Modul 8 Kerberos. Prof. Dr. Martin Leischner Netzwerksysteme und TK. Hochschule Bonn-Rhein-Sieg

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1 Modul 8 Kerberos Auch den Kerberos sah ich, mit bissigen Zähnen bewaffnet Böse rollt er die Augen, den Schlund des Hades bewachend. Wagt es einer der Toten an ihm vorbei sich zu schleichen, So schlägt er die Zähne tief und schmerzhaft ins Fleisch der Entfliehenden Und schleppt sie zurück unter Qualen, Der böse, der bissige Wächter. M. Leischner Sicherheit in Netzen Folie 1

2 Steckbrief Kerberos Woher kommt der Name "Kerberos" aus der griechischen Mythologie - dreiköpfiger Hund, der den Eingang des Hades bewacht. Wagt es einer der Toten an ihm vorbei sich zu schleichen, So schlägt er die Zähne tief und schmerzhaft ins Fleisch der Entfliehenden (Odysseus) Für das System Kerberos stehen die drei Köpfe für AAA. Welche Problemstellung liegt Kerberos zugrunde? Anwender möchten über ein offenes und unsicheres Netzwerk auf unterschiedliche, verteilte Netzressourcen bequem, sicher und flexibel zugreifen können. Die Sicherheitsanforderung führt zu Authentisierung Authorisierung Accounting Die Bequemlichkeitsanforderung führt zum Single-Sign-On Die Flexibilität führt zur Transparenz der Autorisierung gegenüber den Ressourcen M. Leischner Sicherheit in Netzen Folie 2

3 Steckbrief Kerberos Was ist Kerberos? Ein zentraler, auf symmetrischer Verschlüsselung basierender Authentisierungsdienst, der den Nutzern von jedem Rechner einen bequemen, sicheren und flexibelen Zugriff auf Netzressourcen gestattet. Wer hat Kerberos entwickelt und wann? Massachusetts Institute of Technology (MIT), Mitte der 1980er Jahre. ( Wie lässt sich das Schlüsselmanagement von Kerberos grob skizzieren? Zentraler Schlüsselserver, auf dem die verwendeten symmetrischen Schlüssel hinterlegt sind. Authentisierung der Benutzer über Passwort. Berechtigungen haben nur begrenzt Gültigkeit. M. Leischner Sicherheit in Netzen Folie 3

4 Steckbrief Kerberos: Zentraler Schlüsselserver Kerberos ist ein zentraler Schlüsselserver. Wichtige Themen hierzu: Schlüsselmanagement, Erzeugung des Schlüsselmaterials Sicherheit Skalierbarkeit Verfügbarkeit Einbindung der Ressourcen Benutzerauthentifizierung Kerberos-Versionen: Version 1 bis 3 nur MIT intern 1987: Version 4 (enthält Schwächen, ist die konzeptionelle Basis für die nachfolgenden Versionen 1990: Version 5 (flexibler, schließt Sicherheitslücken) RFC The Kerberos Network Authentication Service (V5), Juli 2005 RFC Public Key Cryptography for Initial Authentication in Kerberos (PKINIT), Juni 2006 M. Leischner Sicherheit in Netzen Folie 4

5 Strukturierung der Problemstellung Szenario: Inanspruchnahme von Diensten in der Hochschule. Schlüsselfragen: Beispiele von Diensten an der Hochschule? Wie ist der Zugriff auf diese Dienste organisiert? Wie wird die Sicherheit gewährleistet? Strukturierung der Aufgabe "Autorisierung zur Inanspruchnahme von Diensten" 1. Authentifizierung: Feststellung der Identität und Bestätigung der Identität als Voraussetzung um die Inanspruchahme von Diensten zu beantragen Beispiel: Studentenausweis (Kerberos: TGT = Ticket-Granting-Ticket) 2. Berechtigungsschein zur Inanspruchnahme weiterer Dienste Beispiel: Erwerb einer Kopierkarte für Hochschulkopierer (Kerberos: SGT = Service-Granting-Ticket) 3. Inanspruchnahme des Dienstes mittels der Kopierkarte M. Leischner Sicherheit in Netzen Folie 5

6 Kerberos-Architektur Client 1. TGT erwerben Authentication Service (AS) 3. Service abrufen Netzlogin Netz- Ressource Kerberos (KDC) M. Leischner Sicherheit in Netzen Folie 6

7 Kerberos: Akkreditierung Authentication Center (AS) DB Ticket Granting Service Kerberos (KDC) Benutzernamen + Schlüssel Servernamen + Passworte + (Autorisierungsinformation) Benutzer und deren Schlüssel (die auf Passwörter basieren) werden dem AS bekannt gemacht = Akkreditierung TGS und dessen geheimer Schlüssel werden ebenfalls beim AS akkreditiert Server (=Netz-Ressourcen) und deren geheime Schlüssel werden dem TGS bekannt gemacht Es kann mehrere TGS geben Da KDC und TGS auf eine gemeinsame DB zugreifen, werden KDC und TGSs meist auf einem Rechner installiert. M. Leischner Sicherheit in Netzen Folie 7

8 Kerberos-Architektur - TGT erwerben Client (Name_Client, Name_TGS, Time1_Client) Authentication Service (AS) Key_TGS Key_Client_AS Server Kerberos (KDC) M. Leischner Sicherheit in Netzen Folie 8

9 Kerberos-Architektur - TGT erwerben Key_Client= Hash(Passwort) Key_Client_TGS Client Mit Kerberos-Passwort kann Client den Schlüssel Key_Client_AS berechnen. { Key_Client_TGS, Name_TGS, Time_AS, Lifetime_TGT, TGT }Key_Client_AS Authentication Service (AS) Key_TGS Key_Client_AS Session_Key, der vom KDC aus Passwort des Clients erzeugt wurde Server TGT= { Key_Client_TGS, Name_Client, Adr_Client, TGS, Time_AS, LifetimeTicket_TGT } Key_AS_TGS Kerberos (KDC) M. Leischner Sicherheit in Netzen Folie 9

10 Offline-Password-Guessing-Angriff Vorgehen: Anstoßen eines Authentication-Service-Requests für einen Benutzer Entschlüsselung der erhaltenen Nachricht durch Passwortraten Überprüfung der Entschlüsselung auf Plausibilität Fragen: Worauf genau basiert dieser Angriff? Wie könnte ihn der Benutzer verhindern? Wie könnte dieser Angriff entschärft werden. ( Kerberos Version 5) Antwort: Client sendete im Authentication-Service-Request einen mit Key_Client_AS verschlüsselt Zeitstempel AS-Server antwortet nur, wenn Zeitstempel korrekt entschlüsselt werden kann. M. Leischner Sicherheit in Netzen Folie 10

11 Kerberos-Architektur - SGT erwerben Key_Client_TGS Client Authentication Service (AS) Key_TGS Key_Client_AS Server (Name_Server, TGT, Authenticator) Authenticator = {Name_Client, Adr_Client, Time2_Client} Key_Client_TGS 1. TGS entschlüsselt TGT, 2. entnimmt Key_Client_TGS 3. entschlüsselt damit Authenticator 4. Überprüft Zeitstempel 5. Überprüft Service-Autorisierung von Client Key_Client_TGS Kerberos (KDC) M. Leischner Sicherheit in Netzen Folie 11

12 Kerberos-Architektur - SGT erwerben 1. Client entschlüsselt SGT 2. entnimmt Key_Client_Server 3. erzeugt neuen Authenticator Key_Client_Server Key_Client_TGS Client Authentication Service (AS) Key_TGS Key_Client_AS { Key_Client_Server, Name_Server, Time_TGS, SGT, } Key_Client_TGS Server SGT = {Key_Client_Server, Name_Client, Adr_Client, Time_AS, LifetimeTicket_SGT } Kerberos (KDC) Key_Client_TGS M. Leischner Sicherheit in Netzen Folie 12

13 Kerberos-Architektur Authentifizierung vor Service Key_Client_Server Key_Client_TGS Client Authentication Service (AS) Key_TGS Key_Client_AS (SGT, Authenticator_ SGT) Key_Client_Server Server Authenticator_SGT = {Name_Client, Adr_Client, Time3_Client} Key_Client_Server 1. Server entschlüsselt SGT mit vorhandenem Schlüssel, SGT = {Key_Client_Server, Name_Client, 2. entnimmt Key_Client_Server Adr_Client, Kerberos 3. überprüft Authenticator Time_AS, 4. damit ist der Client gegenüber LifetimeTicket_SGT Server authentifiziert } M. Leischner Sicherheit in Netzen Folie 13 Key_Client_TGS

14 Kerberos-Architektur Authentifizierung vor Service Key_Client_TGS Client 1. Client entschlüsselt Nachricht 2. überprüft Time3_Client+1 3. wenn o.k., dann Server zertifiziert, da er nachgewiesen hat, dass er SGT entschlüsseln konnte, was Voraussetzung ist, um den Authenticator_SGT, der Time3_Client enthält, zu entschlüsseln SGT = {Key_Client_Server, Name_Client, Adr_Client, Time_KDC, LifetimeTicket_SGT } Authentication Service (AS) {Time3_Client+1} Key_Client_Server Authenticator_SGT = {Name_Client, Adr_Client, Time3_Client} Key_Client_Server Key_TGS Key_Client_AS Key_Client_Server Server Key_Client_TGS Kerberos (KDC) M. Leischner Sicherheit in Netzen Folie 14

15 Schwächen von Kerberos V4 Sicherheitsmängel Replay-Attacken bei Service-Granting-Tickets Passwort-Angriffe (begünstigt, da Antwort mit chiffrierter Nachricht auf erste Klartextnachricht) DES ist fix vorgegeben technische Mängel doppelte Verschlüsselung des TGT starrer Aufbau der Kerberos-PDUs nur auf IPv4 basierend maximale Gültigkeit von Tickets ist 21 Stunden Fehlende Delegierung mangelnde Skalierbarkeit bei domänenübergreifender Authentisierung. (Da bei weiteren TG-Servern paarweise Vertrauensbeziehungen aufzubauen sind) M. Leischner Sicherheit in Netzen Folie 15

16 Kerberos Realm ein Kerberos Environment besteht aus: einem Kerberos server (KDC + TGS) Anzahl von Clients, die beim Key Distribution Center registriert sind Anwendungsserver, die Schlüssel mit dem Key Distribution Center Schlüssel ausgetauscht haben dieses Environment wird Realm (Königreich) genannt typischerweise eine Verwaltungsdomäne ("Administrative Domain") falls in einer verteilten Umgebung mehrere Realms existieren, müssen die zugehörigen Key Distribution Center paarweise Schlüssel austauschen d.h. N Realms benötigt N * (N-1) / 2 sichere interrealm-schlüssel Kerberos V5: besser skalierbare Cross Realm -Authentifikation Kerberos V5: authentication forwarding (Zugriff auf einen anderen Server im Auftrag eines Clients) M. Leischner Sicherheit in Netzen Folie 16

17 Inter-realm authentication Realm B Key Distribution Center (KDC) Kerberos Key Distribution Center (KDC) Server 3. Service Ticket erwerben Kerberos Client Realm A M. Leischner Sicherheit in Netzen Folie 17

18 Ende M. Leischner Sicherheit in Netzen Folie 18

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