Mit kerberos for windows что это

Обновлено: 06.07.2024

Аутентификация в системах Windows. Часть 2 - Kerberos

В прошлой части нашего цикла мы рассмотрели работу протоколов семейства NTLM, отметив ряд их существенных недостатков, которые невозможно решить в рамках протокола. Поэтому вместе с Active Directory на смену им пришел более совершенный протокол Kerberos, который продолжает успешно применяться до сих пор. В данном материале мы рассмотрим общие принципы функционирования данного протокола, что позволит получить начальные знания в этой области самым широким массам читателей.

Протокол Kerberos был разработан в Массачусетском технологическом институте (MIT) в рамках проекта «Афина» в 1983 году и долгое время использовался в качестве образовательного, пока версия 4 не была сделана общедоступной. В настоящий момент принята в качестве стандарта и широко используется следующая версия протокола Kerberos 5.

Основным недостатком протокола NTLM служит то, что он не предусматривает взаимную аутентификацию клиента и сервера, это во многом обусловлено тем, что протокол изначально разрабатывался для небольших сетей, где все узлы считаются легитимными. Несмотря на то, что в последних версиях протокола сделаны серьезные улучшения безопасности, но направлены они в основном на усиление криптографической стойкости, не устраняя принципиальных недостатков.

В доменных сетях протоколы NTLM вызывают повышенную нагрузку на контроллеры домена, так как всегда обращаются к ним для аутентификации пользователя. При этом также отсутствует взаимная идентификация узлов и существует возможность накопления пакетов для последующего анализа и атаки с их помощью.

В отличии от NTLM Kerberos изначально разрабатывался с условием, что первичная передача информации будет производиться в открытых сетях, где она может быть перехвачена и модифицирована. Также протокол предусматривает обязательную взаимную аутентификацию клиента и сервера, а взаимное доверие обеспечивает единый удостоверяющий центр, который обеспечивает централизованную выдачу ключей.

Перед тем как продолжить, следует прийти к соглашению по поводу используемых в статье терминов. Так под термином клиент будет рассматриваться любой узел сети, обращающийся к любому иному узлу - серверу - с целью доступа к любому из его ресурсов.

Основой инфраструктуры Kerberos является Центр распространения ключей (Key Distribution Center, KDC), который является доверенным центром аутентификации для всех участников сети (принципалов). Область Kerberos (Realm) - пространство имен для которых данный KDC является доверенным, как правило это область ограниченная пространством имен домена DNS, в Active Directory область Kerberos совпадает с доменом AD. Область Kerberos записывается в виде соответствующего ему доменного имени DNS, но в верхнем регистре. Принципалом или учетной записью Kerberos является любой участник отношений безопасности: учетная запись пользователя, компьютер, сетевая служба и т.д.

Центр распространения ключей содержит долговременные ключи для всех принципалов, в большинстве практических реализаций Kerberos долговременные ключи формируются на основе пароля и являются так называемым "секретом для двоих". С помощью такого секрета каждый из его хранителей может легко удостовериться, что имеет дело со своим напарником. При этом долговременные ключи не при каких обстоятельствах не передаются по сети и располагаются в защищенных хранилищах (KDC), либо сохраняются только на время сеанса.

Для принципалов, которые не являются членами домена AD, могут использоваться специальные keytab-файлы, которые содержат сведения о клиенте, домене и его долговременный ключ. В целях безопасности keytab-файл нельзя передавать по незащищенным каналам, а также следует обеспечить его безопасное хранение у принципала.

В структуре Active Directory центр распространения ключей располагается на контроллере домена, но не следует путать эти две сущности, каждая из них является самостоятельной и выполняет свои функции. Так Kerberos отвечает только за аутентификацию клиентов, т.е. удостоверяет, что некто является именно тем, за кого себя выдает. Авторизацией, т.е. контролем прав доступа, занимается контроллер домена, в свою очередь разрешая или ограничивая доступ клиента к тому или иному ресурсу.

Рассмотрим каким образом происходит аутентификация клиента по протоколу Kerberos.

Желая пройти проверку подлинности в сети, клиент передает KDC открытым текстом свое имя, имя домена и метку времени (текущее время клиента), зашифрованное долговременным ключом клиента. Метка времени в данном случае выступает в роли аутентификатора - определенной последовательности данных, при помощи которой узлы могут подтвердить свою подлинность.

Получив эти данные KDC извлекает долговременный ключ данного пользователя и расшифровывает метку времени, которую сравнивает с собственным текущим временем, если оно отличается не более чем на 5 минут (значение по умолчанию), то метка считается действительной. Эта проверка является дополнительной защитой, так как не позволяет использовать для атаки перехваченные и сохраненные данные.

Убедившись, что метка времени действительна KDC выдает клиенту сеансовый ключ и билет (тикет) на получение билета (ticket granting ticket, TGT), который содержит копию сеансового ключа и сведения о клиенте, TGT шифруется с помощью долговременного ключа KDC и никто кроме него билет расшифровать не может. Сеансовый ключ шифруется с помощью долговременного ключа клиента, а полученная от клиента метка времени возвращается обратно, зашифрованная уже сеансовым ключом. Билет на получение билета является действительным в течении 8 часов или до завершения сеанса пользователя.

Клиент в первую очередь расшифровывает сеансовый ключ, затем при помощи этого ключа метку времени и сравнивает ее с той, что он отправил KDC, если метка совпала, значит KDC тот, за кого себя выдает, так как расшифровать метку времени мог только тот, кто обладает долговременным ключом. В этом случае клиент принимает TGT и помещает его в свое хранилище.

