Как проверить kerberos windows

Добрый день уважаемые читатели, не так давно у меня на работе была задача по настройке групп доступности SQL на Windows кластере, там клиентам сделали красивый веб-инструментарий, все замечательно, теперь клиент ждет следующего развития ситуации, а именно настройка и внедрение механизма Single Sign-On (SSO) или по русски единая точка аутентификация, мы с вами уже с ней знакомились при настройке Vmware vCenter Server. Данный механизм работает на протоколе шифрования kerberos, о котором мы и поговорим. Мы рассмотрим как происходит проверка подлинности kerberos в Active Directory, так как понимание принципов работы, поможет вам в реализации единой точки аутентификации.

Идентификация и доступ в Active Directory

Доменные службы Active Directory (Active Directory Domain Services, AD DS ) обеспечивают идентификацию и доступ (Identity and Access, IDA ) для корпоративных сетей. Давайте посмотрим каким требованиям и критериям должна соответствовать структура IDA:

• Она должна хранить информацию, о всех объектах Active Directory, среди которых: пользователи, группы безопасности, компьютеры, принтеры и другие объекты идентификации. Под объектом идентификации (identity) подразумевается, некое представление сущности, в задачи которой входит выполнение каких-либо действий в корпоративной сети. Простой пример, есть пользователь Вася и он работает с документами в общей папке на сервере. Эти документы имеют защиту на доступ, который определяет список контроля доступа (Access Contro l List, ACL). Доступом у нужным файлам, управляет подсистема безопасности сервера, где лежит папка, и при обращении к ней он производит сравнение объекта идентификации пользователя с теми объектами, которые присутствуют в его списке ACL, и уже на основании этого, он принимает решение предоставить или запретить пользователю доступ. Так как службы, компьютеры, группы и другие объекты выполняют определенные вещи в локальной сети, то у каждого из них есть свой объект идентификации. Данный объект содержит много информации, уникальной для каждого из них, например, имя пользователя, его идентификатор безопасности (Security Identifier, SID), пароль. Так, что хранилище объектов идентификации, является неотъемлемой частью Identity and Access. Все данные в Active Directory, располагаются в каталоге AD, которым управляет контроллер домена.
• Проверка подлинности объекта идентификации. Тут общий принцип такой, когда пользователь обращается к документу, то сервер его ему не покажет, пока тот, не подтвердит подлинность объекта идентификации, который фигурирует в запросе. Чтобы все это сделать, у пользователя есть некая секретная информация, которая известна ему и инфраструктуре IDA, вот эти данные как раз и сравниваются с теми, что есть в хранилище объектов идентификации в момент проверки подлинности.

Протокол аутентификации kerberos

Чем хороша операционная система Windows, так это тем, что она очень унифицированная, за счет интерфейса SSPI (Security Support Provider Interface). SSPI — это механизм операционной системы Windows в задачи которого идет, предоставление приложениям не зависеть от различных решений протоколов аутентификации, позволяя работать абсолютно с любыми из них, если перефразировать, то любое приложение может использовать любой протокол аутентификации. Еще очень большой плюс интерфейса SSPI, то что он позволяет изолировать сетевой транспорт от протоколов аутентификации, если по простому, то эти протоколы становятся независимыми от протоколов передачи данных по сети, и приложению вообще до лампочки, какой из них использовать.

Именно за счет провайдеров Security Support Provider (SSP) сделан механизм аутентификации. Операционная система Windows уже имеет встроенные модули, но никто не мешает программистам, взять и написать свой и подключить его к SSPI

Протокол аутентификации kerberos пришел на смену устаревшему и уже с точки зрения не безопасному, протоколу NTLM, он был основным до Windows 2000. Протокол Kerberos всегда используется в построении механизмов Single Sign-On. В его основе лежит такой принцип, что если двум участникам известен некий ключ и у них есть возможность подтвердить это, то они смогут однозначно идентифицировать друг друга.

Пользовательский ключ — когда системный администратор заводит новую учетную запись пользователя, значение его пароля используется при создании ключа, он хранится рядом с самим объектом пользователя AD. И как написано выше, это ключ знают контроллер домена и пользователь, две стороны.

Системный ключ — в момент ввода компьютера в домен Active Directory он так же получает свой уникальный пароль, на его основании и создается ключ, все как у пользователя. Еще отмечу, что данный пароль каждый месяц автоматически меняется, поэтому старые компьютеры, которые долго не были включены, не могут пройти аутентификацию в домене, так как потеряны доверительные отношения.

Ключ службы (service key) — тут все просто, очень часто системные администраторы для запуска службы создают отдельного доменного пользователя, в следствии чего служба получит его ключ, но если она запускается под учетной записью системы (LocalSystem), то получит ключ компьютера.

Междоменный ключ (inter-realm key). Этот ключ обеспечивает междоменную аутентификацию и используется для обеспечения доверительных отношений в среде Aсtive Directory.

• Давайте рассматривать каким образом происходит проверка подлинности Kerberos в домене Active Directory. И так пользователь или же компьютер, пытаются войти в локальную сеть домена, именно протокол Kerberos удостоверяется в подлинности указанных реквизитов, в следствии чего выдает пакет данных, а точнее билет или тикет (Ticket), по правильному он называется TGT (Ticket Granting Ticket).

Ticket (билет) является зашифрованным пакетом данных, который выдается доверенным центром аутентификации, в терминах протокола Kerberos — Key Distribution Center (KDC, центр распределения ключей). TGT шифруется при помощи ключа, общего для служб KDC, то есть клиент не может прочитать информацию из своего билета. Этот билет используется клиентом для получения других билетов.

• Теперь когда у пользователя или компьютера есть билет TGT, он может его предоставлять любому сервису или ресурсу. В дальнейшем, при обращении к отдельным ресурсам сети, пользователь, предъявляя TGT, получает от KDC удостоверение для доступа к конкретному сетевому ресурсу — Service Ticket (TGS). Данный билет будет идентифицировать прошедшего проверку подлинности пользователя на сервере. Пользователь предоставит TGS билет для доступа к серверу, он его примет и подтвердит прохождение проверки подлинности. Вот тут Kerberos и показывает все свои достоинства, ему требуется лишь один сетевой вход и после получения им билета TGT он проходит проверку подлинности для всего домена целиком, что дает ему возможность получать идентификационные билеты на доступ к службам, не вводя ни каких учетных данных, все эти операции осуществляются за счет встроенных клиентов и служб Kerberos в Kerberos.

Сам Ticket-Granting Service состоит из двух вещей, первая это копия сессионного ключа и информация о клиенте. Все эти данные зашифрованы ключом, общим между сервисом к которому идет обращение и KDC. Это означает, что пользователь не сможет посмотреть эти данные, а вот служба или сервер к которому идет обращение да.

Еще очень важным моментом, является тот фактор, что служба KDC, должна точно знать к какому именно сервису идет обращение и каким ключом шифрования производить обработку. Для этого есть такой механизм, как Service Principal Names, по сути это уникальный идентификатор службы, который будет прописан в вашей базе Active Directory. Из требований к нему, он должен быть уникален в рамках леса. Каждая служба, которая будет использовать Kerberos, должна иметь зарегистрированный SPN. Без правильно настроенного идентификатора протокол для этой службы или сервера работать не будет.

Сам SPN будет хранится в атрибуте Service-Principal-Name, у той учетной записи к которой он привязан и под которым стартует служба. Таким образом, SPN связывает воедино все части процесса. Клиент знает, к какой службе он хочет получить доступ. И при запросе ключа он строит строку SPN, к примеру, при помощи функции DsMakeSpn. Сервер KDC, получив эти данные, может найти учетную запись, под которой стартует эта служба, и, используя ключ этой учетной записи из Active Directory, создать билет доступа к службе и зашифровать его этим ключом.

Как производится настройка SPN мною уже была описана в одной из статей.

Детальная проверка kerberos от начала логирования

Давайте еще в картинках я расскажу более детально как происходит проверка подлинности kerberos, от момента ввода пароля пользователем. И так:

• Человек видит поля ввода логина и пароля у себя на компьютере
• Компьютер получив от пользователя первичные данные делает запрос к контроллеру домена, а точнее к службе Key Distribution Center, где передает KDC имя пользователя в открытом виде, имя домена и текущее время на рабочей станции, еще раз напоминаю, что оно не должно отличаться от времени на контроллере домена более ,чем на 5 минут. Значение текущего времени передается в зашифрованном виде, и будет выступать аутентификатором. Напоминаю, что ключ шифрования (пользовательский ключ) формируется из пароля пользователя, как результат хеширования.

• Служба KDC видит обращение с компьютера и начинает поиск пользователя в Active Directory, проверяет его пользовательский ключ и расшифровывает аутентификатор, если по русски она получает время отправления запроса. После чего Key Distribution Center создает два тикета. Первый это сессионный ключ, он нужен для шифрования данных между клиентом и KDC. Второй тикет, это билет на получение билета (Ticket-Granting Ticket (TGT)), как только он появился у пользователя, тот сможет запрашивать тикеты для сервисов и серверов. Сам TGT билет состоит из таких частей: копия ключа сессии, время окончания жизни билета и имя пользователя. TGT шифруется с использованием мастер ключа самой службы Key Distribution Center, поэтому пользователь не может его расшифровать.
• Как только эти билеты сформированы Key Distribution Center шифрует аутентификатор пользователя (time stamp) и сессионный ключ, с помощью пользовательского ключа и спокойно передает их пользователю.

• Так как у пользователя есть его, пользовательский ключ, он спокойно расшифровывает билеты от Key Distribution Center и проверяет аутентификатор. В итоге он теперь обладает и ключем сессии и TGT ключом, теперь первый этап Kerberos закончен и пользователю больше не нужно в этой сессии заказывать эти билеты.
• Далее клиент хочет получить доступ на сервис, так как у него уже есть ключ на получение других ключей (TGT), для доступа к сервису он предоставляет KDC, свой Ticket-Granting Ticket и штамп времени, которые шифрует сессионным ключом.
• KDC получает этот запрос и билеты, расшифровывает их используя свой ключ. Контроллер домена подтверждает, что запрос поступил именно от нужного пользователя.

• Следующим шагом Key Distribution Center, генерирует два тикета (Service Ticket (TGS)), один для обратившегося клиента, а второй для сервиса, к которому клиент обращается. Каждый из тикетов, будет содержать имя пользователя, кто просит доступ, кто должен получить запрос, штамп времени, рассказывающий, когда создан тикет, и срок его жизни, а так же новый ключ Kcs. Kcs — это ключ для сервиса и клиента, в задачи которого входит обеспечение безопасного взаимодействия между ними. Далее KDC шифрует билет сервиса, используя для этого системный ключ сервера и вкладывает этот билет внутрь билета клиента, у которого так же есть свой Kcs ключ.
• Теперь все это дело шифруется сессионным ключом и передается клиенту.

• Клиент получает билет, расшифровывает его с помощью сессионного ключа и видит свой TGS тикет, и Kcs сервиса, клиент не может прочитать Kcs предназначенный для сервиса

• Теперь клиент формирует штамп времени и шифрует его Kcs ключом, отправляет его вместе с билетом, TGS предназначенным для него.

• Когда сервер с сервисом, получает эту информацию, он сразу видит пакет от KDC предназначенный для него с ключом TGS (Kcs). Он расшифровывает им штамп времени от клиента.
• Так как у обоих участников есть TGS ключ, они могут быть обо уверены, что клиент правильно идентифицирован, т. к. для шифрования маркера времени был использован Kcs . В случае необходимости ответа сервера клиенту, сервер воспользуется ключом Kcs . Клиент будет знать, что сервер правильно идентифицирован, поскольку сервер должен использовать, чтобы получить Kcs.

Записки IT специалиста

Технический блог специалистов ООО»Интерфейс»

• Главная
• Аутентификация в системах Windows. Часть 2 — Kerberos

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.

Успешно пройдя аутентификацию, клиент будет располагать сеансовым ключом, которым впоследствии он будет шифровать все сообщения для KDC и билетом на получение билета (TGT).

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.

Помогла статья? Поддержи автора и новые статьи будут выходить чаще:

Или подпишись на наш Телеграм-канал: