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1、第十三讲. Kerberos认证协议与 X.509上海交通大学计算机科学系1. 密钥管理 所有的密码系统都存在:如何安全可靠地分 配密钥 许多情况下, 出现的安全问题不是因为密码 算法被破,而是密钥分配系统被破 理想的情况是,密钥分配协议应得到形式化 验证,目前已有这方面的结果2. Physical Delivery 传统的物理方法 秘密传送3. 认证密钥服务器 第三方可信的在线服务器 服务器与每个客户有个公享秘密钥 向客户分发密钥 可以利用对称密钥算法 Kerberos4. Kerberos认证服务协议 是一项鉴别协议 解决的问题： 在一个公开的分布式环境中，工作站上的用户 希望访问分布在网
2、络中的服务器上的服务 服务器希望能够限制授权用户的访问，并能对 服务请求进行鉴别。5.Kerberos使用的加密体制 Kerberos不是为每一个服务器构造一个身份认 证协议，而是提供一个中心认证服务器，提供 用户到服务器和服务器到用户的认证服务。 Kerberos采用传统加密算法（无公钥体制） 常用版本：Kerberos Version4和Version5 (RFC1510)6. Kerberos的解决方案 在一个分布式的client/server体系机构中采用一个或 多个Kerberos服务器提供一个认证服务。 总体方案是提供一个可信第三方的认证服务。7. Kerberos系统满足的要求
3、安全。网络窃听者不能获得必要信息以假冒其 它用户；Kerberos应足够强壮以至于潜在的敌 人无法找到它的弱点连接。 可靠。Kerberos应高度可靠，并且应借助于一 个分布式服务器体系结构，使得一个系统能够 备份另一个系统。 透明。理想情况下，用户除了要求输入口令以 外应感觉不到认证的发生。 可伸缩。系统应能够支持大数量的客户和服务 器8. Kerberos Version4 引入一个信任的第三方认证服务，采用一个基 于Needham & Schroeder协议。 采用DES，精心设计协议，提供认证服务。9.一个简单的认证对话 引入认证服务器(AS)，它知道所有用户的口令 并将它们存储在一个
4、中央数据库中。另外，AS 与每一个服务器共有一个唯一的保密密钥。这 些密钥已经通过物理上或以更安全的手段分发考虑以下假定的对话：(1) C AS: IDC | PC | IDV (2) AS C: Ticket (3) C V : IDC | TicketTicket = EKVIDC | ADC | IDVIDV: identifier of V PC: password of user on C ADC: network address of C KV: AS与V共有的保密密钥CVAS(1)(2)(3)ADC防止何种攻击？考虑以下假定的对话：(1) C AS: IDC | PC | IDV
5、 (2) AS C: Ticket (3) C V : IDC | TicketTicket = EKVIDC | ADC | IDVIDV: identifier of V PC: password of user on C ADC: network address of C KV: AS与V共有的保密密钥CVAS(1)(2)(3)ADC防止何种攻击？其中：C : clientAS : Authentication ServerV : serverIDC: identifier of user on C 10.上述对话存在的问题 两个主要问题 希望用户输入口令的次数最少。 口令以明文传送会被
6、窃听。 解决办法 票据重用（ticket reusable） 票据需可服务器（ticket-granting server，TGS ）改进后的假想的对话：用户登录的每次对话: (1) C AS : IDC | IDtgs (2) AS C : EKCTickettgs每种服务类型一次： (3) C TGS : IDC | IDv | Tickettgs (4) TGS C : TicketV每种服务会话一次： (5) C V : IDC | TicketVTickettgs = EKtgsIDC|ADC|IDtgs|TS1|Lifetime1 TicketV = EKVIDC|ADC|IDV|
7、TS2|Lifetime2 CVAS(1)(2)(3)TGS(4)(5)Kerberos11.方案的详细描述 用户向AS请求代表该用户的票据许可票据。 AS发回加密的票据，密钥由口令导出(Why？) 票据许可票据包含用户ID、网络地址、TGS的 ID、时戳与生存期(Why?)。 用户请求服务许可票据。 TGS验证，如通过则发服务许可票据。 用户使用服务许可票据请求服务。 改进方案仍存在的问题与TGS相关的生存期问题； 太长则？太短则？如何应付票据的过期使 用？ 需要服务器向客户进行认证其本身； 假的服务器12. Kerberos V4 的认证对话 解决方案会话密钥（session key）AS
8、用安全方式向用户和TGS各自提供一块秘密 信息，然后用户也以安全方式向TGS出示该秘密来证 明自己的身份。这个秘密就是会话密钥13.Kerberos V4报文交换总结（1） 认证服务交换：获得票据许可票据 (1) C AS : IDC | IDtgs | TS1 (2) AS C : EKCKc,tgs | IDtgs | TS2 | Lifetime2 | Tickettgs Tickettgs = EKtgs Kc,tgs | IDC | ADC | IDtgs | TS2 | Lifetime2Kerberos V4报文交换总结（2） 票据许可服务交换：获得服务许可票据(3) C TGS
