Инфраструктуры открытых ключей - Ольга Полянская

Рассмотрим более подробно аутентификацию в системе Kerberos (рис. 2.4), которая выполняется за четыре шага:

1 получение пользователем билета TGT на билеты;

2 получение пользователем билета на доступ к серверу ;

3 аутентификация пользователя сервером;

4 аутентификация сервера пользователем.

Получение пользователем билета TGT на билеты

В начале сеанса регистрации пользователь обращается к сервису аутентификации (Authentication Service - AS) Kerberos за получением билета TGT для ЦРК. Обмен сообщениями с сервисом AS не требует от пользователя А подтверждения своей идентичности. Обмен состоит из двух сообщений: запроса от А и ответа сервиса AS. Запрос содержит просто имя пользователя А, а ответ сервиса AS - сеансовый ключ регистрации SA и билет TGT, зашифрованные секретным ключом КA пользователя А. Обычно ключ КA извлекается из пароля пользователя А, что позволяет пользователю не запоминать двоичный симметричный ключ и обращаться к Kerberos с любой рабочей станции. Билет TGT содержит сеансовый ключ SA, имя пользователя А и срок действия билета, зашифрованные вместе секретным ключом ЦРК - КК. В дальнейшем при шифровании сообщений для пользователя А вместо секретного ключа КA ЦРК использует сеансовый ключ SA.

Получение пользователем билета на доступ к серверу

Когда пользователь А желает получить доступ к серверу, в своем сообщении он отправляет в ЦРК билет TGT, запрос на билет для доступа к серверу и аутентификатор. Это сообщение имеет следующий формат: "имя А", "имя B", TGT: КК ["имя А", SA, срок действия], SA [время] и называется запросом пользователя на доступ к серверу. Аутентификатор доказывает ЦРК, что пользователь А знает сеансовый ключ SA. Аутентификатор состоит из текущего значения даты и времени, зашифрованного сеансовым ключом. Шифрование защищает от возможного перехвата сторонним пользователем С билета TGT из ответа ЦРК пользователю А. Указание текущих значений даты и времени в аутентификаторе требует синхронизации компьютерных часов пользователя А и ЦРК. ЦРК может допускать некоторый разброс времени (обычно 5 мин.). На практике для поддержки синхронизации часов используется протокол синхронизации времени типа Simple Network Time Protocol (SNTP).

ЦРК получает запрос пользователя А на доступ к серверу В и готовит ответ. При помощи ключа КК ЦРК расшифровывает билет TGT из запроса, восстанавливает сеансовый ключ SA и проверяет срок действия билета TGT. Если билет TGT - действующий, то ЦРК генерирует ключ для пользователя А и сервера В - KAB и формирует билет. Билет шифруется секретным ключом сервера В - KB и содержит ключ KAB, имя пользователя А и срок действия. В ответе ЦРК указываются имя сервера В и ключ KAB, зашифрованные сеансовым ключом SA, ответ имеет следующий формат: SA ["имя В", KAB, TICKET: KB ["имя А", KAB, срок действия]]. Получив ответ от ЦРК, пользователь А расшифровывает его при помощи сеансового ключа SA.

Аутентификация пользователя сервером

Пользователь А отправляет на сервер В запрос, состоящий из билета, который был прислан в ответе ЦРК, и аутентификатора, который содержит текущее значение даты и времени, зашифрованное ключом KAB ( KAB - сеансовый ключ для пользователя А и сервера В, здесь опять необходима синхронизация компьютерных часов пользователя А и сервера В ).

Сервер В получает запрос пользователя А - TICKET: KB ["имя А", KAB, срок действия], KAB [время] - и готовит ответ. Сервер расшифровывает билет своим секретным ключом KB, обнаруживая ключ KAB, имя пользователя А и срок действия билета; при этом предполагается, что ЦРК разделил ключ KAB только со стороной, названной в билете пользователем А. Если после расшифрования аутентификатора при помощи ключа KAB получено значение даты и времени, близкое к значению текущего времени (в интервале 5 мин.), то это означает, что шифрование мог выполнить только пользователь А. Таким образом, сервер аутентифицирует пользователя.

Для того чтобы гарантировать, что сторонний пользователь С не сможет воспроизвести легитимный запрос пользователя А, сервер должен проверить аутентификаторы, которые он обрабатывал в течение ограниченного промежутка времени, когда происходил сеанс связи с А. В этот интервал времени имя пользователя не должно быть связано с одним и тем же аутентификатором более одного раза.

Аутентификация сервера пользователем

Для того чтобы пользователь А, в свою очередь, мог аутентифицировать сервер, сервер В увеличивает на единицу значение времени из запроса пользователя А и вновь шифрует его при помощи ключа KAB. Этот шифртекст и является ответом сервера: KAB [время+1]. Пользователь А получает ответ сервера и расшифровывает его ключом KAB. Пользователь А полагается на то, что ЦРК разделил ключ только с тем сервером, для доступа к которому пользователь А запрашивал билет. Если в результате расшифрования ответа сервера В при помощи ключа KAB получается исходное значение даты и времени, увеличенное на единицу, то это означает, что только сервер В мог выполнить это шифрование. Когда взаимная аутентификация завершена, сеансовый ключ может использоваться для обеспечения конфиденциальности или целостности сообщений, которыми обмениваются пользователь А и сервер В.

Система Kerberos - это мощный механизм, поддерживающий взаимную аутентификацию и аутентификацию пользователя на многих удаленных серверах. Пользователь может аутентифицировать себя в открытой сети или проверить идентичность удаленного сервера при помощи того же самого механизма, который используется для подтверждения его собственной идентичности [81].

К сожалению, ЦРК системы Kerberos представляет собой очень привлекательную цель для нападения. Успешная атака на ЦРК создает катастрофические проблемы. Если злоумышленник получает секретный ключ ЦРК, то одновременно получает возможность выдавать себя за любого пользователя. При обнаружении компрометации ЦРК должна быть проделана колоссальная работа по смене всех секретных ключей. И если системные администраторы могут легко изменить секретные ключи серверов, местонахождение которых им известно, то поиск каждого пользователя, чтобы он сформировал новый пароль (на основе которого затем будет сформирован секретный ключ), может потребовать значительных усилий. Для этого случая предлагает решение криптография с открытыми ключами.

Инициализация открытых ключей Kerberos

Инициализация открытых ключей Kerberos (Kerberos Public Key Initialization - PKIINIT) вносит изменения в процедуру начального обмена с ЦРК, а все остальное оставляет без изменений [70]. В своем запросе пользователь А отправляет сертификат ключа подписи и подписанный открытый ключ. Сертификат ключа подписи пользователя А содержит имя А и открытый ключ, используемый для проверки подлинности цифровых подписей, сгенерированных пользователем А. Открытый ключ будет использоваться для управления ключами; он может быть либо ключом транспортировки ключей ( открытый ключ RSA ) либо ключом согласования ключей ( открытый ключ Диффи-Хэллмана). ЦРК проверяет цифровую подпись, чтобы гарантировать, что открытый ключ принадлежит пользователю А. Проверив его один раз, ЦРК использует этот открытый ключ для подписания сеансового ключа.