Чтобы лучше понять этот механизм приведем небольшой пример. Если злоумышленник перехватил посланный KDC запрос, то он может на основе открытых данных послать клиенту поддельный сеансовый ключ и TGT, но не сможет расшифровать метку времени, так как не обладает долговременным ключом. Точно также, он может перехватить отправленные клиенту TGT и сеансовый ключ, но также не сможет расшифровать последний, не имея долговременного ключа. Перехватить долговременный ключ он не может, так как они по сети не передаются.

Теперь рассмотрим ситуацию, когда клиент хочет обратиться к серверу.

Для этого он снова обращается к KDC и посылает ему билет на получение билета, зашифрованную сеансовым ключом метку времени и имя сервера. Прежде всего KDC расшифровывает предоставленный ему TGT и извлекает оттуда данные о клиенте и его сеансовый ключ, обратите внимание, что сам KDC сеансовые ключи не хранит. Затем сеансовым ключом он расшифровывает данные от клиента и сравнивает метку времени с текущим. Если расхождения нет, то KDC формирует общий сеансовый ключ для клиента и сервера.

Теоретически теперь данный ключ следует передать как клиенту, так и серверу. Но KDC имеет защищенный канал и установленные доверительные отношения только с клиентом, поэтому он поступает по-другому. Экземпляр сеансового ключа для клиента он шифрует сессионным ключом, а копию сеансового ключа для сервера он объединяет с информацией о клиенте в сеансовый билет (session ticket), который шифрует закрытым ключом сервера, после чего также отправляет клиенту, дополнительно зашифровав сессионным ключом.

Таким образом клиент получает сессионный ключ для работы с сервером и сессионный билет. Получить содержимое билета, как и TGT, он не может, так как не располагает нужными долговременными ключами.

Теперь, имея новый ключ и билет, клиент обращается непосредственно к серверу:

Он предъявляет ему сеансовый билет и метку времени, зашифрованную сессионным ключом. Сервер расшифровывает билет, извлекает оттуда свой экземпляр ключа и сведения о клиенте, затем расшифровывает метку времени и сравнивает ее с текущим. Если все нормально, то он шифрует полученную метку своим экземпляром сессионного ключа и посылает назад клиенту. Клиент расшифровывает ее своим сеансовым ключом и сравнивает с тем, что было послано серверу. Совпадение данных свидетельствует о том, что сервер тот, за кого себя выдает.

Как можно заметить, сеансовые ключи никогда не передаются по незащищенным каналам и не передаются узлам, с которыми нет доверительных отношений. У KDC нет доверительных отношений с сервером, и он не может передать ему сессионный ключ, так как нет уверенности, что ключ будет передан кому надо. Но у него есть долговременный ключ этого сервера, которым он шифрует билет, это гарантирует, что никто иной не прочитает его содержимое и не получит сессионный ключ.

Клиент имеет билет и свой экземпляр ключа, доступа к содержимому билета у него нет. Он передает билет серверу и ждет ответ в виде посланной метки времени. Сервера, как и KDC, не хранят сеансовые ключи, а, следовательно, расшифровать метку времени сервер может только в том случае, если сможет расшифровать билет и получить оттуда сеансовый ключ, для чего нужно обладать долговременным ключом. Получив ответ и расшифровав его, клиент может удостоверить подлинность сервера, так как прочитать аутентификатор и извлечь из него метку времени сервер сможет только при условии расшифровки билета и получения оттуда сеансового ключа.

Несмотря на то, что мы рассмотрели крайне упрощенную модель протокола Kerberos, надеемся, что данная статья поможет устранить пробелы и получить первоначальные знания, которые затем можно расширить и углубить уже осмысленно подойдя к прочтению более серьезных материалов.

Kerberos — сетевой протокол аутентификации, позволяющий передавать данные через незащищённые сети для безопасной идентификации. Ориентирован, в первую очередь, на клиент-серверную модель и обеспечивает взаимную аутентификацию — оба пользователя через сервер подтверждают личности друг друга. Данная модель является одним из вариантов протокола аутентификации Нидхема — Шрёдера на основе доверенной третьей стороны. [1]

Содержание

История создания

Kerberos был создан MIT в качестве решения проблем с безопасностью сети. Протокол Kerberos использует стойкую криптографию, так что клиент может идентифицироваться на сервере (и обратно) через незащищенное сетевое соединение. Kerberos это и имя сетевого протокола аутентификации и общий термин для описания программ, где он реализован (например, Kerberos telnet). Доступно несколько свободных реализаций этого протокола, работающих на множестве операционных систем. Massachusetts Institute of Technology (MIT), где Kerberos был первоначально разработан, продолжает разрабатывать собственный пакет Kerberos. Он обычно использовался в США как криптографический продукт, и в этом качестве попадал под действие ограничений на экспорт. MIT Kerberos доступен в виде порта (security/krb5). Heimdal Kerberos это другая реализация версии 5, которая разрабатывалась исключительно вне США для обхода экспортных ограничений (и поэтому часто включалась в некоммерческие реализации UNIX(R)). Heimdal Kerberos доступен в виде порта (security/heimdal), его минимальный комплект включен в базовую установку FreeBSD. [2]

Терминология Kerberos

Билет (ticket) – временные данные, выдаваемые клиенту для аутентификации на сервере, на котором располагается необходимая служба.
Клиент (client) – некая сущность в сети (пользователь, хост или сервис), которая может получить билет от Kerberos.
Центр выдачи ключей (key distribution center, KDC) – сервис, выдающий билеты Kerberos.
Область (realm) – сеть, используемая Kerberos, состоящая из серверов KDC и множества клиентов. Имя realm регистрозависимо, обычно пишется в верхнем регистре и совпадает с именем домена.
Принципал (principal) – уникальное имя для клиента, для которого разрешается аутентификация в Kerberos. Записывается в виде root[/instance]@REALM. [3]

Общие сведения

Протокол Kerberos был специально разработан для того, чтобы обеспечить надежную аутентификацию пользователей.

Предусматривается, что начальный обмен информацией между клиентом и сервером происходит в незащищённой среде, а передаваемые пакеты могут быть перехвачены и модифицированы.

Протокол Kerberos может использовать централизованное хранение аутентификационных данных и является основой для построения механизмов Single Sign-On (возможность использования единой учетной записи пользователя для доступа к любым ресурсам области).

Протокол основан на понятии Ticket (билет).

Ticket (билет) является зашифрованным пакетом данных, который выдается доверенным центром аутентификации, в терминах протокола Kerberos — Key Distribution Center (KDC, центр распределения ключей).

Когда пользователь выполняет первичную аутентификацию, после успешного подтверждения его подлинности KDC выдает первичное удостоверение пользователя для доступа к сетевым ресурсам — Ticket Granting Ticket (TGT). В дальнейшем, при обращении к отдельным ресурсам сети, пользователь, предъявляя TGT, получает от KDC удостоверение для доступа к конкретному сетевому ресурсу — Service Ticket (TGS).

Одним из преимуществ протокола Kerberos, обеспечивающим высокий уровень безопасности, является то, что при любых взаимодействиях не передаются ни пароли, ни значения хеша паролей в открытом виде.

Работая с протоколом Kerberos, необходимо, чтобы системные часы всех участвующих во взаимодействии узлов были синхронизированы.

В качестве примера реализации протокола Kerberos имеет смысл отметить доменную аутентификацию пользователей в операционных системах Microsoft, начиная с Windows 2000. [4]

Развитие протокола

Ранние версии

Ранние версии Kerberos (c 1 по 3) были созданы внутри МIT и использовались в целях тестирования. Эти реализации содержали существенные ограничения и были полезны только для изучения новых идей и выявления проблем, которые могли возникнуть во время разработки.

Kerberos 4

Kerberos 4 впервые была опубликована 24 января 1989 года. Она стала первой версией, распространяемой за пределами MIT, подготовленной для нескольких производителей, которые включили её в свои операционные системы. Кроме того, другие крупные проекты по распределённым системам (например, AFS) использовали идеи Kerberos 4 для своих систем аутентификации. Основными разработчиками данной версии были Стив Миллер (Steve Miller) и Клиффорд Ньюман (Clifford Neuman). Основы того, что должно было стать Kerberos 4, были описаны в техническом плане «Афина», а окончательный вариант был закреплён в исходном коде эталонной реализации, опубликованной MIT. Однако из-за ограничений на экспорт программного обеспечения, использующего шифрование, наложенных американским правительством, Kerberos 4 не мог быть распространён за пределами Соединённых Штатов. Так как Kerberos 4 при шифровании использовал алгоритм DES, организации за пределами США не могли по закону использовать данное программное обеспечение. В ответ на это команда разработчиков из MIT создала специальную версию Kerberos 4, исключив из неё весь код, касающийся шифрования. Данные меры позволили обойти ограничение на экспорт. Позже Эррол Янг (Errol Young) в Университете связи Австралии (Bond University of Australia) добавил в эту версию собственную реализацию DES. Она называлась «E-Bones» (сокращение от «encrypted bones») и могла свободно распространяться за пределами США. В 2006 году было объявлено о прекращении поддержки Kerberos 4.

Kerberos 5

С целью преодоления проблем безопасности предыдущей версии Джоном Колем (John Kohl) и Клиффордом Ньюманом (Clifford Neuman) была разработана 5 версия протокола, которая в 1993 году была опубликована в RFC 1510. По прошествии времени, в 2005 спецификацией начала заниматься IETF Kerberos work group. Опубликованные ими документы включают в себя:

характеристики шифрования и контрольной суммы (RFC 3961);
продвинутый стандарт шифрования Advanced Encryption Standard (AES) (RFC 3962);
Kerberos 5 «The Kerberos Network Authentication Service (V5)» (RFC 4120), уточняет некоторые аспекты RFC 1510, и намерен использоваться для более подробного и четкого описания;
новое издание GSS-API спецификации «The Kerberos Version 5 Generic Security Service Application Program Interface (GSS-API) Mechanism: Version 2.» (RFC 4121).

В июне 2006 года был представлен RFC 4556 описывающий расширение для 5-й версии под названием PKINIT (англ. public key cryptography for initial authentication in Kerberos). Данный RFC описывал, как использовать асимметричное шифрование на этапе аутентификации клиента. На следующий год (2007) MIT сформировали Kerberos Консорциум (Kerberos Consortium) по содействию дальнейшему развитию.

Использование и распространение

Распространение реализации Kerberos происходит в рамках авторского права аналогичного правам для BSD. В настоящее время множество ОС поддерживают данный протокол, в число которых входят: Windows 2000 и более поздние версии, которые используют Kerberos как метод аутентификации в домене между участниками. Некоторые дополнения к этому протоколу отражены в RFC 3244 «Microsoft Windows 2000 Kerberos Change Password and Set Password Protocols». Документ RFC 4757 описывает использование RC4 Kerberos в Windows; различные UNIX и UNIX подобные ОС (Apple Mac OS X, Red Hat Enterprise Linux 4, FreeBSD, Solaris, AIX, OpenVMS). При этом существует две наиболее используемые реализации с открытым исходным кодом — MIT Kerberos и Heimdal, последняя из которых была изначально создана в Швеции из-за ограничений на экспорт криптографического ПО из США (англ.) [5] .

Как работает Kerberos?

