Kerberos за 5 минут: знакомство с сетевой аутентификацией

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:

• Безопасность: Kerberos никогда не передает пароли по сети. Вместо этого Kerberos подтверждает личность пользователя, отправляя ограниченные по времени криптографические сообщения, которые становятся недействительными по истечении установленного периода. Даже сообщения были перехвачены и расшифрованы, они были бы бесполезны в считанные минуты!
• Единый вход: Kerberos требует, чтобы пользователь вводил пароль только один раз при первой аутентификации клиента. С этого момента пользователь имеет доступ ко всем керберизованным службам в области Kerberos без необходимости повторно вводить свой пароль. Единый вход упрощает работу с несколькими службами, устраняя необходимость в нескольких требованиях входа в систему.

Надежная третья сторона: Kerberos использует централизованный сервер аутентификации, известный как Центр распространения ключей (KDC), которому по умолчанию доверяют все другие устройства в сети. Все запросы аутентификации, такие как криптографические сообщения, маршрутизируются через этот сервер. Такой аутсорсинг гарантирует, что конфиденциальная информация не будет храниться на локальном компьютере.

• 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

Центр распространения ключей (KDC) — это центральный процесс Kerberos, содержащий сервер аутентификации (AS) и службу выдачи билетов (TGS). Его основная функция — быть посредником между этими двумя, ретранслируя сообщения от AS, выдает билет на выдачу билетов (TGT), а затем передает его для шифрования с помощью TGS. После этого KDC мало влияет на процесс аутентификации.

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:

• Вход пользователя / клиента: на этом этапе происходит взаимодействие между пользователем и клиентом. Пользователь вводит в клиент свое имя пользователя и пароль. Затем клиент преобразует этот пароль в ключ шифрования, хранящийся локально. Если это завершится правильно, клиент может начать аутентификацию с помощью AS.
• Аутентификация клиента / AS: на этом этапе клиент и сервер аутентификации подключаются для аутентификации имени пользователя и проверки того, что они являются частью системы. Затем AS проверяет, что имя пользователя уже задокументировано в системе. В этом случае Клиент и AS обмениваются зашифрованными проверочными сообщениями для проверки друг друга. В конце оба аутентифицируются, соединение устанавливается, и клиент может перейти к аутентификации с помощью службы.
• Аутентификация клиента / службы: на этом этапе клиент и сервер должны аутентифицировать друг друга в соответствии с практикой взаимной аутентификации. Клиент и сервер обмениваются зашифрованными проверочными сообщениями, как на предыдущем этапе. Если все это проходит, клиент и служба аутентифицируются, и клиент получает разрешение запросить их службу.
• Клиент / запрос службы: наконец, клиент может запросить именованную службу у сервера службы. Затем сервисный сервер проверяет, доступна ли запрошенная услуга. Если да, сервер службы предоставляет услугу клиенту. Поскольку клиент прошел аутентификацию на всех этапах этого процесса, он может продолжать использовать службу до истечения срока действия разрешений.

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

Затем клиент отправляет серверу аутентификации текстовое сообщение, содержащее:

• 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.

Сервер аутентификации отправляет клиенту два зашифрованных сообщения:

• 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

Теперь клиент отправляет обратно два сообщения:

• Message Cпредставляет собой незашифрованное сообщение, содержащее имя запрошенной службы, время существования и все еще зашифрованное message B.
• Message D является аутентификатором, зашифрованным с помощью сеансового ключа TGS, и содержит ваше имя и временную метку

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.

Теперь у сервера есть отметка времени и имя из message Bи message D(сообщения аутентификатора). Сервер следит за тем, чтобы имена и временные метки совпадали, чтобы предотвратить мошеннические сообщения. Он также проверяет метку времени на соответствие времени жизни билета, чтобы убедиться, что время ожидания не истекло.

9. Сервер генерирует служебный сеансовый ключ.

Затем сервер генерирует случайный ключ сеанса службы и еще два сообщения.

• Message E зашифрован с помощью секретного ключа службы и содержит ваше имя, имя запрошенной службы, метку времени, ваш сетевой адрес, время жизни билета и ключ сеанса службы.
• Message Fшифруется с помощью сеансового ключа TGS, хранимого как клиентом, так и сервером. Это сообщение содержит всю ту же информацию, message Eкроме вашего имени пользователя и сетевого адреса.

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

Теперь клиент отправляет еще два сообщения, на этот раз службе:

• Message G- еще одно сообщение аутентификатора, на этот раз зашифрованное с помощью сеансового ключа службы. Он содержит ваше имя и метку времени.
• Message Hявляется копией message E, которая все еще зашифрована служебным секретным ключом.

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:

• Управление целостностью сообщения
• Шифрование с открытым ключом
• Методы предотвращения атак
• Меры реагирования на атаки