9、 : IDV | Tickettgs | Authenticatorc(4) TGS C : EKc,tgsKc,v | IDV | TS4 | TicketvTickettgs = EKtgsKc,tgs| IDC| ADC| IDtgs | TS2 | Lifetime2Ticketv = EKVKc,v|IDC|ADC| IDv|TS4|Lifetime4Authenticatorc = EKc,tgsIDc|ADc|TS3Kerberos V4报文交换总结（3） 客户/服务器认证交换：获得服务(5) C V : Ticketv | Authenticatorc(6) V C : EKc
10、,vTS5+1 ( for mutual authentication)Ticketv = EKVKc,v|IDc|ADc|IDv|TS4|Lifetime4Authenticatorc = EKc,vIDc|ADc|TS5 14. 公开公证或证书机构 可信的离线服务器 server 有个公开的公钥 server 对每个用户签名公钥证书 利用公钥加密 15. 要素与基本原理(a) 认证服务交换 Message(1)Client 请求 ticket-granting ticketIDC :告诉AS本client端的用户标识；IDtgs :告诉AS用户请求访问TGS；TS1 :让AS验证clien
11、t端的时钟是与AS的时钟同步的；Message(2)AS返回ticket-granting ticketEKC :基于用户口令的加密，使得AS和client可以验证口令， 并保护Message(2)。Kc,tgs :session key的副本，由AS产生，client可用于在AS与 client 之间信息的安全交换，而不必共用一个永久的key。IDtgs :确认这个ticket是为TGS制作的。TS2 :告诉client该ticket签发的时间。Lifetime2:告诉client该ticket的有效期；Tickettgs:client用来访问TGS的ticket。16. 基本原理(续)(b
12、) 票据许可服务交换 Message(3)client 请求service-granting ticketIDv:告诉TGS用户要访问服务器V；Tickettgs :向TGS证实该用户已被AS认证； Authenticatorc:由client生成，用于验证ticket； Message(4)TGS返回service-granting ticketEKc,tgs :仅由C和TGS共享的密钥；用以保护Message(4)；Kc,tgs: session key的副本，由TGS生成，供client和server之间 信息的安全交换，而无须共用一个永久密钥。IDv :确认该ticket是为serve
13、r V签发的；TS4 : 告诉client该ticket签发的时间；TicketV :client用以访问服务器V的ticket；Tickettgs:可重用，从而用户不必重新输入口令；EKtgs :ticket用只有AS和TGS才知道的密钥加密，以预防篡改；Kc,tgs :TGS可用的session key副本，用于解密 authenticator,从而 认证ticket；IDc : 指明该ticket的正确主人；17 基本原理客户/服务器鉴别交换:Message(5)client 请求服务Ticketv :向服务器证实该用户已被AS认证；Authenticatorc:由客户生成，用于验证ti
14、cket有效； Message(6)客户对服务器的可选认证Ekc,v :使C确认报文来自V；TS51： 使C确信这不使报文重放；TicketV :client用以访问服务器V的ticket； EKv : 用只有AS和TGS才知道的密钥加密的票据，以预防篡改；Kc,v: 用户的会话密钥副本；IDc ： 票据的合法用户；ADc： 防止非法使用；IDv: 使服务器确信解密正确；18.Kerberos领域和多个域服务 一个完整的Kerberos环境（域）包括一个 Kerberos服务器，一组工作站，和一组应用服 务器，满足下列要求：Kerberos服务器必须在其数据库中拥有所有 参与用户的ID(UID
15、)和口令散列表。所有用 户均在Kerberos服务器上注册。Kerberos服务器必须与每一个服务器之间共 享一个保密密钥。所有服务器均在Kerberos 服务器上注册。19.不同域间的鉴别机制 条件： 每一个辖区的Kerberos 服务器与其它辖区内 的Kerberos服务器之间共享一个保密密钥。两 个Kerberos服务器互相注册。20.获得另一领域中的认证服务 分三步骤：（1）获得本地TGS的访问权；（2）请求一张远程TGS的票据许可票据；（3）向远程TGS申请其领域内的服务许可票据细节描述： (1) C AS : IDC | IDtgs | TS1 (2) AS C : EKCKc,tgs | IDtgs | TS2 | Lifetime2 | Tickettgs (3) C TGS:IDtgsrem | Tickettgs | Authenticatorc (4) TGS C: EKc,tgsKc,tgsrem | IDtgsrem | TS4 | Tickettgsrem (5) C TGSrem: IDvrem | Tickettgs