Пользователь вводит имя и пароль на клиентской машине.
Клиентская машина выполняет над паролем одностороннюю функцию (обычно хэш), и результат становится секретным ключом клиента/пользователя.

Аутентификация клиента

Клиент отсылает запрос (AS_REQ) на СА для получения аутентификационных верительных данных и последующего их предоставления TGS серверу (впоследствии он будет их использовать для получения мандатов без дополнительных запросов на применение секретного ключа пользователя.) Данный запрос содержит:

Идентификатор клиента, его метка времени и идентификатор сервера.

Сессионный ключ Клиент/TGS, идентификатор TGS и время жизни мандата, зашифрованные секретным ключом клиента.
TGT (который включает идентификатор и сетевой адрес клиента, метку времени KDC, период действия мандата и сессионный ключ Клиент/TGS), зашифрованный секретным ключом TGS.

Авторизация клиента на TGS

Для запроса сервиса клиент формирует запрос на TGS (TGS_REQ) содержащий следующие данные:

TGT, полученный ранее и идентификатор сервиса.
Аутентификатор (составленный из ID клиента и временного штампа), зашифрованный на Сессионном Ключе Клиент/TGS.

После получения TGS_REQ, TGS извлекает из него TGT и расшифровывает его используя секретный ключ TGS. Это дает ему Сессионный Ключ Клиент/TGS. Им он расшифровывает аутентификатор. Затем он генерирует сессионный ключ клиент/сервис и посылает ответ (TGS_REP) включающий:

мандат сервиса (который содержит ID клиента, сетевой адрес клиента, метку времени KDC, время действия мандата и Сессионный Ключ клиент/сервис) зашифрованный секретным ключом сервиса.
Сессионный ключ клиент/сервис, идентификатор сервиса и время жизни мандата, зашифрованные на Сессионном Ключе Client/TGS.

Запрос сервиса клиентом

Зашифрованный мандат сервиса полученный ранее.
Новый аутентификатор, зашифрованный на сессионном ключе клиент/сервис, и включающий ID клиента и метку времени.

Метку времени, указанную клиентом + 1, зашифрованную на сессионном ключе клиент/сервис.

Клиент расшифровывает подтверждение, используя сессионный ключ клиент/сервис и проверяет, действительно ли метка времени корректно обновлена. Если это так, то клиент может доверять серверу и может начать посылать запросы на сервер.

Сервер предоставляет клиенту требуемый сервис. [6]

Принцип работы

Kerberos 4

Kerberos 4 в значительной степени основан на протоколе Нидхема-Шрёдера, но с двумя существенными изменениями.

Как результат, протокол Kerberos 4 содержит два логических компонента:

Сервер аутентификации (сокр. СА, англ. Authentication Server, сокр. AS)
Сервер выдачи мандатов или разрешений (англ. Ticket Granting Server, сокр. TGS).

В случае удачной проверки СА генерирует случайный сеансовый ключ, который будет совместно использоваться клиентом и TGS (данный ключ защищает дальнейшие запросы мандатов у TGS на другие сервисы). KDC создает 2 копии сессионного ключа: одну для клиента и одну для TGS.

Детали последнего шага — отправки мандата службы серверу приложений — не стандартизировались Kerberos 4, поэтому его реализация полностью зависит от приложения.

Kerberos 5

Kerberos 5 является развитием четвертой версии, включает всю предыдущую функциональность и содержит множество расширений. Однако с точки зрения реализации Kerberos 5 является абсолютно новым протоколом.

Для решения данной проблемы было решено создать расширяемый протокол с возможностью использования на различных платформах на основе технологии ASN.1. Это позволило использовать в транзакциях различные типы шифрования. Благодаря этому была реализована совместимость с предыдущей версией. Кроме того у KDC появляется возможность выбирать наиболее безопасный протокол шифрования, поддерживаемый участвующими сторонами.

Кроме того оригинальный протокол Kerberos 4 подвержен перебору по словарю. Данная уязвимость связана с тем, что KDC выдает по требованию зашифрованный TGT любому клиенту. Важность данной проблемы также подчеркивает то, что пользователи обычно выбирают простые пароли.

Чтобы усложнить проведение данной атаки, в Kerberos 5 было введено предварительное установление подлинности. На данном этапе KDC требует, чтобы пользователь удостоверил свою личность прежде, чем ему будет выдан мандат.

Настройка Kerberos 5

Настройка клиента Kerberos 5 выполняется гораздо проще, чем настройка сервера. Как минимум, вы должны установить пакеты клиента и сформировать для своих клиентов правильный файл конфигурации krb5.conf. Версии rsh и rlogin, поддерживающие Kerberos, также потребуют некоторых изменений в конфигурации.

1.Убедитесь в том, что между клиентом Kerberos и KDC время синхронизировано. За дополнительной информаций обратитесь к разделу Настройка сервера Kerberos 5. Помимо этого, до установки на компьютере клиентских программ Kerberos необходимо убедиться в корректной работе DNS.

2.Установите пакеты krb5-libs и krb5-workstation на всех клиентских компьютерах вашей сферы. Вы должны поместить собственную версию файла /etc/krb5.conf на клиентские компьютеры; обычно это тот же файл krb5.conf, что и на KDC.

3.До того как определённая рабочая станция в вашей сфере позволит пользователям подключиться, используя rsh и rlogin, использующие Kerberos, на этом компьютере необходимо установить пакет xinetd, и создать для него собственную запись узла в базе данных Kerberos. Серверным программам kshd и klogind также понадобится получить ключи своих учётных записей служб.

