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Kerberos安全体系详解---Kerberos的简单实现

2024-07-04 18:17:25   223人阅读

1.  Kerberos简介

1.1. 功能

  1. 一个安全认证协议

  2. 用tickets验证

  3. 避免本地保存密码和在互联网上传输密码

  4. 包含一个可信任的第三方

  5. 使用对称加密

  6. 客户端与服务器（非KDC）之间能够相互验证

Kerberos只提供一种功能——在网络上安全的完成用户的身份验证。它并不提供授权功能或者审计功能。

1.2. 概念

首次请求，三次通信方

  • the Authentication Server
  • the Ticket Granting Server
  • the Service or host machine that you’re wanting access to.

 

图 1?1 角色

其他知识点

  • 每次通信，消息包含两部分，一部分可解码，一部分不可解码
  • 服务端不会直接有KDC通信
  • KDC保存所有机器的账户名和密码
  • KDC本身具有一个密码

2.  3次通信

 

　　我们这里已获取服务器中的一张表（数据）的服务以为，为一个http服务。

2.1. 你和验证服务

　　如果想要获取http服务，你首先要向KDC表名你自己的身份。这个过程可以在你的程序启动时进行。Kerberos可以通过kinit获取。介绍自己通过未加密的信息发送至KDC获取Ticket Granting Ticket (TGT)。

（1）信息包含

  • 你的用户名/ID
  • 你的IP地址
  • TGT的有效时间

　　Authentication Server收到你的请求后，会去数据库中验证，你是否存在。注意，仅仅是验证是否存在，不会验证对错。

　　如果存在，Authentication Server会产生一个随机的Session key(可以是一个64位的字符串)。这个key用于你和Ticket Granting Server (TGS)之间通信。

（2）回送信息

　　Authentication Server同样会发送两部分信息给你，一部分信息为TGT，通过KDC自己的密码进行加密，包含：

  • 你的name/ID
  • TGS的name/ID
  • 时间戳
  • 你的IP地址
  • TGT的生命周期
  • TGS session key

另外一部分通过你的密码进行加密，包含的信息有

  • TGS的name/ID
  • 时间戳
  • 生命周期
  • TGS session key

 

图 2?1 第一次通信

　　如果你的密码是正确的，你就能解密第二部分信息，获取到TGS session key。如果，密码不正确，无法解密，则认证失败。第一部分信息TGT，你是无法解密的，但需要展示缓存起来。

2.2. 你和TGS

如果第一部分你已经成功，你已经拥有无法解密的TGT和一个TGS Session Key。

（1）    请求信息

　a)  通过TGS Session Key加密的认证器部分：

  • 你的name/ID
  • 时间戳

b)       明文传输部分：

  • 请求的Http服务名（就是请求信息）
  • HTTP Service的Ticket生命周期

c)        TGT部分

　　Ticket Granting Server收到信息后，首先检查数据库中是否包含有你请求的Http服务名。如果无，直接返回错误信息。

　　如果存在，则通过KDC的密码解密TGT，这个时候。我们就能获取到TGS Session key。然后，通过TGS Session key去解密你传输的第一部分认证器，获取到你的用户名和时间戳。

TGS再进行验证：

  1. 对比TGT中的用户名与认证器中的用户名
  2. 比较时间戳（网上有说认证器中的时间错和TGT中的时间错，个人觉得应该是认证器中的时间戳和系统的时间戳），不能超过一定范围
  3. 检查是否过期
  4. 检查IP地址是否一致
  5. 检查认证器是否已在TGS缓存中（避免应答攻击）
  6. 可以在这部分添加权限认证服务

　　TGS随机产生一个Http Service Session Key, 同时准备Http Service Ticket(ST)。

（2）    回答信息

　　a)        通过Http服务的密码进行加密的信息（ST）：

  • 你的name/ID
  • Http服务name/ID
  • 你的IP地址
  • 时间戳
  • ST的生命周期
  • Http Service Session Key

　　b)       通过TGS Session Key加密的信息

  • Http服务name/ID
  • 时间戳
  • ST的生命周期
  • Http Service Session Key

　　你收到信息后，通过TGS Session Key解密，获取到了Http Service Session Key，但是你无法解密ST。

 

图 2?2 第二次通信

2.3. 你和Http服务

　　在前面两步成功后，以后每次获取Http服务，在Ticket没有过期，或者无更新的情况下，都可直接进行这一步。省略前面两个步骤。

（1）    请求信息

　　a)        通过Http Service Session Key，加密部分

  • 你的name/ID
  • 时间戳

　　b)       ST

　　　Http服务端通过自己的密码解压ST（KDC是用Http服务的密码加密的），这样就能够获取到Http Service Session Key，解密第一部分。

服务端解密好ST后，进行检查

  1. 对比ST中的用户名（KDC给的）与认证器中的用户名
  2. 比较时间戳（网上有说认证器中的时间错和TGT中的时间错，个人觉得应该是认证器中的时间戳和系统的时间戳），不能超过一定范围
  3. 检查是否过期
  4. 检查IP地址是否一致
  5. 检查认证器是否已在HTTP服务端的缓存中（避免应答攻击）

（2）    应答信息

a)        通过Http Service Session Key加密的信息

  • Http服务name/ID
  • 时间戳

 

图 2?3 第三次通信

　　你在通过缓存的Http Service Session Key解密这部分信息，然后验证是否是你想要的服务器发送给你的信息。完成你的服务器的验证。

至此，整个过程全部完成。

3.  实现

github地址：https://github.com/wukenaihe/KerberosService

 

　　github上面的程序暂时还没有详细的说明。自己感觉设计的稍微有点乱。自己之所以要重新实现的原因就是现在MIT的kerberos、apache directory、Windows AD配置都相当麻烦，使用起来也非常麻烦。所以想从新设计一个简单易用的，但是同时又考虑到灵活性(又不想依赖于spring)所以，总体感觉略乱。现在，加密通过AES方式，密码保存用文件，序列化通过kryo.

　　项目中使用后，准备再添加使用说明，和程序结构。如果有任何疑问，欢迎询问。

4.  参考

http://www.roguelynn.com/words/explain-like-im-5-kerberos/

http://www.cnblogs.com/artech/archive/2011/01/24/kerberos.html


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