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Kerberos

什么是 Kerberos​

Kerberos 是一种网络认证协议，其设计目标是通过密钥系统为客户机 / 服务器应用程序提供强大的认证服务。该认证过程的实现不依赖于主机操作系统的认证，无需基于主机地址的信任，不要求网络上所有主机的物理安全，并假定网络上传送的数据包可以被任意地读取、修改和插入数据。在以上情况下， Kerberos 作为一种可信任的第三方认证服务，是通过传统的密码技术（如：共享密钥）执行认证服务的。

名词解释​

简写全拼
DCDomain Controller 域控
KDCKey Distribution Center 密钥分发中心
ADAccount Database 账户数据库
ASAuthentication Service 身份验证服务
TGSTicket Granting Service 票据授与服务
TGTTicket Granting Ticket 票据中心授予的票据

Kerberos 会使用的端口​

TCP 和 UDP 的 88 端口：身份验证和票证授予

TCP 和 UDP 的 464 端口：经典 Kerberos Kpaswd（密码重设）协议

krbtgt 账户​

每个域控制器 DC 都有一个 kebtgt 的用户账户，此账户是 KDC 的服务账户用来创建票据授予服务 (TGS) 加密的密钥

Kerberos 工作流程概述​

Kerberos flow

  1. 用户登录并请求主机上的服务。 因此，用户请求票证授予服务。

    Client (客户端) 会向 Kerberos 服务发起请求 与 Kerberos 服务进行对接 告知 Client 需要获取访问 server 的权限

  2. 认证服务器使用数据库验证用户的访问权限，然后给出票据授予票据和会话密钥。 结果使用用户的密码进行加密。

    kerberos 收到了 client 的请求之后，会对 client 进行校验，判断 client 是否是可信任的，如果是可信任的 client ，则 kerberos （由 AS - Authentication Service 身份验证服务）来完成 返回一张 TGT 给 client 。其中对 client 的校验使用的是白名单的方式

  3. 使用密码完成消息的解密，然后将票证发送到票证授予服务器。 票证包含用户名和网络地址等身份验证符。

    client 带着获得的 TGT ，再次向 kerberos 发起请求，告诉 kerberos 想要哪个 server 的访问权限。

  4. 票证授予服务器解密用户发送的票证，身份验证器验证请求，然后创建票证以向服务器请求服务。

    kerberos 接收到 client 的请求之后，client 请求中带有 TGT 且校验无误，kerberos 会授予 client 访问 server 的权限，返回 ticket （票据）

  5. 用户将票证和验证器发送到服务器。

    client 带着 ticket 向 server 发起请求，server 接收到 client 的请求之后，验证成功后即可

  6. 服务器验证票证和身份验证器，然后生成对服务的访问权限。 此后用户即可访问服务。

Kerberos 工作 详细过程​

1. Client → KDC - AS​

  • KRB_AS_REQ （Kerberos Authentication Service Request）- 客户端执行散列运算加密一个时间戳, 然后发送给身份验证服务（KDC-AS）
  • client 先向 KDC 的 AS 发送 Authenticator1，内容为通过 Client 密码 Hash 加密的时间戳、Client ID、网络地址、加密类型等内容。
  • a. 客户端 Client 对用户口令执行散列运算转换为 NTLM 散列。此散列值（即用户密钥）成为客户端和 KDC 共享的长期密钥（long term key）。
  • b. KRB_AS_REQ（Kerberos Authentication Service Request）- 客户端执行散列运算加密一个时间戳, 然后发送给身份验证服务（KDC-AS）。

啥意思呢？

在第一步 client 对 KDC 的请求中包含了 username 等身份信息，KDC 确认 username 均存在域中则校验成功，KDC 使用 client 请求的 username 在域控中查找对应用户的 NTLM，然后使用 NTLM 哈希加密一串 KDC 随机生成的字符。如果 client 身份伪造，那么 client 在得到 Session Key 之后用自己的 NTLM 无法解密出正确的随机字符，这一步也就确保了身份的真实性。

  • NTLM 即加密过的 windows 用户密码

2. KDC - AS → Client​

KRB_AS_REP (Kerberos Authentication Service Response) - 身份验证服务 (KDC-AS) 会解密时间戳，若解密成功 (KDC-AS 检查用户的信息(登录限制. 组成员身份等) 并创建票据授予票据（Ticket-Granting Ticket,TGT），并向本地 LSA (Local Security Authority)请求生成一个特殊的数据 PAC，表明了客户端获得某个特定用户的口令(即验证了用户的身份)。 身份验证服务 (KDC-AS) 向客户端回复两条信息:

  • a. 短期会话密钥 SessionKey（A-KDC），用于客户端向 KDC 发起后续的请求 , 该消息经客户端的长期密钥（long term key） 加密。（此短期会话密钥仅适用于该客户端和 KDC 之间）
  • b. 票据授予票据（Ticket Granting Ticket, 简称 TGT），包含有关用户名. 域名. 时间和组成员资格等信息。

TGT 票据使用 KDC 的 krbtgt 密钥 进行加密,PAC 使用 krbtgt 密钥 进行进行签名, 并且系统很少会验证 PAC 数据（在 Windows 环境中为 krbtgt 账户的 NT-Hash）。

3. Client → KDC-TGS​

KRB_TGS_REQ （Kerberos Ticket Granting Service Request） - Client 使用 AS 返回的”短期会话密钥”构建访问特定服务的请求, 再把 AS 返回的”票据授予票据 (TGT)” 连同请求一起发送到票据授予服务 TGS) 此过程叫 KRB_TGS_REQ

Client-A 使用 AS 返回的会话密钥 SessionKey（A-KDC）构建访问特定服务的请求。客户端 Client 再把请求连同 TGT 一起发送到票据授予服务 TGS。 （TGT 是被 KDC 的 krbtgt 密钥加密的，所以 Client 无法解密）

黄金票据 - 此过程 3 可以伪造 TGT(前提是获取 krbtgt 账号的口令散列值)，宣称自己是域内任何账号，包括域管或者不存在的用户，这是黄金票据的原理。

4. KDC-TGS → Client​

KRB_TGS_REP （Kerberos Ticket Granting Service Response） - 票据授予服务 TGS 解密 TGT 和服务请求，然后如果请求被允许（KDC 会打开票据, 进行校验和检查。如果 DC 能够打开票据，并能通过校验和检查, 那么会认为 TGT 为有效票据。此时 TGT 中的数据会被复制，以创建 TGS 票据 ST），Server 密码 HASH 加密 SessionKey-TGS

票据授予服务 TGS 向客户端 Client 发送一个服务票据（Service Ticket，简称 ST）, 包括两个部分:

  • a. 远程服务器的部分 - 包含请求用户的组成员资格、时间戳、用于客户端和远程服务器之间通信的会话密钥。使用远程服务器 Server-B 和 KDC 共享的长期密钥 (long term key) 加密这部分消息。
  • b. 客户端的部分 - 包含用于客户端和远程服务器之间通信的会话密钥 SessionKeya-b。（使用步骤 2 中 AS 回复的短期会话密钥 (SessionKeya-kdc) 加密这部分消息生成的会话密钥 SessionKeya-b。）

5. Client → Server​

RB_AP_REQ（Kerberos Application Request）- Client 把服务票据（Service Ticket）中的服务器部分和请求一起发送到 Server-B（用户要访问活动目录中的主机）。

远程服务器将直接接受该服务器票据, 并不需要和 KDC 直接通信, 因为该票据是用远程服务器和 KDC 共享的长期密钥加密过的。

解密成功（目标服务会使用自己的 NTLM 密码散列打开 TGS 票据, 并提取用户的授权数据和会话密钥 SessionKeya-b。）即表明 KDC 已经允许了此次通信。

白银票据 - 此过程 5 可以伪造 TGS（前提是获取服务账号的口令散列值），宣称自己是域内任何账号，例如域管，这是白银票据的原理。