Воспользовавшись kadmin добавьте учётную запись компьютера для этой рабочей станции. Именем экземпляра в этом случае будет имя рабочей станции. Так как вам никогда больше не понадобится вводить пароль для этой учётной записи, и вероятно, вы не будет против сильного пароля, воспользуйтесь параметром -randkey команды addprinc для программы kadmin для создания учётной записи и присвоения ей случайного пароля:

Обратите внимание, после создания учётной записи, вы можете извлечь ключи рабочей станции, выполнив команду kadmin на самой рабочей станции и воспользовавшись командой ktadd в kadmin:

Чтобы использовать версии rsh и rlogin, поддерживающие Kerberos, вы должны включить klogin, eklogin и kshell.

Использование и распространение

Распространение реализации Kerberos происходит в рамках авторского права аналогичного правам для BSD.

В настоящее время множество ОС поддерживают данный протокол, в число которых входят:

Windows 2000 и более поздние версии, которые используют Kerberos как метод аутентификации в домене между участниками. Некоторые дополнения к этому протоколу отражены в «Microsoft Windows 2000 Kerberos Change Password and Set Password Protocols». Документ описывает использование RC4 Kerberos в Windows;
различные UNIX и UNIX подобные ОС (Apple Mac OS X, Red Hat Enterprise Linux 4, FreeBSD, Solaris, AIX, OpenVMS). При этом существует две наиболее используемые реализации с открытым исходным кодом — MIT Kerberos и Heimdal, последняя из которых была изначально создана в Швеции из-за ограничений на экспорт криптографического ПО из США. [9]

Применение для централизованной аутентификации

Применение протокола Kerberos для централизованной аутентификации в связке с централизованным созданием хранением и раздачей учетных записей (например, посредством каталога на базе OpenLDAP) позволяет создать «домен UNIX», полностью состоящий из машин под управлением свободного программного обеспечения. Такое решение может применяться в корпоративном секторе, а аутентификация по смарт-картам будет приятным бонусом как для администраторов, так и для пользователей сети компании. [10]

В продолжение давней темы про использование двухфакторной аутентификации в ОС GNU/Linux позвольте рассказать про схему работы и настройку аутентификации с помощью Kerberos. В этой статье мы рассмотрим процесс настройки MIT Kerberos для аутентификации пользователей по сертификатам и ключевым парам, находящимся на USB-токене. Также материалы, изложенные в статье, можно использовать для настройки аутентификации в домене Windows.

Для начала проведем небольшой ликбез по терминологии Kerberos и рассмотрим доступные реализации этого протокола в ОС на базе GNU/Linux. Сразу оговорюсь, что мне не удалось найти однозначного перевода терминов, использующихся в Kerberos, поэтому для избежания путаницы основные термины я буду дублировать на английском.
Итак, начнем. Если процитировать Википедию, то

Kerberos – сетевой протокол аутентификации, позволяющий передавать данные через незащищённые сети для безопасной идентификации. Ориентирован, в первую очередь, на клиент-серверную модель и обеспечивает взаимную аутентификацию – оба пользователя через сервер подтверждают личности друг друга.

Стоит отметить, что Kerberos в первую очередь является протоколом, а не конкретной системой аутентификации. Его реализации используются в различных операционных системах, в том числе и в Windows, как метод аутентификации пользователей в домене. Существует несколько open source реализаций протокола Kerberos, например оригинальная MIT Kerberos и Heimdal. Такой зоопарк возник из-за ограничений США на экспорт криптографических средств защиты информации, на сегодня эта ситуация вокруг MIT Kerberos уже улеглась. В статье мы рассмотрим процесс настройки для MIT Kerberos V5.

Билет (ticket) – временные данные, выдаваемые клиенту для аутентификации на сервере, на котором располагается необходимая служба.
Клиент (client) – некая сущность в сети (пользователь, хост или сервис), которая может получить билет от Kerberos.
Центр выдачи ключей (key distribution center, KDC) – сервис, выдающий билеты Kerberos.
Область (realm) – сеть, используемая Kerberos, состоящая из серверов KDC и множества клиентов. Имя realm регистрозависимо, обычно пишется в верхнем регистре и совпадает с именем домена.
Принципал (principal) – уникальное имя для клиента, для которого разрешается аутентификация в Kerberos. Записывается в виде root[/instance]@REALM.

Файлы настроек Kerberos

На сервере:

На клиенте и сервере:

/etc/kbr5.conf — настройки сервера аутентификации (описание realms, доменных имен и других настроек)

Для начала необходимо развернуть среду, в которой будет производиться аутентификация. Наиболее просто это сделать, взяв две виртуальные машины, находящиеся в одной подсети. Достаточно установить на одну виртуальную машину какую-нибудь Ubuntu (это будет наш сервер), а затем клонировать ее и получить клиента. При написании статьи я воспользовался свежей Ubuntu 12.10 (x86) и виртуальной машиной от VMWare. Чтобы виртуальным машинам было удобнее видеть друг друга по сети, стоит переключить сетевые карты в Bridged-режим.
Важно! Следите за тем, чтобы время на клиенте и сервере было синхронизировано, это необходимо для корректной работы Kerberos.

Настройка сети

Клиенты Kerberos ищут свои сервера по доменным именам, поэтому необходимо настроить DNS и убедиться, что имена серверов успешно разрешаются. В нашем примере достаточно занести доменное имя сервера в /etc/hosts, что я и сделал. Схема «сети» изображена ниже.

Установка необходимых пакетов

На сервере нам потребуются:

krb5-kdc – сервис KDC
krb5-admin-server – административный сервер Kerberos (он ведет контроль учетных записей пользователей)
krb5-pkinit – модуль расширения Kerberos для аутентификации по сертификатам

На клиент надо поставить следующие пакеты:

Базовые настройки

После установки пакетов на сервере нужно инициализировать realm командой
А на клиенте – обновить файлы конфигурации:
Также на клиенте и сервере надо добавить следующие строки в /etc/krb5.conf:
Теперь создадим на сервере нового пользователя c именем testuser
На клиенте теперь можно проверить, правильно ли мы настроили сеть и Kerberos:

Настройка аутентификации по открытому ключу

Для работы модуля pkinit нам придется воспользоваться openssl в качестве мини-УЦ, чтобы создать ключевые пары и сертификаты клиента и сервера.

