เว็บออเทนทิเคชัน

เว็บออเทนทิเคชัน () หรือ เว็บออเทน () เป็นมาตรฐานเว็บที่เผยแพร่โดยเวิลด์ไวด์เว็บคอนซอร์เทียม (W3C)
เป็นส่วนประกอบหลักของโปรเจ็กต์ไฟโด 2 (FIDO2 Project) ซึ่งสมาคมไฟโดอัลไลแอนซ์ (FIDO Alliance) เป็นผู้ดูแล
เป้าหมายของโปรเจ็กต์ก็คือสร้างมาตรฐานส่วนประสาน (interface) ที่ใช้พิสูจน์ตัวผู้ใช้แอปหรือผู้ใช้บริการเว็บด้วยการเข้ารหัสแบบกุญแจอสมมาตร (public-key cryptography)

ในระบบรับบริการ (client) มาตรฐานสามารถทำให้เกิดผลได้ด้วยวิธีหลายอย่าง
ซึ่งการเข้ารหัสจะทำโดยหน่วย ออเทนทิเคเทอร์ () อันเป็นโมเดลปฏิการแบบนามธรรมที่โดยมากไม่ว่าตัวกุญแจรหัสจะต้องจัดการอย่างไร
จึงทำให้สามารถสนับสนุนเว็บออเทนได้ด้วยซอฟต์แวร์ล้วนๆ โดยยังสามารถใช้หน่วย trusted execution environment (TEE) และ Trusted Platform Module (TPM) ของหน่วยประมวลผลกลางช่วยได้
ปฏิบัตการเข้ารหัสลับและถอดรหัสลับที่ต้องเก็บความลับไว้ให้ได้ อาจใช้แบบฮาร์ดแวร์และเคลื่อนที่ได้ (roaming hardware authenticator) ต่างหากๆ โดยต่อกับระบบผ่านยูเอสบี บลูทูธ หรือการสื่อสารสนามใกล้ (NFC)
ออเทนทิเคเทอร์แบบฮาร์ดแวร์จะต้องสนับสนุน CTAP (Client to Authenticator Protocol) ที่เป็นส่วนของมาตรฐานไฟโด
จึงทำให้ใช้กับมาตรฐาน U2F (Universal 2nd Factor) ดั้งเดิมของไฟโดได้

เหมือนกับมาตรฐาน U2F ดั้งเดิม เว็บออเทนสามารถป้องกันการหลอกว่าเป็นผู้ใช้ได้ นั่นก็คือ สามารถป้องกันฟิชชิงได้
แต่ไม่เหมือนกับ U2F เว็บออเทนไม่ต้องใช้รหัสผ่าน
อนึ่ง ออเทนทิเคเทอร์แบบฮาร์ดแวร์และเคลื่อนที่ได้ยังป้องกันมัลแวร์ได้ เพราะคอมหรือสมาร์ทโฟนจะไม่สามารถเข้าถึงกุญแจส่วนตัว (private key)

W3C ได้เผยแพร่เว็บออเทนรุ่นที่1 และ 2 (level 1 and 2) ในวันที่4 มีนาคม 2019 และ 8 เมษายน 2021 ตามลำดับ
ส่วนรุ่นที่3 ยังอยู่ในสถานะ First Public Working Draft (FPWD)

พื้นเพ 
FIDO2 เป็นมาตรฐานรุ่นสืบทอดจาก U2F ซึ่งก็เป็นของสมาคมไฟโดเช่นกัน
โดยต่างกับ U2F ซึ่งสนับสนุนการพิสูจน์ตัวผู้ใช้ด้วยปัจจัยหลายอย่าง (MFA) เท่านั้น 
เพราะ U2F ได้ออกแบบเพื่อเพิ่มความปลอดภัยของการลงชื่อเข้าบัญชีแบบใช้ชื่อผู้ใช้บวกกับรหัสผ่าน ต่างกับ FIDO2 ที่สามารถพิสูจน์ตัวผู้ใช้ด้วยปัจจัยเดียวเท่านั้น
ในโหมดปัจจัยเดียว ออเทนทิเคเทอร์จะเริ่มปฏิบัติการโดยตรวจสอบว่าผู้ใช้อยู่ตรงนั้น ซึ่งปกติเป็นการให้กดปุ่ม
โดยไม่ต้องลงบันทึกรหัสผ่าน
ส่วนในโหมดหลายอย่าง ออเทนทิเคเทอร์เอง (เป็นสิ่งที่ผู้ใช้มี) จะเป็นตัวตรวจสอบผู้ใช้ (verification)
โดยวิธีตรวจสอบจะขึ้นอยู่กับลูกเล่นที่ออเทนทิเคเทอร์สนับสนุน นี่อาจจะเป็น
 สิ่งที่ผู้ใช้รู้ เช่น รหัส PIN หรือรหัสผ่าน หรือรูปแบบการลากนิ้ว
 สิ่งที่ผู้ใช้เป็น คือ ลักษณะทางชีวมิติ เช่น ลายนิ้วมือ ม่านตา หรือเสียงพูด

ไม่ว่าจะเป็นโหมดไหน ออเทนทิเคเทอร์จะไม่เปิดเผยความลับหรือลักษณะทางชีวมิติที่มีแก่เว็บไซต์
อนึ่ง ความลับของผู้ใช้อันเดียวกันหรือลักษณะทางชีวมิติอันเดียวกันก็สามารถใช้กับเว็บไซต์ได้ทั้งหมด เพราะตัวออเทนทิเคเทอร์เองจะเป็นตัวเลือกกุญแจลับที่ใช้เซ็นการพิสูจน์ผู้ใช้สำหรับเว็บไซต์นั้นๆ โดยทำหลังจากที่ผู้ใช้พิสูจน์ตนแล้ว (ด้วยความลับหรือลักษณะทางชีวมิติ) 

อนึ่ง ความลับกับลักษณะทางชีวมิติก็ยังสามารถใช้ร่วมกันได้ คล้ายกับที่พบในสมาร์ทโฟน
เช่น ผู้ใช้สามารถเปิดใช้สมาร์ทโฟนได้ด้วยลายนิ้วมือเป็นปกติอย่างสะดวก แต่บางครั้งที่ลายนิ้วมือใช้ไม่ได้ ก็จะต้องใช้รหัส PIN แทน

คำอธิบายทั่วไป 
เหมือนกับมาตรฐานไฟโดดั้งเดิมคือ U2F การยืนยันผู้ใช้ด้วยระบบเว็บออเทนทิเคชัน (เว็บออเทน) จะมีฝ่ายต่างๆ คือ เว็บไซต์, เว็บเบราว์เซอร์/ระบบรับบริการ (client) และออเทนทิเคเทอร์
 เว็บไซต์เป็นฝ่ายที่เรียกว่า WebAuthn Relying Party
 เว็บเบราว์เซอร์/ระบบรับบริการเรียกว่า WebAuthn Client
 ออเทนทิเคเทอร์จะเป็นแบบ FIDO2 ซึ่งทำงานร่วมกับระบบรับบริการได้

มาตรฐานเว็บออเทนระบุว่า ผู้อ้างว่าคือผู้ใช้ควรยืนยันแก่ผู้ตรวจสอบผู้ใช้คือ WebAuthn Relying Party อย่างไรว่าตนมีออเทนทิเคเทอร์แบบ FIDO2 ในการควบคุม
ส่วนผู้อำนวยกระบวนการพิสูจน์ผู้ใช้ก็คือ WebAuthn Client ซึ่งปกติก็คือเว็บเบราว์เซอร์

การพิสูจน์ตัวจริง (authentication) 

เพื่อแสดงเป็นตัวอย่าง ออเทนทิเคเทอร์จะสมมุติว่าเป็นแบบฮาร์ดแวร์และเคลื่อนที่ได้ (เช่น ยูบิคีย์)
เป็นแบบหลายปัจจัยที่ใช้การเข้ารหัสแบบกุญแจอสมมาตรเพื่อเซ็นการยืนยันว่าได้พิสูจน์บุคคล (authentication assertion) แล้วสำหรับ WebAuthn Relying Party
ถ้าออเทนทิเคเทอร์ใช้รหัส PIN เพื่อพิสูจน์ผู้ใช้ ตัวออเทนทิเคเทอร์เองจะเป็น "สิ่งที่ผู้ใช้มี" และรหัส PIN จะเป็น "สิ่งที่ผู้ใช้รู้"

เพื่อเริ่มกระบวนการพิสูจน์ผู้ใช้ของเว็บออเทน
WebAuthn Relying Party จะระบุความต้องการกับระบบรับบริการเว็บออเทน (คือ เว็บบราวเซอร์) ผ่านจาวาสคริปต์
แล้วระบบรับบริการเว็บออเทนก็จะสื่อสารกับออเทนทิเคเทอร์ด้วยเอพีไอจาวาสคริปต์ที่เว็บบราวเซอร์ทำให้เกิดผล
โดยตัวออเทนทิเคเทอร์จะใช้โพรโทคอล Client to Authenticator Protocol ของไฟโด

อย่างไรก็ดี มาตรฐานเว็บออเทนไม่ได้กำหนดให้ต้องใช้ออเทนทิเคเทอร์แบบฮาร์ดแวร์และเคลื่อนที่ได้
เพราะสามารถใช้ออเทนทิเคเทอร์แบบซอฟต์แวร์ (เช่น ที่ทำให้เกิดผลในสมาร์ทโฟน) หรือออเทนทิเคเทอร์แบบแพลต์ฟอร์ม (คือ ที่ทำให้เกิดผลโดยตรงบนอุปกรณ์ที่มีระบบรับบริการเว็บออเทน เช่น ระบบปฏิบัติการที่มีเว็บบราวเซอร์)
ตัวอย่างออเทนทิเคเทอร์แบบแพลต์ฟอร์มก็เช่น วินโดวส์ฮัลโหล
และระบบปฏิบัติการแอนดรอยด์

กระบวนการที่เป็นตัวอย่างนั้นพิสูจน์ผู้ใช้ด้วยรหัส PIN ซึ่งในมุมมองของการใช้ง่าย ก็ดีกว่าการพิสูจน์ด้วยรหัสผ่านไม่มากนัก
เพราะการพิสูจน์ทางชีวมิติ (biometric) จะทำให้ผู้ใช้พิสูจน์ตัวตนด้วยเว็บออเทนได้ง่ายกว่า
แม้ผู้ใช้ปกติจะไม่เข้าใจการพิสูจน์ทางชีวมิติ
เพราะมักเข้าใจผิดว่า ข้อมูลทางชีวมิติจะส่งไปที่เครือข่ายคล้ายกับที่ส่งรหัสผ่าน ซึ่งจริงๆ ไม่เป็นอย่างนั้น

การลงทะเบียน 
เมื่อ WebAuthn Relying Party ได้รับการยืนยันพิสูจน์ตัวตนที่ได้เซ็นด้วยรหัสลับ (signed authentication assertion) แล้วจากเว็บบราวเซอร์ ก็จะตรวจสอบการยืนยันนั้นด้วยกุญแจสาธารณะที่เชื่อถือได้ของผู้ใช้
คำถามก็คือ แล้วจะได้กุญแจนั้นมาจากไหนในเบื้องต้น

ในเบื้องต้น เพื่อจะได้กุญแจสาธารณะจากผู้ใช้ WebAuthn Relying Party จะลงทะเบียนผู้ใช้
ซึ่งคล้ายกับกระบวนการพิสูจน์ผู้ใช้ดังที่กล่าวไปแล้ว
แต่แทนที่จะเซ็นรองรับการยืนยันพิสูจน์ตัวตน (assertation) ออเทนทิเคเทอร์จะเซ็นรายงานที่เรียกว่า attestation statement ด้วยกุญแจส่วนตัวของเองที่ใช้ในกิจนี้
โดยรายงาน attestation ที่เซ็นนี้แล้วส่งไปให้แก่ WebAuthn Relying Party ก็จะแนบเอารหัสสาธารณะของผู้ใช้ที่ WebAuthn Relying Party จะใช้ตรวจสอบการยืนยันพิสูจน์ตัวตนของผู้ใช้ (assertion) ต่อๆ ไป

รายงาน attestation จะมีข้อมูลอภิพันธุ์ที่ระบุตัวออเทนทิเคเทอร์เอง
ส่วนลายเซ็นดิจิทัลที่ใช้เซ็นรายงาน attestation จะต้องตรวจสอบด้วยกุญแจสาธารณะสำหรับรายงาน attestation ที่เชื่อถือได้สำหรับตัวออเทนทิเคเทอร์รุ่นนั้นๆ
แต่ WebAuthn Relying Party จะได้คลังกุญแจสาธารณะที่เชื่อถือได้มาได้อย่างไร มาตรฐานเองก็ไม่ได้ระบุไว้
วิธีหนึ่งก็คือให้ใช้บริการข้อมูลอภิพันธุ์ของไฟโดเอง

ชนิดของ attestation ที่ระบุไว้ในจาวาสคริปต์จะเป็นตัวกำหนดโมเดลความเชื่อใจ (trust model)
เช่น สำหรับชนิดที่เรียกว่า self-attestation โมเดลความเชื่อใจก็คือ เชื่อใจเมื่อใช้เป็นครั้งแรก (trust on first use)

การรองรับ 
เวิลด์ไวด์เว็บคอนซอร์เทียมได้แนะนำให้กลุ่ม Web Authentication Working Group ตีพิมพ์เว็บออเทนรุ่นที่1 เมื่อวันที่4 มีนาคม 2019
เว็บบราวเซอร์ต่างๆ รวมทั้งกูเกิล โครม, มอซิลลา ไฟร์ฟอกซ์, ไมโครซอฟท์ เอดจ์, ซาฟารี และโอเปร่า ล้วนสนับสนุนมาตรฐานนี้

โครมรุ่นบนคอมได้สนับสนุนมาตรฐานนี้ตั้งแต่รุ่นที่67
ส่วนไฟร์ฟอกซ์ที่ไม่เคยสนับสนุนมาตรฐาน U2F ของไฟโดอย่างเต็มรูปแบบ ก็ได้สนับสนุนมาตรฐานนี้มาตั้งแต่รุ่นที่60 ซึ่งเผยแพร่เมื่อวันที่9 พฤษภาคม 2018
ส่วนเอดจ์สนับสนุนมาตรฐานนี้ให้ใช้ได้ทั้งด้วยวินโดวส์ฮัลโหลและกุญแจความปลอดภัยต่างหาก (external security key) ตั้งแต่ Build 17682

กุญแจความปลอดภัยแบบ U2F ของไฟโดที่มีมาก่อนสามารถเข้ากับมาตรฐานนี้ได้ แต่เว็บออเทนจริงๆ จะสามารถใช้ข้อมูล "user handle" ที่เป็นเอกลักษณ์สำหรับบัญชีหนึ่งๆ ที่ออเทนทิเคเทอร์แบบ U2F จะไม่เก็บ
ออเทนทิเคเทอร์อันแรกๆ ที่สนับสนุนไฟโด 2 ก็คือ ยูบิคีย์ของยูบิโกะ ซึ่งประกาศขายในวันที่10 เมษายน 2518
ส่วนออเทนทิเคเทอร์ไฟโด 2 ที่มีหน้าจออันแรกก็คือ Trezor Model T ของซาโตชิแหล็บส์ ซึ่งประกาศขายในวันที่6 พฤศจิกายน 2019
โดยยังเป็นออเทนทิเคเทอร์รุ่นแรกที่ให้ผู้ใช้เลือก resident credential ที่อุปกรณ์ควรจะใช้โดยตรง

บริการเก็บไฟล์ในกลุ่มเมฆ (cloud) คือ Dropbox ได้ประกาศให้ใช้เว็บออเทนเป็นปัจจัยที่2 เพื่อลงชื่อเข้าบัญชีตั้งแต่วันที่8 พฤษภาคม 2018

ส่วนแอปเปิลได้ประกาศว่า Face ID และ Touch ID จะใช้เป็นออเทนทิเคเทอร์ของเว็บออเทนได้เริ่มตั้งแต่ซาฟารีรุ่น 14 ในวันที่24 มิถุนายน 2020

เอพีไอ 
มาตรฐานนี้เป็นการขยายเอพีไอ Credential Management ของ W3C ซึ่งเป็นเอพีไอที่ระบุปฏิสัมพันธ์ระหว่างเว็บไซต์กับเว็บบราวเซอร์เมื่อแลกเปลี่ยนข้อมูลยืนยันผู้ใช้
คือ เอพีไอของเว็บออเทนทิเคชัน
จะขยายเมทอดจาวาสคริปต์ คือ  และ  ให้รับพารามิเตอร์เพิ่มคือ publicKey
โดยเมทอด create() จะเอาไว้ลงบันทึกออเทนทิเคเทอร์ให้สัมพันธ์กับบัญชีผู้ใช้ โดยอาจทำเมื่อสร้างบัญชีใหม่ก็ได้ แต่มักทำเมื่อเพิ่มอุปกรณ์ความปลอดภัยใหม่ในบัญชี 
และเมทอด get() เอาไว้ยืนยันการพิสูจน์ผู้ใช้ (เช่นเมื่อลงชื่อเข้าบัญชี)

สามารถตรวจสอบว่าเว็บบราวเซอร์รับรองเว็บออเทนได้หรือไม่โดยตรวจดูว่าส่วนประสาน window.PublicKeyCredential นั้นมีกำหนดไว้หรือไม่
มาตรฐานยังกำหนดส่วนประสานอื่นๆ อีกรวมทั้ง AuthenticatorResponse, AuthenticatorAttestationResponse และ AuthenticatorAssertionResponse

เอพีไอไม่อนุญาตให้เข้าถึงหรือจัดการกุญแจส่วนตัวได้โดยตรงนอกเหนือไปจากการสร้างกุญแจขึ้นใหม่ในเบื้องต้น

การตอบรับ 
ในเดือนสิงหาคม 2018 บริษัทที่ชำนาญด้านความปลอดภัยของเว็บ คือ Paragon Initiative Enterprises ได้ตรวจสอบความปลอดภัย (security audit) ของมาตรฐานนี้
แม้จะไม่พบวิธีการแฮ็กระบบอย่างใดอย่างหนึ่งโดยเฉพาะ แต่ก็พบความบกพร่องของวิธีการเข้ารหัสที่มาตรฐานระบุ

ปัญหาหลักมีอยู่ 2อย่างซึ่งเคยเป็นปัญหากับระบบการเข้ารหัสที่ใช้มาแล้วในอดีต ดังนั้น จริงๆ จึงไม่ควรใช้เพื่อไม่ให้ตกเป็นเหยื่อของวิธีการแฮ็กเช่นเดียวกันอีก
 เพราะการกำหนดให้ใช้มาตรฐาน COSE (RFC 8152) เว็บออเทนจึงสนับสนุน RSA ในรูปแบบ PKCS1v1.5 padding ซึ่งรู้แล้วเป็นอย่างน้อย 20ปีว่าอ่อนแอต่อวิธีการทำลายล้ายบางอย่าง โดยระบบอื่นๆ ที่สนับสนุน RSA ก็เคยถูกแฮ็กมาแล้ว จริงอยู่ว่า จุดอ่อนแอนี้ทำได้ไม่ได้ง่ายในบริบทของเว็บออเทน แต่เพราะมีวิธีทางวิทยาการรหัสลับอื่นๆ ที่ปลอดภัยกว่า จึงถือเป็นทางเลือกที่แย่ และไม่เป็นวิธีปฏิบัติดีที่สุดทางวิทยาการเข้ารหัสลับ
 ไฟโดอัลไลอานซ์ใช้วิธีการเข้ารหัสแบบกุญแจอสมมาตรชนิด ECDAA เป็นมาตรฐาน นี่เป็นรูปแบบหนึ่งของ direct anonymous attestation ที่อาศัย elliptic curve ซึ่งเว็บออเทนเอาไว้ใช้พิสูจน์บูรณภาพของออเทนทิเคเทอร์เอง โดยรักษาความเป็นส่วนตัวของผู้ใช้ไว้ได้เพราะไม่สามารถเทียบสัมพันธ์ handle ได้ทั่วไป แต่ ECDAA ไม่ได้ใช้บทเรียนที่ได้ทางงานวิจัยในทศวรรษที่ผ่านๆ มาในเรื่องการเข้ารหัสลับด้วย elliptic curve เพราะที่เลือกใช้ก็มีข้อบกพร่องด้านความปลอดภัย จึงเท่ากับลดระดับความปลอดภัยอย่างสำคัญ อนึ่ง มาตรฐาน ECDAA ยังใช้ลายเซ็นแบบสุ่มและกำหนดไม่ได้ (non-deterministic) ซึ่งพบในอดีตแล้วว่าเป็นปัญหา

บริษัทยังได้วิจารณ์ถึงกระบวนการที่มาตรฐานนี้ได้พัฒนาขึ้นในเบื้องต้น เพราะมาตรฐานที่เสนอไม่ได้เปิดเผยอย่างเป็นสาธารณะโดยล่วงหน้า และก็ไม่ได้ปรึกษานักวิทยาการรหัสลับที่ชำนาญ
ดังนั้น มาตรฐานจึงไม่ได้ผ่านการวิจัยทางวิทยาการรหัสลับอย่างถี่ถ้วน

แม้จะมีปัญหาเช่นนี้ บริษัทก็ยังสนับสนุนให้ผู้ใช้ใช้มาตรฐานนี้ต่อไป บริษัทมีข้อแนะนำสำหรับผู้ทำให้เกิดผลและนักพัฒนามาตรฐานโดยหวังว่าข้อแนะนำจะทำให้เกิดผลก่อนที่มาตรฐานจะได้ออกอย่างเป็นทางการ
การหลีกเลี่ยงปัญหาเช่นนี้ตั้งแต่ต้นๆ จะทำให้ไม่ต้องประสบปัญหากับมาตรฐานที่บกพร่องและปัญหาในด้านพัฒนาการที่ต้องทำให้เข้ากับมาตรฐานก่อนๆ ได้

ดูเพิ่ม 
 พาสคีย์ เป็นการใช้มาตรฐานนี้เพื่อการลงชื่อเข้าบัญชีโดยไร้รหัสผ่าน
 การพิสูจน์ตัวจริงโดยไร้รหัสผ่าน
 การพิสูจน์ตัวจริงด้วยปัจจัยหลายอย่าง สามารถใช้มาตรฐานนี้เพื่อเพิ่มความปลอดภัยเมื่อใช้ปัจจัยอื่นๆ ในการพิสูจน์ตัวจริง

เชิงอรรถและอ้างอิง

แหล่งข้อมูลอื่น 
Web Authentication: An API for accessing Public Key Credentials
Web Authentication Working Group
Web Authentication API on MDN
WebAuthn Awesome

ความมั่นคงของระบบคอมพิวเตอร์
การบริหารระบบ
การระบุ
มาตรฐานเวิลด์ไวด์เว็บคอนซอร์เทียม
ความมั่นคงของเครือข่ายคอมพิวเตอร์
อินเทอร์เน็ต
เทคโนโลยีเว็บ
วิทยาการเข้ารหัสลับ