Kerberos Authentifizierung

Vorwort
Das Kerberos-Protokoll hat seinen Namen vom dreiköpfigen Hund aus der griechischen Mythologie.
Die drei Elemente von Kerberos sind die folgenden:

Ein Client, der Dienste oder Authentifizierung benötigt
Ein Server, auf dem die vom Client angeforderten Dienste vorhanden sind
Ein Computer, der für den Client wie für den Server vertrauenswürdig ist (in diesem Fall ein Windows Server 2003
Domänencontroller, auf dem der Kerberos Schlüsselverteilungscenter Dienst läuft, KDC Key Distribution Center)

Die Kerberos Authentifizierung basiert auf speziell formatieren Datenpaketen, die "Tickets" heißen. Bei Kerberos werden
statt der Kennwörter diese Tickets über das Netzwerk übertragen. Die Übertragung von Tickets anstelle von
Kennwörtern macht den Authentifizierungsvorgang weniger anfällig für Angreifer, die den Datenverkerhe im Netzwerk
abfangen mit zB. Sniffern.

Schlüsselverteilungscenter (engl. KDC Key Distribution Center)
Das Schlüsselverteilungscenter verfügt über eine Datenbank mit Kontendaten zu allen Sicherheitsprinzipalen in der Domäne.
Es speichert einen kryptografischen Schlüssel, den nur der Sicherheitsprinzipal ud das KDC selbst kennen.
Dieser Schlüssel wird beim Datenaustausch zwischen dem Prinzipal und dem KDC verwendet und heißt "Langzeitschlüssel".
Der Langzeitschlüssel ist vom Anmeldekennwort des Benutzers abgeleitet.

Kerberos Authentifizierungsvorgang
In einer Kerberos-Umgebung beginnt der Authentifizierungsvorgang mit der Anmeldung. Die folgenden Schritte
beschreiben der Kerberos Authentifizierungsvorgang:

1. Wenn ein Benutzer einen Benutzernamen und ein Kennwort eingibt, sendet der Computer den Benutzernamen an das KDC. Das KDC enthält eine Masterdatenbank mit eindeutigen Langzeitschlüssel für jeden Prinzipal im Bereich
   
2. Es schlägt den Hauptschlüssel (KA) des Benutzers nach, der auf dem Benutzerkennwort basiert. Dann erzeugt das
   KDC zwei Elemente: einen Sitzungsschlüssel (SA), der gemeinsam mit dem Benutzer verwendet wird, und ein
   Ticket-genehmingendes Ticket (Ticket Granting Ticket, TGT). Das TGT enthält eine zweite Kopie des SA, den
   Benutzernamen und einen Ablaufzeitpunkt. Das KDC verschlüsselt dieses Ticket mithilfe des eigenen
   Hauptschlüssels (KKDC), den nur das KDC selbst kennt.
   Hinweis: Kerberos implementiert eine Geheimschlüsselkryptografie, die sich von der Kryptografie mit öffentlichen
   Schlüsseln dahingehend unterscheidet, dass sie kein Paar aus öffentlichem und privatem Schlüssel verwendet.
   
3. Der Clientcomputer empfängt die Daten vom KDC und bearbeitet das Benutzerkennwort mit einer unidirektionalen
   Hashingfunktion, die dieses Kennwort in den KA des Benutzers umwandelt. Der Clientcomputer verfügt nun über
   einen Sitzungsschlüssel und ein TGT, kann also sicher mit dem KDC kommunizieren. Der Client ist bei der
   Domäne authentifiziert und kann unter Verwendung des Kerberosprotokolls auf weitere Ressourcen in der
   Domäne zugreifen.
   
4. Wenn ein Kerberos Client auf Ressourcen auf einem Server zugreifen will, der Mitglied der gleichen Domäne ist, dann
   kontaktiert er das KDC. Der Client weist sein TGT und einen Zeitstempel vor, der mit dem Sitzungsschlüssel
   verschlüsselt wurde, welcher bereits mit dem KDC gemeinsam verwendet wird. Das KDC verschlüsselt das TGT
   mithilfe seines KKDC. Das TGT enthlt den Benutzernamen und eine Kopie des SA. Mit dem SA entschlüsselt das
   KDC den Zeitstempel. Das KDC kann dann bestätigen, dass die Anfrage von diesem Benutzer kommt, denn nur
   er kann den SA benutzen.
   
5. Als nächstes erzeugt das KDC ein Paar Tickets, und zwar eines für den Client und eines für den Server, auf dem
   die vom Client angeforderten Ressourcen liegen. Jedes Ticket enthält den Namen des Benutzers, der den Dienst
   anfordert, den Empfänger der Anforderung, einen Zeitstempel, der den Erstellungszeitpunkt des Tickets angibt, und
   eine Zeitangabe zur Gültigkeitsdauer der Tickets. Die beiden Tickets enthalten zudem einen neuen Schlüssel (KAB),
   der von Client und Server gemeinsam verwendet wird, sodass eine sichere Kommunikation möglich ist.
   
6. Das KDC verschlüsselt nun das Ticket des Servers mithilfe des Serverhauptschlüssels (KB). Dann verschachtelt das
   KDC das Serverticket im Clientticket, welches ebenfalls den KAB enthält. Diese gesamte Datengruppe wird nun
   mithilfe des Sitzungsschlüssels verschlüsselt, der seit dem Anmeldevorgang mit dem Benutzer gemeinsam verwendet
   wird. Dann schickt das KDC all diese Daten an den Benutzer.
   
7. Wenn der Benutzer das Ticket erhält, entschlüsselt er es mithilfe des SA. Auf diese Weise werden dem Client der
   KAB und das Serverticket bekannt. Der Benutzer selbst kann das Serverticket hingegen nicht lesen. Er wird nun den
   Zeitstempel mithilfe des KAB verschlüsseln und ihn und das Serverticket an den Server senden, auf dem die erwünschten
   Ressourcen liegen. Wenn der Server diese beiden Elemente erhält, entschlüsselt er zunächst mithilfe des KB das
   Serverticket. Auf diese Weise kann er auf den KAB zugreifen, mit dessen Hilfe dann der Zeitstempel des Clients entschlüsselt wird.

Nun verfügen sowohl der Client als auch der Server über den KAB. Der Server kann sicher sein, dass der Client sich wahrhaftig
selbst identifiziert hat, denn der Client hat zur Verschlüsselung des Zeitschlüssels den KAB verwendet. Muss der Server dem
Benutzer antworten, dann wird er hierzu seinen KAB verwenden. Der Client weiß dann, dass der Server sich wahrhaftig identifiziert
hat, denn der Server hat seinen KB verwendet, um den KAB zu erhalten.

Erstellt von: Haßlinger Stefan
Im: Jahr 2006