На сервере:

Extended Key Usage (EKU) – идентификатор (OID), говорящий о том, как планируется использовать сертификат
otherName – поле, задающее нашего принципала, для которого выписывается сертификат

kdc.pem
kdckey.pem
cacert.pem

Дальнейшие действия будем выполнять на клиенте

Ранее при настройке клиентской машины мы поставили пакет libpam-krb5. Он поможет нам выполнить аутентификацию в Kerberos при входе в систему, а также в приложениях, использующих системную аутентификацию (например login, lightdm и проч.). Для подключения модуля PAM достаточно выполнить команду
и выбрать в диалоге необходимые модули аутентификации. Для более тонкой настройки можно заглянуть в файл /etc/pam.d/common-auth и отредактировать его по желанию. Структуру файла я описывал в предыдущей статье.

Изучение

Протокол безопасности Kerberos стал основой современной кибербезопасности. Фактически, он настолько хорошо интегрирован, что большинство пользователей или даже разработчиков вообще забывают о нем. Этот скрытый статус может затруднить получение информации о том, что такое Kerberos и как он работает, особенно со всеми различными формами, которые этот протокол принимает сегодня.

В этой статье мы ответим, что такое Kerberos, как он работает, и рассмотрим типичные атаки, которые инженеры безопасности Kerberos должны преодолевать ежедневно.

К концу вы получите новую оценку современной сетевой безопасности и, надеюсь, пик интереса к кибербезопасности!

Что такое Kerberos?

Kerberos — это протокол проверки подлинности компьютерной сети, предназначенный для упрощения и безопасности проверки подлинности.

Основная идея Kerberos вращается вокруг использования локальной формы личной идентификации, называемой билетами, которые предоставляются сервером аутентификации. Каждый билет принадлежит определенным областям, которые определяют, к каким службам он предоставляет доступ. Эти билеты зашифрованы, и для их использования требуется несколько уровней дешифрования. Эта система билетов гарантирует, что конфиденциальная информация, такая как пароли, никогда не будет отправлена по сети.

Протокол Kerberos получил широкое признание с момента его создания в Массачусетском технологическом институте в 1980-х годах. Теперь он встроен в бесчисленное количество зависимых от безопасности реализаций в Интернете, и почти все компании ежедневно взаимодействуют по крайней мере с одной системой Kerberos.

Наиболее известное использование Kerberos — это Microsoft Active Directory, служба каталогов по умолчанию, включенная в Windows 2000 и более поздних версий для управления доменами и аутентификации пользователей.

Другие известные применения — Apple, НАСА, Google, Министерство обороны США и университеты по всей территории Соединенных Штатов.

Преимущества Kerberos

Kerberos так широко используется из-за его простоты и непревзойденной безопасности данных. Вот лишь некоторые из его преимуществ:

Взаимная аутентификация: в Kerberos оба конца связи должны быть аутентифицированы, прежде чем соединение будет разрешено. Взаимная аутентификация резко снижает возможность мошенников обманным путем заставить системы отправлять конфиденциальную информацию.

Пример взаимной аутентификации:

Пользователь в сети, использующий Kerberos, может пройти аутентификацию на почтовом сервере, чтобы доказать, что он тот, за кого себя выдает. С другой стороны, почтовый сервер также должен подтвердить, что он действительно является почтовым сервером, а не какой-либо другой службой в сети, претендующей на роль почтового сервера. Если обе стороны аутентифицированы, соединение устанавливается.

Основные компоненты Kerberos

Центр распространения ключей

Билет на выдачу билетов

Этот билет выдается KDC после успешной аутентификации клиента. TGT зашифрован и содержит разрешения на то, к каким службам может получить доступ клиент, как долго предоставляется доступ, а также ключ сеанса, используемый для связи с клиентом.

Клиенты не могут расшифровать TGT, так как у них нет ключа TGS. Следовательно, они должны слепо представить TGT желаемым службам (которые могут получить доступ к TGS) и позволить службам решить, может ли клиент получить к нему доступ.

Скрывая TGT от клиента, Kerberos предотвращает мошенническое копирование или изменение разрешений клиентом.

Сервер аутентификации

Сервер аутентификации — это первая остановка при аутентификации с помощью Kerberos. Сначала клиент должен аутентифицироваться в AS, используя имя пользователя и пароль для входа.

После этого AS перенаправляет имя пользователя в KDC, который, в свою очередь, предоставляет TGT. Без выполнения этого первого шага клиент не сможет взаимодействовать с какой-либо другой частью системы Kerberos.

Служба выдачи билетов

Служба предоставления билетов действует как привратник между клиентами, владеющими TGT, и различными службами в сети. Когда клиент хочет получить доступ к услуге, он должен представить свой TGT в TGS.

Затем TGS аутентифицирует TGT и устанавливает сеансовый ключ, совместно используемый сервером и клиентом. Если TGS подтверждает, что клиентский TGT включает доступ к желаемой службе, клиенту предоставляется доступ для запроса услуги.

Как работает Kerberos?

Проверка подлинности Kerberos состоит из 4 этапов, в зависимости от того, какие компоненты взаимодействуют между собой:

Пример процесса Kerberos

Каждый из этих этапов состоит из нескольких этапов, но в режиме реального времени процесс происходит очень быстро. Чтобы поместить то, что мы узнали выше, в контекст, давайте рассмотрим пример из реальной жизни.

