textu se na síti nikdy nevyskytuje, a v paměti počítače existuje jen zlomek sekundy — přesně mezi dešifrováním službou a předáním systému Windows, po kterém je z paměti vymazáno.

4. Proč je systém navržen právě takto — opakující se principy

Princip	Co znamená v praxi
Klíče nikdy necestují, pouze důkaz jejich znalosti	privátní klíč stanice zůstává na stanici a tajný klíč karty na kartě — po síti putuje jen „prokázal jsem, že jej znám“, nikdy samotný klíč
UID není tajemství, pouze adresa	i když útočník zná UID karty (lze jej načíst i levnou čtečkou), samo nic neodemkne — říká jen „která karta“, nikoli „důkaz, že je pravá“
Žádné dlouhodobé tajemství se neposílá v otevřeném textu	zachycený síťový provoz chrání mTLS a každý obsah s heslem je navíc zapečetěn pro jednorázový klíč vytvořený k danému pokusu o přihlášení
Každá komponenta má vymezenou expozici	stanice trvale neukládá hesla Windows; kopie pouhého UID neprojde challenge-response DESFire; tajemství na serveru zůstávají samostatným aktivem, které je nutné chránit opatřeními při nasazení a správě klíčů

5. Co se děje při útoku — konkrétní scénáře

Scénář	Co se stane
Někdo zkopíruje UID karty levnou kopírkou	Server rozpozná, že karta nedokáže odpovědět na kryptografickou výzvu (nezná tajný klíč) → `unknown_card`, okamžitě odmítnuto, ke skutečné výměně dat vůbec nedojde
Někdo odposlouchává síť mezi stanicí a serverem	Uvidí pouze šifrovaný provoz (mTLS). I kdyby jej dešifroval, uvnitř najde jen data zapečetěná pro jedno použití, podruhé nepoužitelná
Někdo ukradne nebo rozebere počítač u stroje	Není v něm uložené heslo — hesla jsou na serveru a v paměti stanice existují jen zlomek sekundy během samotného přihlášení
Někdo ukradne celou stanici i s certifikátem (identitou mTLS)	Správce stanici na serveru zablokuje či zneplatní stejně jako kartu — od té chvíle server odmítá každý požadavek s jejím certifikátem, i když útočník počítač zapne a pokračuje v pokusech
Někdo napodobí autentizační server (podvržený server v síti)	Stanice jej odmítne už na úrovni mTLS — nemá platný certifikát podepsaný či schválený autoritou, kterou stanice rozpoznává jako „skutečný server“
Zaměstnanec ztratí kartu	Správce kartu v systému zablokuje či zneplatní (čistě databázová operace) — na stanicích není třeba nic měnit

6. V čem se liší čtečka u stroje (výroba, nikoli PC)

Stejné tři vrstvy platí i zde, s jedním rozdílem: kvůli výpadkům sítě ve výrobě uchovává čtečka (řídicí jednotka) aktuální podepsanou kopii pravidel a klíčů karet lokálně v zabezpečeném čipu a rozhoduje i bez spojení se serverem. Síť se zde nepoužívá k ověření každého přiložení karty, ale k pravidelné aktualizaci lokální kopie a odeslání záznamů po obnovení spojení. Podrobnosti o této variantě najdete na stránce ChipLogin pro stroje .

← Zpět na bezpečnostní architekturu