Kerberos原理
1. 什么是 Kerberos
kerberos 是 Active Directory 网络中域帐户的首选身份验证协议（它不能在工作组中使用），它由 kerberos SSP 实现。Kerberos 的细节在 RFC 4120 中进行了描述，在 Active Directory 中使用的扩展记录在 MS-KILE文档中。Kerberos 侧重于使用称为“票据”的令牌，它允许根据主体对用户进行身份验证。
2. Kerberos 相关
2.1. 传输层：
Kerberos 使用 UDP 或 TCP 作为传输协议，以明文形式发送数据；因此，Kerberos 负责提供加密
- Kerberos 使用的端口是UDP/88和TCP/88，
- Kerberos 密钥分发中心 (KDC) 在该端口上侦听票证请求。
2.2. 代理
几个代理一起在Kerberos中提供身份验证：
- 希望访问服务的客户端或用户
- AP（Application Server）它提供用户所需的服务
- KDC （Key Distribution Center），是Kerberos的主要服务，负责发行票据，安装在DC（域控制器）上；它由颁发 TGT 的 AS（身份验证服务）支持（Key Distribution Center），是Kerberos的主要服务
3. Kerberos 认证过程中的票据
3.1. TGT（Ticket Granting Ticket）
用途：TGT 是用户在登录时首先从 Kerberos 认证服务器（KDC）获取的票据。它是用户的认证凭证，允许用户向 TGS（票据授予服务）请求服务票据（ST）。
加密方式：TGT 使用 KDC 的密钥加密，KDC（即 Kerberos 认证服务器）是受信任的，并持有加密 TGT 的密钥。
生命周期：TGT 通常有一定的有效期（例如 10 小时），在此期间，用户不需要重新输入密码即可请求服务票据。
3.2. TGS（Ticket Granting Service）
用途：TGS 是 Kerberos 的一个服务，它根据用户的 TGT 向用户提供具体的服务票据（ST）。如果用户想要访问某个特定的服务（例如文件共享、Web 服务等），他会使用 TGT 向 TGS 请求 ST。
加密方式：TGS 使用特定服务的密钥加密服务票据（ST），确保只有该服务才能解密并使用这个票据进行身份验证。
3.3. ST（Service Ticket）：
用途：ST 是用户请求访问特定服务时，TGS 返回给用户的票据。用户通过将 ST 发送给目标服务来证明其身份，服务可以解密 ST 以验证用户的身份。
加密方式：ST 使用目标服务的密钥加密。服务可以使用自己的密钥来解密 ST 并验证用户的身份。
4. 什么是PAC
在 Windows 环境下，Kerberos 身份验证不仅仅验证用户的身份，还涉及用户的授权信息。PAC 就是存储用户权限信息的容器，它包含了用户所属的组、访问权限等数据。
4.1. PAC 结构
PAC 作为 Kerberos 服务票据（TGS）的一部分，由 KDC（Key Distribution Center） 生成并附加到服务票据（ST）中。PAC 主要包括以下内容
- 用户的组成员信息（Group Membership）
- 用户的权限信息（User Permissions）
- 用户的 SID（Security Identifier）
- 用户账户的其它信息
4.2. PAC 的生成与传递
- 当用户首次请求访问服务时，Kerberos 认证服务器会为用户生成一个 TGT，并在后续的请求中附加 PAC
- 用户在凭借有效的 TGT 请求 TGS 时，TGS 会将 PAC 附加到 ST（服务票据）中返回给用户。
- 用户凭借 ST 向目标服务发起请求时，目标服务会从 ST 中提取 PAC，并解析其中的权限信息，来验证用户是否具备访问目标资源的权限。
4.3. PAC 的安全性
- 签名：PAC 被 KDC 用其密钥进行签名，以确保其未被篡改。目标服务使用 KDC 公钥进行验证，确保 PAC 中的内容是可信的。
- 完整性：为了防止 PAC 在传输过程中被篡改，通常会使用加密保护 PAC 的完整性
几个用于验证 PAC 和票证数据完整性的签名
服务器签名：使用用于加密票证的相同密钥创建的 PAC 内容签名
KDC 签名：使用 KDC 密钥创建的服务器签名的签名，可用于检查 PAC 是否由 KDC 创建并防止票据击
票据签名：使用 KDC 密钥创建的票据内容的签名，最近引入了此签名以防止青铜位攻击（CVE-2020-17049）
5. Kerberos 常用的不同种类消息
- KRB_AS_REQ：用于向 KDC 请求 TGT
- KRB_AS_REP：用于通过 KDC 交付 TGT
- KRB_TGS_REQ：用于使用 TGT 向 KDC 请求 TGS
- KRB_TGS_REP：用于通过 KDC 交付 TGS
- KRB_AP_REQ：用于使用 TGS 针对服务对用户进行身份验证
- KRB_AP_REP：（可选）服务用于向用户标识自己
- KRB_ERROR：用于传达错误情况的消息
此外，即使它不是 Kerberos 的一部分，而是 NRPC的一部分，AP 也可以选择使用 KERB_VERIFY_PAC_REQUEST 消息向 KDC 发送 PAC 的签名，并验证它是否正确
6. Kerveros认证流程
6.1. KRB_AS_REQ：
首先，用户必须从 KDC 申请一个 TGT。为此，必须发送 KRB_AS_REQ：
KRB_AS_REQ具有以下字段：
- 带有客户端密钥的加密时间戳，用于验证用户身份并防止重放攻击
- 认证用户的用户名
- 与krbtgt帐户关联的服务SPN
- 由用户生成的Nonce
注意：加密的时间戳只有在用户需要预认证时才需要，比较常见，除非在用户帐户中设置了 DONT_REQ_PREAUTH 标志
6.2. KRB_AS_REP：
接收到请求后，KDC通过解密时间戳验证用户身份，如果消息是正确的话，那么它会响应一个KRB_AS_REP：
KRB_AS_REP 包含以下信息：
- 用户名
- TGT、其中包括：用户名、会话密钥、TGT 的有效期、具有用户权限的PAC，由 KDC 签名
- 一些使用用户密钥的加密数据，其中包括：会话密钥、TGT 的有效期、用户的 nonce，以防止重放攻击
完成后，用户就已经拥有 TGT，可用于请求 TGS，然后访问服务。
6.3. KRB_TGS_REQ：
了请求 TGS，必须向 KDC 发送 KRB_TGS_REQ 消息：
KRB_TGS_REQ包括：
- 使用会话密钥加密的数据：用户名、时间戳
- TGT
- 请求服务的SPN
- 用户生成的Nonce
6.4. KRB_TGS_REP
收到 KRB_TGS_REQ 消息后，KDC 在 KRB_TGS_REP 内部返回一个 TGS ：
KRB_TGS_REP 包括：
- 用户名
- TGS，其中包含：服务会话密钥、用户名、TGS的有效期、具有用户权限的 PAC，由 KDC 签名
- 使用会话密钥加密的数据：服务会话密钥、TGS的有效期、用户 nonce，防止重放攻击
6.5. KRB_AP_REQ
最后，如果一切顺利，用户已经拥有了一个有效的 TGS 来与服务交互，为了使用它，用户必须向 AP 发送一条KRB_AP_REQ消息：
KRB_AP_REQ包括：
- TGS
- 使用服务会话密钥加密的数据：
- 用户名
- 时间戳，避免重放攻击
之后，如果用户权限正确，就可以访问服务。