Основные понятия

Проблема аутентификации пользователя заключается в необходимости проверки того факта, что он является тем, за кого себя выдает. Наука знает множество различных способов проверки подлинности личности, которые упрощенно можно разделить на две группы:

•  проверка личности на факт соответствия некоторым индивидуальным характеристикам человека (проверка отпечатков пальцев, снимков радужки глаза, код ДНК и т. д.). Для применения этой группы методов аутентификации необходимо задействовать специальное оборудование;
•  проверка личности на факт знания некоторого секрета (пароли, цифровые комбинации и последовательности). В данном случае под секретом понимается некая символьная или цифровая последовательность, факт знания которой позволяет судить о подлинности пользователя. Указанные методы аутентификации наиболее просты в технологическом исполнении. Именно эти методы получили широкое распространение в современных операционных системах. Протокол аутентификации Kerberos также относится к этой группе методов.

При реализации метода аутентификации, базирующегося на проверке факта знания некоторого секрета, необходимо решить следующие вопросы:

•  каким образом клиент будет получать информацию о секрете?
•  каким образом клиент будет предоставлять серверу аутентификации информацию о своих полномочиях?
•  каким образом клиент будет проверять полномочия сервера?
•  каким образом сервер сможет убедиться в том, что полномочия, предоставленные клиентом, подлинные?
•  каким образом будет обеспечиваться безопасность взаимодействия сервера и клиента в ходе проверки полномочий?
•  каким образом будет исключаться возможность использования перехваченных пакетов?

В процедуре аутентификации участвуют три стороны;

•  клиент, запрашивающий соединение и предоставляющий сведения о своих полномочиях. В качестве клиента может рассматриваться любой субъект системы безопасности. Клиент может подключаться к неограниченному числу различных серверов, используя для аутентификации один "секрет";
•  сервер, предоставляющий доступ к ресурсу и проверяющий полномочия клиента. К серверу может подключаться неограниченное количество клиентов, каждый из которых предоставляет информацию о собственном "секрете";
•  сервер, хранящий информацию о секретах всех клиентов. В терминологии Kerberos этот сервер получил название Центра распределения ключей (Key Distribution Center, KDC). Центр распределения ключей берет на себя роль посредника между серверами и их клиентами. Каждое подключение должно иметь уникальный секрет, поскольку к любому серверу может обращаться произвольное число пользователей. Центр распределения ключей решает эту задачу, обеспечивая каждое подобное подключение собственным уникальным секретом, известным только клиенту и серверу.

Протокол Kerberos представляет собой набор методов идентификации и проверки истинности партнеров по обмену информацией (рабочих станций, пользователей или серверов) в открытой (незащищенной) сети. Процесс идентификации не зависит от аутентификации, выполняемой сетевой операционной системой, не основывается в принятии решений на адресах хостов и не предполагает обязательную организацию физической безопасности всех хостов сети. Кроме того, допускается, что пакеты информации, передаваемые по сети, могут быть изменены, прочитаны и переданы в любой момент времени.
Следует, однако, отметить, что большинство приложений использует функции протокола Kerberos только при создании сеансов передачи потоков информации. При этом предполагается, что последующее несанкционированное разрушение потока данных невозможно. Поэтому применяется прямое доверие, основанное на адресе хоста. Kerberos выполняет аутентификацию как доверенная служба третьей стороны, используя шифрование с помощью общего секретного ключа (shared secret key).
Аутентификация выполняется следующим образом:
1. Клиент посылает запрос серверу аутентификации (Authentication Server, AS) на информацию, однозначно идентифицирующую некоторый нужный клиенту сервер.
2. Сервер AS передает требуемую информацию, зашифрованную с помощью известного пользователю ключа. Переданная информация состоит из билета сервера и временного ключа, предназначенного для шифрования (часто называемого ключом сеанса).
3. Клиент пересылает серверу билет, содержащий идентификатор клиента и ключ сеанса, зашифрованные с помощью ключа, известного серверу.
4. Теперь ключ сеанса известен и клиенту, и серверу. Он может быть использован для аутентификации клиента, а также для аутентификации сервера. Ключ сеанса можно применять для шифрования передаваемой в сеансе информации или для взаимного обмена ключами подсеанса, предназначенными для шифрования последующей передаваемой информации.
Протокол Kerberos функционирует на одном или нескольких серверах аутентификации, работающих на физически защищенном хосте. Серверы аутентификации ведут базы данных партнеров по обмену информацией в сети (пользователей, серверов и т. д.) и их секретных ключей. Программный код, обеспечивающий функционирование самого протокола и шифрование данных, находится в специальных библиотеках. Для того чтобы выполнять аутентификацию Kerberos для своих транзакций, приложения должны сделать несколько обращений к библиотекам Kerberos. Процесс аутентификации состоит из обмена необходимыми сообщениями с сервером аутентификации Kerberos.
Протокол Kerberos состоит из нескольких субпротоколов (или протоколов обмена сообщениями). Существует два метода, которыми клиент может запросить у сервера Kerberos информацию, идентифицирующую определенный сервер. Первый способ предполагает, что клиент посылает AS простой текстовый запрос билета для конкретного сервера, а в ответ получает данные, зашифрованные с помощью своего секретного ключа. Как правило, в данном случае клиент посылает запрос на билет, позволяющий получить билет (Ticket Granting Ticket, TGT), который в дальнейшем используется для работы с выдающим билеты сервером (Ticket Granting Server, TGS). Второй способ предполагает, что клиент посылает TGT-билеты на TGS-сервер так же, как будто он обменивается информацией с другим сервером приложений, требующим аутентификации Kerberos.
Информация, идентифицирующая сервер, может быть использована для идентификации партнеров по транзакции, что позволит гарантировать целостность передаваемых между ними сообщений или сохранить в секрете передаваемую информацию.
Для идентификации партнеров по транзакции клиент посылает билет на сервер. Поскольку посылаемый билет "открыт" (некоторые его части зашифрованы, но они не помешают выполнить посылку копии) и может быть перехвачен и использован злоумышленником, для подтверждения истинности партнера, пославшего билет, передается дополнительная информация, называемая аутентификатором. Она зашифрована с помощью ключа сеанса и содержит отсчет времени, подтверждающий, что сообщение было сгенерировано недавно и не является копией оригинальной посылки. Шифрование аутентификатора с помощью ключа сеанса доказывает, что информация была передана истинным партнером по обмену данными. Поскольку, кроме запрашивающего партнера и сервера, никто не знает ключ сеанса (он никогда не посылается по сети в открытом виде), с его помощью можно полностью гарантировать истинность партнера.
Целостность сообщений, которыми обмениваются партнеры, гарантируется с помощью ключа сеанса (передается в билете и содержится в информации идентификации партнера). Этот подход позволяет обнаружить атаки типа посылки злоумышленником перехваченной копии запроса и модификации потока данных. Это достигается генерированием и пересылкой контрольной суммы (хэш-функции) сообщения клиента, зашифрованной с помощью ключа сеанса. Безопасность и целостность сообщений, которыми обмениваются партнеры, может быть обеспечена шифрованием передаваемых данных с помощью ключа сеанса, передаваемого в билете и содержащегося в информации идентификации партнера.
Описанная выше аутентификация требует доступа на чтение к базе данных Kerberos. Однако иногда записи базы данных могут быть модифицированы. Это происходит, например, при добавлении новых партнеров по обмену информацией или при изменении секретного ключа партнера. Изменения базы данных выполняются с помощью специального протокола обмена между клиентом и сервером Kerberos, применяющимся и при поддержке нескольких копий баз данных Kerberos.
Для нормальной работы протокола Kerberos необходимо, чтобы каждый хост сети имел часы, которые были приблизительно синхронизированы с часами других хостов. Синхронизация необходима, чтобы было легче обнаружить факт передачи копии заранее перехваченного сообщения. Степень приблизительности синхронизации может быть установлена индивидуально для каждого сервера. Сам протокол синхронизации серверов сети должен быть защищен от атак злоумышленников.