В начале рабочего дня вы вводите пароль в свой клиент. Пароль аутентифицируется AS, а затем KDC предоставляет вам TGT. В этом билете есть набор ключей от dataScienceкоролевства.

Затем TGT кэшируется на вашем компьютере для дальнейшего использования. Этот доступ позволяет вам использовать любые услуги в dataScienceобласти, например, доступ к покупательскому поведению клиентов.

Затем вы можете получить доступ к этой службе в любое время без необходимости каждый раз аутентифицировать свои разрешения. Однако, если вы попытаетесь получить доступ к любой из служб из financesобласти, вам будет отказано, потому что ваш TGT не имеет ключей к этой области.

В конце рабочего дня срок действия вашего TGT истекает, и вы не сможете снова получить доступ к этим службам, пока не получите новый билет при входе в систему на следующий день.

Разбивка процесса Kerberos (16 шагов)

Теперь мы разберем каждый этап процесса, чтобы вы лучше понимали, что происходит за кулисами:

1. Войти

Пользователь вводит свое имя пользователя и пароль. Затем клиент с поддержкой Kerberos преобразует этот пароль в секретный ключ клиента.

2. Запросы клиентов на сервер выдачи билетов

введенное имя пользователя
название запрашиваемой услуги
сетевой адрес пользователя
как долго они запрашивают доступ на

3. Сервер проверяет имя пользователя.

Имя пользователя проверяется на соответствие проверенным именам пользователей, хранящимся в KDC. Если имя пользователя знакомо, программа продолжится.

4. Выдача билета. Билет возвращается клиенту.

Message A может быть расшифрован с помощью секретного ключа клиента, созданного на шаге 1. Он содержит имя TGS, временную метку, время жизни билета и вновь предоставленный сеансовый ключ сервера предоставления билетов.
Message Bявляется билетом на выдачу билета и может быть расшифрован только с помощью секретного ключа TGS. Он содержит ваше имя пользователя, имя TGS, метку времени, ваш сетевой адрес, время жизни билета и тот же ключ сеанса TGS.

5. Клиент получает сеансовый ключ TGS.

Теперь клиент расшифровывает, message Aиспользуя секретный ключ клиента, предоставляя клиенту доступ к ключу сеанса TGS. Message Bхранится локально в зашифрованном состоянии.

6. Клиент запрашивает доступ к службе с сервера

7. Сервер проверяет службу.

Затем TGS проверяет, существует ли служба запросов в KDC. Если это так, программа продолжается.

8. Сервер получает сеансовый ключ TGS.

Теперь сервер получает все еще зашифрованные message Bотправленные message C. Message B(TGT) затем расшифровывается с использованием секретного ключа TGS сервера, давая серверу сеансовый ключ TGS.

Теперь с помощью этого сеансового ключа TGS сервер может расшифровать message D.

9. Сервер генерирует служебный сеансовый ключ.

10. Клиент получает ключ сеанса обслуживания.

Используя ключ сеанса TGS, кэшированный на шаге 5, клиент расшифровывает, message Fчтобы получить ключ сеанса службы.

11. Клиент связывается с Сервисом

12. Расшифровка сервисов Message G

Затем служба расшифровывает message Hсвой секретный ключ службы, чтобы получить ключ сеанса службы изнутри. С помощью этого ключа сервис расшифровывает message G.

13. Сервис проверяет запрос

Затем служба проверяет запрос, сравнивая имена пользователей, временные метки и время жизни из messages Gи H.

14. Сервис аутентифицируется для клиента.

Затем служба отправляет message Iзашифрованные с помощью сеансового ключа службы, хранимого как службой, так и клиентом. Message I- аутентификатор, содержащий идентификатор службы и временную метку.

15. Клиент проверяет услугу.

Затем клиент расшифровывает, message Iиспользуя ключ сеанса службы, кэшированный с шага 10. Затем клиент проверяет идентификатор и временные метки, содержащиеся в нем. Если оба соответствуют ожидаемым результатам, услуга считается безопасной.

16. Свободное общение между клиентом и службой

Уверенный в том, что и клиент, и служба взаимно аутентифицированы, Kerberos позволяет клиенту связываться со службой.

Можно ли взломать Kerberos?

Хотя Kerberos по-прежнему является самым безопасным протоколом, его можно взломать, как и любой другой. Kerberos, долгое время выступавший в качестве отраслевого стандарта, дал хакерам достаточно времени для преодоления системы.

Хакеры нашли 5 основных способов обойти систему Kerberos, основанных на нацеливании на уязвимые системные настройки, слабые пароли или распространение вредоносного вредоносного ПО. Давайте рассмотрим каждый из 5 типов атак:

Pass-the-ticket: этот метод создает ложный сеансовый ключ путем подделки ложного TGT. Затем хакер может представить TGT службе как действительные учетные данные. Наличие сеансового ключа позволяет этой подделке обходить все этапы проверки Kerberos, которые предшествуют этапу предоставления сеансового ключа.
Золотой билет: этот метод подделывает билет со статусом администратора. Хакер имеет неограниченный доступ ко всему домену при использовании этого билета; доступны отдельные устройства, серверы, данные и настройки. Хакеры могут создать «золотой билет» только в том случае, если у них есть доступ к машине администратора, обычно через установленное вредоносное ПО.
Серебряный билет: Подобно атаке Золотого билета, серебряные билеты — это поддельный билет проверки подлинности службы, который предоставляет доступ к службе. Этот метод дает меньший доступ, чем атака по золотому билету, но его также труднее обнаружить. Все взаимодействия на этом этапе являются взаимодействиями клиент / служба, что позволяет хакеру избежать мер безопасности, установленных в KDC.
Грубая сила: самый очевидный метод, грубая форсировка, включает использование автоматического подбора паролей для ввода тысяч паролей до тех пор, пока не будет найден правильный. Для брутфорса не требуются украденные учетные данные, но его легко обнаружить из-за нечеловеческого поведения при входе.
Вредоносное ПО с скрытым ключом бэкдора : в этом методе хакеры устанавливают скрытый ключ-ключ доступа к бэкдору в систему, чтобы позволить им войти в систему как любой пользователь в любое время в будущем. Этот метод требует ранее успешной атаки Golden Ticket Attack, поскольку эти скелетные ключи могут быть установлены только с административным доступом. Это одни из самых сложных атак для обнаружения, поскольку взлом и атака могут произойти с разницей в годы.

Что изучать дальше

Поздравляю! Сегодня вы узнали, что такое Kerberos, для чего он используется и какие шаги необходимо предпринять для аутентификации действий.

Поскольку все больше компаний используют протоколы безопасности Kerberos, чем когда-либо прежде, это понимание откроет двери для новых карьерных путей и возможностей трудоустройства. Следующие шаги на вашем пути:

Kerberos /kɛərbərəs/ — сетевой протокол аутентификации , позволяющий передавать данные через незащищённые сети для безопасной идентификации . Ориентирован , в первую очередь , на клиент-серверную модель и обеспечивает взаимную аутентификацию — оба пользователя через сервер подтверждают личности друг друга. Данная модель является одним из вариантов Нидхем-Шрёдер-протокола аутентификации на основе доверенной третьей стороны и его модификациях, предложенных Denning и Sacco [1]

Причина появления

В 1983 году при поддержке консорциума производителей компьютеров был создан проект «Афина» . Его основной целью являлась разработка плана по внедрению компьютеров в учебный процесс MIT и сопутствующего этому ПО. Хотя проект был образовательным, конечный результат включал несколько программных продуктов, которые широко используются и сегодня (например, X Window System ).

Стандартные протоколы удаленного входа того времени отправляли свои доверительные данные по сети в открытом виде. Кроме того, ПО сервера, такое как Rlogin вслепую доверяло идентификационным данным. Таким образом, недобросовестные пользователи могли без проблем получить доступ к чужой информации. Очевидно, что возможность потери своего пароля или кражи научной работы была недопустима для академической среды.

Для решения этих проблем проектом Афина и был разработан специальный протокол — Kerberos. По аналогии с древнегреческой мифологией, этот протокол был назван в честь трёхголового пса, который защищал вход в царство Аида , — Цербера , или более точно Кербера.

Развитие протокола

Ранние версии

Kerberos 4

Kerberos 4 впервые была опубликована 24 января 1989 года. Она стала первой версией распространяемой за пределами MIT, подготовленной для нескольких производителей, которые включили её в свои операционные системы. Кроме того, другие крупные проекты по распределенным системам (например AFS ) использовали идеи Kerberos 4 для своих систем аутентификации. Основными разработчиками данной версии были Стив Миллер (Steve Miller) и Клиффорд Ньюман (Clifford Neuman).

Основы того, что должно было стать Kerberos 4 были описаны в техническом плане Афина [2] , а окончательный вариант был закреплен в исходном коде эталонной реализации опубликованной MIT.

Однако, из-за ограничений на экспорт программного обеспечения использующего шифрование, наложенное американским правительством, Kerberos 4 не мог быть распространен за пределами Соединенных Штатов. Так как Kerberos 4 использовал DES шифрование, организации за пределами США не могли по закону использовать данное программное обеспечение. В ответ на это, команда разработчиков из MIT создала специальную версию Kerberos 4, исключив из нее весь код касающийся шифрования. Данные меры позволили обойти ограничение на экспорт.

Позже, Эррол Янг(Errol Young) в университете Связи Австралии(Bond University of Australia), добавил в эту версию собственную реализацию DES. Она называлась"E-Bones" (сокращение от Encrypted Bones [3] ) и могла свободно распространятся за пределами США.

В 2006 году было объявлено о прекращении поддержки Kerberos 4 [4] .

Kerberos 5

С целью преодоления проблем безопасности предыдущей версии Джоном Коулом (John Kohl) и Клиффордом Ньюманом (Clifford Neuman) была разработана 5 версия протокола, которая в 1993 году была опубликована в RFC 1510 . По прошествии времени, в 2005 спецификацией начала заниматься IETF Kerberos work group. Опубликованные ими документы включают в себя:

Характеристики шифрования и контрольной суммы ( RFC 3961 )
Продвинутый стандарт шифрования Advanced Encryption Standard (AES) ( RFC 3962 )
Kerberos 5 «The Kerberos Network Authentication Service (V5)» ( RFC 4120 ), уточняет некоторые аспекты RFC 1510 , и намерен использоваться для более подробного и четкого описания.
Новое издание GSS-API спецификации «The Kerberos Version 5 Generic Security Service Application Program Interface (GSS-API) Mechanism: Version 2.» ( RFC 4121 )

В июне 2006 года был представлен RFC 4556 описывающий расширение для пятой версии под названием PKINIT (Public Key Cryptography for Initial Authentication in Kerberos). Данный RFC описывал, как использовать асимметричное шифрование на этапе аутентификации клиента.

На следующий год (2007) MIT сформировали Kerberos Консорциум (Kerberos Consortium) по содействию дальнейшему развитию.

Использование и распространение

Распространение реализации Kerberos происходит в рамках авторского права аналогичного правам для BSD.

В настоящее время множество ОС поддерживают данный протокол, в число которых входят:

Читайте также: