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[转帖]Kerberos简介

时间:2018-12-08 11:20:02      阅读:179      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:加密算   发送   mem   完成   避免   概念   三方   相互   lan   

1.  Kerberos简介

https://www.cnblogs.com/wukenaihe/p/3732141.html

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.

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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

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  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

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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。

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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

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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。

3.1.  项目组成及功能

子项目名

功能

依赖

ks-parent

Pom类型,定义依赖与版本

 

ks-common

传输的bean,异常体系,基本工具类

ks-parent

ks-server

KDC服务端

ks-parent、ks-common

ks-client

KDC客户端

ks-parent、ks-common

ks-tool

KDC工具类,服务端database文件管理,客户端密码文件管理。可以扩展数据库

ks-parent、ks-common

ks-example

例子

 

3.2. Ks-common

  基础的JavaBean,主要包含6次传输过程中的javabean,还有ServiceTicket与TicketGrantingTicket。

  Kerberos部分错误通过异常进行传输,因此涉及到的所有异常较多。在该系统中所有的异常均为runtime异常,避免强制catch。

  工具类,主要包含Kryo序列化工具(非线程安全)、安全工具类(AES、DES加密算法)、时间比较类。

3.2.1.    基础类(com.cgs.kerberos.bean)

这里的类均为2章中,3次通信过程中的信息封装。所有的类均是可序列化的,在该项目中通过Kryo进行序列化。

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图 4?1通信间的信息封装

除了第一次请求和最后一次应答,其他部分均包含能解析部分与不可解析部分。持有者不可能对不可解析部分修改,所以不可解析部分包含着进行验证的信息及用于解密的钥匙。

TGT包含的是客户端信息,及一把钥匙;主要用户KDC验证,请求者是否合法。ST包含客户端信息,及一把钥匙;主要用于请求服务器(非KDC),验证客户端。

1.2.2.    异常体系

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图 4?2 异常体系

  异常体系主要由Kerberos的异常系列和加密算法异常体系两部分组成。

3.2.3.    工具类

  KryoSerializer将对象转化为byte[]二进制,将二进制转化为对象。

  Kryo在持久化速度和持久化后的空间上,都有无可比拟的速度。它的缺点:只能在java语言中使用、不能做兼容性。考虑到,调用该kerberos的系统使用的持久化方式为kryo,我们这里默认的也采用kryo持久化。Bug较多,不过在该系统使用到的功能中,均无bug。

  在该框架中,不需要用到对象之间的引用。同时,因为是通过网络传输的,所以不能进行注册。(会把类的全限定么全部持久化进去)。

  KryoSerializer据说是非线程安全的。

  SecurityUtil:通过DES或者AES进行加密与解密。DES通过64位密码加密,所以如果字符串少于8个,则后面加0填充,如果多余则截取前面8位。AES通过128位加密,如果字符串少于16,则后面加0填充,多余则截取。

  在该项目中,使用AES进行加解密。

3.3. Ks-server

  KDC中心,主要包含Authentication Server、Ticket Granting Server。Authentication Server认证请求服务器是否合法(A请求B,KDC验证A的合法性),服务票据请求服务(Ticket Granting Server),授予服务请求票据(通过Ticket,B能确定A的合法性)。

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图 4?3 KDC服务器监听服务

  监听到Socket请求后,交由具体类进行处理。具体类由对应的对象生成器生成。通过对象生成器生成,可以方便的替换持久化方式、加密方式、数据保存方式(该系统不依赖于Spring)。

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图 4?4 生成器结构

  通过构建者模式,生成复杂的类结构。TGT处理类生成器与TGS处理类生成器,均包含数据库处理器生成器与序列化生成器。数据库处理类生成器现在只实现了文件数据库生成器、以后一定会添加数据库数据库生成器(将用户名与密码保存至数据库)。序列化生成器,目前只包含Kryo序列化生成器。

3.3.1.    Authentication Server

  BaseTgtProcessor类进行处理,服务端是无状态的,每次请求过来都不需要保存信息。FirstResponse check(FirstRequest firstRequest) throws NoSuchUser方法检查请求是否合法,并生成对应的应答信息。

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图 4?5 检查合法性及应答信息生成

3.3.2.    Ticket Granting Server

  服务票据授予服务,A请求B的服务。KDC给A一张票据,这样B能够确认A的合法性。

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图 4?6检查合法性及应答信息生成

3.3.3.    ServletContextListener

  Servlet Context监听器,在tomcat启动的时候,也将KDC的服务启动起来。在关闭的时候,一起关闭,不需要单独成为一个应用程序。同时,能够在web.xml里面配置简单的参数。

3.4. Ks-client

  KerberosClient接口中包含了,所有的基础方法。详见里面注释。客户端需要保存KDC返回的各类信息,JavaBean结构如下所示:

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图 4?7 客户端javabean

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图 4?8 客户端架构

  KerberosFacade:门面模式,简化使用方式。1、获取请求服务时,如果ST或者TGT还不存在,会自动请求调用。2、其他客户端请求时,检查是否合法。3、请求服务返回时,检查是否合法。

  KerberosFacadeMemory:将ST、TGT等信息保存在内存中。

  KerberosClient:主要负责和KDC交互

  KerberosClientServer:其他客户端交互,检查客户端是否合法,生成应答信息。

  FileClientDatabaseProcessor:以文件形式,保存客户端的账户密码。

  加密方式,KDC与客户端必须一致。我们这里默认使用AES加密,如果需要采用别的加密方式,需要重新实现。

 

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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原文地址:https://www.cnblogs.com/jinanxiaolaohu/p/10063812.html

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