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Kerberos认证原理简介

时间:2017-08-07 15:55:09      阅读:5330      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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1.1 What is Kerberos

1.1.1 简单介绍
  Kerberos是一个用于鉴定身份(authentication)的协议, 它采取对称密钥加密(symmetric-key cryptography),这意味着密钥不会在网络上传输。在Kerberos中,未加密的密码(unencrypted password)不会在网络上传输,因此攻击者无法通过嗅探网络来偷取用户的密码。

  Kerberos利用对称加密和受信任的第三方(即KDC, key distribution center)来鉴别要求使用网络服务的用户的身份。所有有KDC和secondary KDC管理的主机构成了一个域(realm)。

  当一个用户的身份通过了KDC的验证后,KDC会向该用户发送一个证书/票据(该证书/票据是与这次会话绑定的),其他kerberized services会在该用户的主机上搜索该ticket,而不是要求用户使用密码来验证他的身份。
1.1.2 关于Kerberos的一些概念
Principal
一个用户会以一个独一无二的身份来被KDC认证,该身份被称为principal。一个Principal由三个部分组成:primary, instance以及realm,其组成形式为primary/[email protected]
primary : 可以是OS中的username,也可以是service name;
instance : 用于区分属于同一个user或者service的多个principals,该项为optional;
realm : 类似于DNS中的domain,定义了一组principals
1.1.3 认证过程
  1、当用户在一个kerberos-aware网络中登录到他的workstation之后,authentication server将向KDC发送一个TGT请求(a request for a ticket-granting ticket),而他的principal将作为其中的组成部分。该请求可以由登录程序来负责发送(这样该过程对用户透明),也可以在用户登录后通过执行kinit来发送。

  2、KDC在其数据库中检查该pricipal。

  3、如果找到了该principal,则KDC将创建一个TGT,并用user key进行加密,然后将加密后的TGT发送给该用户。这里,user key并不是用户的密码,而是由用户密码计算而来(例如hash)。

  4、用户所在主机的Kerberos client的登录程序或者kinit程序在收到加密的TGT后,用该用户的user key进行解密。user key只会在client主机上被使用,绝不会在网络上传输。KDC发送的ticket将被保存在一个本地文件中(credentials cache),它可以被kerberized services查验。

  5、用户的身份验证完成后,servers(运行着kerberized applciations & services)可以查验被识别的principals及其keys(这将被保存在keytab中),而不必用kinit来查验。
技术分享
  TGT有一个可设定的失效期(通常为10~24小时),这会被保存在client所在主机的credential cache中。在ticket过期之前,用户在请求kerberized services的服务时不需要再次输入用户密码,除非他们登出后再登录。

  每当用户需要访问一个network service时,client会利用TGT向TGS(ticket-granting server)请求获得针对该特定网络服务的一个新的ticket。之后,用户可以利用该service ticket来向该network service实现authentication。
1.1.4 How Kerberos works
  KDC就是受信任的第三方(trusted third party arbitrator),KDC上运行着2个重要的Kerberos daemons,即 kadmind 和 krb5kdc。
  Kadmind: 这是管理Kerberos server的进程,一个名为kadmin 的程序使用 kadmind 来维护principal database和policy configuration。
  Krb5kdc: 在Kerberos authentication的过程中担负trusted third party arbitrator的职责。

1.2 认证原理
1.2.1 知识准备
  为了使读者更加容易理解,在这里我们先给出两个重要的概念:
  ? Long-term Key/Master Key:在Security的领域中,有的Key可能长期内保持不
变,比如你在密码,可能几年都不曾改变,这样的Key、以及由此派生的Key被称为Long-term Key。对于Long-term Key的使用有这样的原则:被Long-term Key加密的数据不应该在网络上传输。原因很简单,一旦这些被Long-term Key加密的数据包被恶意的网络监听者截获,在原则上,只要有充足的时间,他是可以通过计算获得你用于加密的Long-term Key的——任何加密算法都不可能做到绝对保密。

  在一般情况下,对于一个Account来说,密码往往仅仅限于该Account的所有者知晓,甚至对于任何Domain的Administrator,密码仍然应该是保密的。但是密码却又是证明身份的凭据,所以必须通过基于你密码的派生的信息来证明用户的真实身份,在这种情况下,一般将你的密码进行Hash运算得到一个Hash code, 我们一般管这样的Hash Code叫做Master Key。由于Hash Algorithm是不可逆的,同时保证密码和Master Key是一一对应的,这样既保证了你密码的保密性,又同时保证你的Master Key和密码本身在证明你身份的时候具有相同的效力。
  ? Short-term Key/Session Key:由于被Long-term Key加密的数据包不能用于网络传送,所以我们使用另一种Short-term Key来加密需要进行网络传输的数据。由于这种Key只在一段时间内有效,即使被加密的数据包被黑客截获,等他把Key计算出来的时候,这个Key早就已经过期了。
1.2.2 认证详细原理
  Kerberos实际上一个基于Ticket的认证方式。Client想要获取Server端的资源,先得通过Server的认证;而认证的先决条件是Client向Server提供从KDC获得的一个有Server的Master Key进行加密的Session Ticket(Session Key + Client Info)。可以这么说,Session Ticket是Client进入Server领域的一张门票。而这张门票必须从一个合法的Ticket颁发机构获得,这个颁发机构就是Client和Server双方信任的KDC,同时这张Ticket具有超强的防伪标识:它是被Server的Master Key加密的。对Client来说,获得Session Ticket是整个认证过程中最为关键的部分。
  为了更好的说明整个Ticket Distribution的过程,我在这里做一个类比。现在的股事很火爆,上海基本上是全民炒股,我就举一个认股权证的例子。有的上市公司在股票配股、增发、基金扩募、股份减持等情况会向公众发行认股权证,认股权证的持有人可以凭借这个权证认购一定数量的该公司股票,认股权证是一种具有看涨期权的金融衍生产品。
而我们今天所讲的Client获得Ticket的过程也和通过认股权证购买股票的过程类似。如果我们把Client提供给Server进行认证的Ticket比作股票的话,那么Client在从KDC那边获得Ticket之前,需要先获得这个Ticket的认购权证,这个认购权证在Kerberos中被称为TGT:Ticket Granting Ticket,TGT的分发方仍然是KDC。
我们现在来看看Client是如何从KDC处获得TGT的:首先Client向KDC发起对TGT的申请,申请的内容大致可以这样表示:“我需要一张TGT用以申请获取用以访问所有Server的Ticket”。KDC在收到该申请请求后,生成一个用于该Client和KDC进行安全通信的Session Key(SKDC-Client)。为了保证该Session Key仅供该Client和自己使用,KDC使用Client的Master Key和自己的Master Key对生成的Session Key进行加密,从而获得两个加密的SKDC-Client的Copy。对于后者,随SKDC-Client一起被加密的还包含以后用于鉴定Client身份的关于Client的一些信息。最后KDC将这两份Copy一并发送给Client。这里有一点需要注意的是:为了免去KDC对于基于不同Client的Session Key进行维护的麻烦,就像Server不会保存Session Key(SServer-Client)一样,KDC也不会去保存这个Session Key(SKDC-Client),而选择完全靠Client自己提供的方式。

技术分享

  通过上面的过程,Client实际上获得了两组信息:一个通过自己Master Key加密的Session Key,另一个被Sever的Master Key加密的数据包,包含Session Key和关于自己的一些确认信息。

  Client通过自己的Master Key对KDC加密的Session Key进行解密从而获得Session Key,随后创建Authenticator(Client Info + Timestamp)并用Session Key对其加密。最后连同从KDC获得的、被Server的Master Key加密过的数据包(Client Info + Session Key)一并发送到Server端。我们把通过Server的Master Key加密过的数据包称为Session Ticket。
  当Server接收到这两组数据后,先使用他自己的Master Key对Session Ticket进行解密,从而获得Session Key。随后使用该Session Key解密Authenticator,通过比较Authenticator中的Client Info和Session Ticket中的Client Info从而实现对Client的认证。

技术分享

1.2.3kafka认证过程
  总结起来也很简单,Broker启动时,需要使用配置文件中的身份和密钥文件向KDC(Kerberos服务器)认证,认证通过则加入Kafka集群,否则报错退出。
Producer(或Consumer)启动后需要经过如下步骤与Broker建立安全的Socket连接:
  1.Producer向KDC认证身份,通过则得到TGT(票证请求票证),否则报错退出
  2.Producer使用TGT向KDC请求Kafka服务,KDC验证TGT并向Producer返回SessionKey(会话密钥)和ServiceTicket(服务票证)
  3.Producer使用SessionKey和ServiceTicket与Broker建立连接,Broker使用自身的密钥解密ServiceTicket,获得与Producer通信的SessionKey,然后使用SessionKey验证Producer的身份,通过则建立连接,否则拒绝连接。

转载:http://www.cnblogs.com/xiaodf/p/5968086.html

 

Kerberos认证原理简介

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原文地址:http://www.cnblogs.com/royfans/p/7299464.html

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