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16.9.Kerberos

Kerberos 是一种网络身份验证协议，最初由麻省理工学院（MIT）创建，旨在通过潜在的敌对网络安全地提供身份验证。Kerberos 协议使用强加密技术，使客户端和服务器能够证明其身份，而无需通过网络发送任何未加密的秘密。Kerberos 可以被描述为一种身份验证代理系统，也可以视为一种可信的第三方认证系统。在用户通过 Kerberos 进行身份验证后，他们的通信可以被加密，以确保隐私和数据完整性。

Kerberos 的唯一功能是提供对网络上用户和服务器的安全身份验证。它不提供授权或审计功能。建议将 Kerberos 与其他提供授权和审计服务的安全方法一起使用。

该协议的当前版本是第 5 版，描述于 RFC 4120 中。该协议有多个免费的实现，涵盖了广泛的操作系统。MIT 继续开发其 Kerberos 软件包。在美国，Kerberos 被作为加密产品广泛使用，并且历史上一直受到美国出口管制。在 FreeBSD 中，MITKerberos 作为 security/krb5 软件软件包和 Ports 可用。Heimdal Kerberos 实现是为了避免出口管制而在美国之外明确开发的。Heimdal Kerberos 发行版已包含在 FreeBSD 的基本安装中，另一个具有更多可配置选项的发行版可作为 security/heimdal 在 Ports 中使用。

在 Kerberos 中，用户和服务被称为“主体”（principals），它们包含在一个名为“领域”（realm）的管理分组中。一个典型的用户主体形式为 user@REALM（领域通常使用大写字母）。

本节提供了如何使用 FreeBSD 中包含的 Heimdal 发行版设置 Kerberos 的指南。

为了演示 Kerberos 安装，命名空间将如下所示：

  • DNS 域（区域）将为 example.org。

  • Kerberos 领域将为 EXAMPLE.ORG。

注意

在设置 Kerberos 时使用真实的域名，即使它仅在内部运行。这可以避免 DNS 问题并确保与其他 Kerberos 领域的互操作性

16.9.1. 设置 Heimdal KDC

密钥分发中心（KDC）是 Kerberos 提供的集中式身份验证服务，是系统中的“可信第三方”。它是发放 Kerberos 票证的计算机，客户端用它来进行服务器身份验证。由于 KDC 被所有其他计算机视为可信，因此它具有更高的安全性。应限制对 KDC 的直接访问。

虽然运行 KDC 需要的计算资源较少，但为了安全原因，建议使用仅作为 KDC 运行的专用机器。

首先，按如下方式安装 security/heimdal 软件包：

# pkg install heimdal

接下来，使用 sysrc 更新 /etc/rc.conf：

# sysrc kdc_enable=yes
# sysrc kadmind_enable=yes

接下来，按如下方式编辑 /etc/krb5.conf：

[libdefaults]
    default_realm = EXAMPLE.ORG
[realms]
    EXAMPLE.ORG = {
	kdc = kerberos.example.org
	admin_server = kerberos.example.org
    }
[domain_realm]
    .example.org = EXAMPLE.ORG

在这个例子中，KDC 将使用完全限定的主机名 kerberos.example.org。KDC 的主机名必须在 DNS 中是可解析的。

Kerberos 还可以使用 DNS 来定位 KDC，而不是在 /etc/krb5.conf 中使用 [realms] 部分。对于拥有自己 DNS 服务器的大型组织，上面的示例可以简化为：

[libdefaults]
      default_realm = EXAMPLE.ORG
[domain_realm]
    .example.org = EXAMPLE.ORG

并在 example.org 区域文件中包含以下行：

_kerberos._udp      IN  SRV     01 00 88 kerberos.example.org.
_kerberos._tcp      IN  SRV     01 00 88 kerberos.example.org.
_kpasswd._udp       IN  SRV     01 00 464 kerberos.example.org.
_kerberos-adm._tcp  IN  SRV     01 00 749 kerberos.example.org.
_kerberos           IN  TXT     EXAMPLE.ORG

注意

为了让客户端能够找到 Kerberos 服务，它们 必须 拥有完全配置的 /etc/krb5.conf，或者至少配置了 /etc/krb5.conf 和正确配置的 DNS 服务器。

接下来，创建包含所有主体（用户和主机）密钥的 Kerberos 数据库，这些密钥使用主密码进行加密。无需记住此密码，因为它将存储在 /var/heimdal/m-key 中；为了这个目的，使用一个 45 字符的随机密码是合理的。要创建主密钥，请运行 kstash 并输入密码：

# kstash

输出应类似于以下内容：

Master key: xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Verifying password - Master key: xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

创建主密钥后，应初始化数据库。Kerberos 管理工具 kadmin(8) 可以在 KDC 上直接对数据库操作，而无需使用 kadmind(8) 网络服务，使用 kadmin -l 运行。这解决了在数据库创建之前尝试连接到数据库的问题。在 kadmin 提示符下，使用 init 创建领域的初始数据库：

# kadmin -l
kadmin> init EXAMPLE.ORG
Realm max ticket life [unlimited]:

最后，在 kadmin 中使用 add 创建第一个主体。暂时保留主体的默认选项，因为这些选项稍后可以通过 modify 修改。输入 ? 可以查看可用的选项。

kadmin> add tillman

输出应类似于以下内容：

Max ticket life [unlimited]:
Max renewable life [unlimited]:
Principal expiration time [never]:
Password expiration time [never]:
Attributes []:
Password: xxxxxxxx
Verifying password - Password: xxxxxxxx

接下来，通过运行以下命令启动 KDC 服务：

# service kdc start
# service kadmind start

虽然此时不会有 Kerberos 守护进程在运行，但可以通过获取刚刚创建的主体的票证来确认 KDC 是否正常工作：

% kinit tillman

输出应类似于以下内容：

tillman@EXAMPLE.ORG's Password:

使用 klist 确认是否成功获取票证：

% klist

输出应类似于以下内容：

Credentials cache: FILE:/tmp/krb5cc_1001
	Principal: tillman@EXAMPLE.ORG

  Issued                Expires               Principal
Aug 27 15:37:58 2013  Aug 28 01:37:58 2013  krbtgt/EXAMPLE.ORG@EXAMPLE.ORG

测试完成后，可以销毁临时票证：

% kdestroy

16.9.2. 配置服务器以使用 Kerberos

配置服务器以使用 Kerberos 身份验证的第一步是确保 /etc/krb5.conf 文件正确配置。可以直接使用 KDC 中的版本，也可以在新系统上重新生成该文件。

接下来，在服务器上创建 /etc/krb5.keytab 文件。这是将服务“Kerberize”的关键步骤——它对应于生成一个在服务与 KDC 之间共享的密钥。该密钥是加密密钥，存储在一个“keytab”文件中。keytab 包含服务器的主机密钥，允许服务器和 KDC 验证彼此的身份。必须以安全的方式将其传输到服务器，因为如果密钥公开，服务器的安全性将被破坏。通常，keytab 是在管理员的受信机器上使用 kadmin 生成的，然后通过安全的方式传输到服务器，例如使用 scp(1)；如果与所需的安全策略一致，也可以直接在服务器上创建。非常重要的是，必须以安全的方式将 keytab 传输到服务器：如果密钥被其他方知道，该方可以冒充任何用户访问服务器！直接在服务器上使用 kadmin 很方便，因为 KDC 数据库中的主机主体条目也是通过 kadmin 创建的。

当然，kadmin 是一个 Kerberos 服务；需要 Kerberos 票证才能对网络服务进行身份验证，但为了确保运行 kadmin 的用户确实在场（并且他们的会话没有被劫持），kadmin 会提示输入密码以获取新票证。对 kadmin 服务进行身份验证的主体必须被允许使用 kadmin 接口，这在 /var/heimdal/kadmind.acl 中进行了指定。有关设计访问控制列表的详细信息，请参阅 info heimdal 中的“远程管理”部分。管理员也可以通过本地控制台或 ssh(1) 安全地连接到 KDC，并使用 kadmin -l 本地执行管理操作。

安装 /etc/krb5.conf 后，使用 add --random-key 在 kadmin 中添加服务器的主机主体到数据库，但这不会将主机主体密钥提取到 keytab 中。要生成 keytab，可以使用 ext 将服务器的主机主体密钥提取到其自己的 keytab 中：

# kadmin

输出应类似于以下内容：

kadmin> add --random-key host/myserver.example.org
Max ticket life [unlimited]:
Max renewable life [unlimited]:
Principal expiration time [never]:
Password expiration time [never]:
Attributes []:
kadmin> ext_keytab host/myserver.example.org
kadmin> exit

请注意，ext_keytab 默认将提取的密钥存储在 /etc/krb5.keytab 中。当在正在进行 Kerberize 操作的服务器上运行时，这样做是可以的，但如果在其他地方提取 keytab，则应使用 --keytab <path/to/file> 参数：

# kadmin

输出应类似于以下内容：

kadmin> ext_keytab --keytab=/tmp/example.keytab host/myserver.example.org
kadmin> exit

然后，可以通过 scp(1) 或可移动媒体将 keytab 安全地复制到服务器。务必指定一个非默认的 keytab 名称，以避免将不必要的密钥插入到系统的 keytab 中。

此时，服务器可以使用其共享密钥（存储在 krb5.keytab 中）读取来自 KDC 的加密消息。它现在准备启用使用 Kerberos 的服务。最常见的此类服务之一是 sshd(8)，它通过 GSS-API 支持 Kerberos。在 /etc/ssh/sshd_config 中，添加以下行：

GSSAPIAuthentication yes

更改此配置后，必须重启 sshd(8) 以使新配置生效：service sshd restart。

16.9.3. 配置客户端以使用 Kerberos

与服务器一样，客户端也需要在 /etc/krb5.conf 中进行配置。可以将该文件复制到客户端（以安全方式）或根据需要重新输入。

通过使用 kinit、klist 和 kdestroy 在客户端进行测试，以获取、显示并删除一个现有主体的票证。Kerberos 应用程序也应能够连接到启用 Kerberos 的服务器。如果这无法正常工作，但获取票证成功，则问题可能出在服务器，而非客户端或 KDC。对于 Kerberized 的 ssh(1)，默认情况下 GSS-API 是禁用的，因此可以使用 ssh -o GSSAPIAuthentication=yes <hostname> 来进行测试。

在测试 Kerberized 应用程序时，可以尝试使用 tcpdump 等数据包嗅探工具，以确认没有敏感信息以明文形式传输。

各种 Kerberos 客户端应用程序可供使用。随着一个桥接机制的出现，使得使用 SASL 进行身份验证的应用程序也能使用 GSS-API 机制，许多客户端应用程序都可以使用 Kerberos 进行身份验证，从 Jabber 客户端到 IMAP 客户端。

在一个域内，用户的 Kerberos 主体通常会映射到本地用户账户。有时，需要允许没有匹配 Kerberos 主体的本地用户账户访问。例如，tillman@EXAMPLE.ORG 可能需要访问本地用户账户 webdevelopers。其他主体也可能需要访问该本地账户。

.k5login 和 .k5users 文件可以放在用户的主目录中，用来解决这个问题。例如，如果以下的 .k5login 文件放在 webdevelopers 用户的主目录中，列出的两个主体将可以访问该账户，而无需共享密码：

tillman@example.org
jdoe@example.org

有关 .k5users 的更多信息，请参阅 ksu(1)。

16.9.4. MIT 和 Heimdal 的差异

MIT 和 Heimdal 实现之间的主要区别在于 kadmin 有一组不同的命令，并使用不同的协议。如果 KDC 是 MIT 版本的，则不能使用 Heimdal 版本的 kadmin 远程管理 KDC，反之亦然。

客户端应用程序在执行相同任务时，可能会使用略有不同的命令行选项。建议参考 http://web.mit.edu/Kerberos/www/ 中的说明。注意路径问题：MIT Port 默认安装到 /usr/local/，如果 PATH 列出系统目录在前，FreeBSD 系统应用程序将代替 MIT 版本运行。

当在 FreeBSD 上使用 MIT Kerberos 作为 KDC 时，请执行以下命令，将所需的配置添加到 /etc/rc.conf 中：

# sysrc kdc_program="/usr/local/sbin/krb5kdc"
# sysrc kadmind_program="/usr/local/sbin/kadmind"
# sysrc kdc_flags=""
# sysrc kdc_enable="YES"
# sysrc kadmind_enable="YES"

16.9.5. Kerberos 配置技巧、窍门与故障排除

在配置和故障排除 Kerberos 时，请牢记以下几点：

  • 使用 Heimdal 或 MITKerberos 的 Port 时，确保 PATH 列表中的客户端应用程序版本优先于系统版本。

  • 如果领域中的所有计算机的时间设置不同步，身份验证可能会失败。“使用 NTP 进行时钟同步” 介绍了如何使用 NTP 同步时钟。

  • 如果更改了主机名，则必须更改 host/ 主体并更新 keytab。对于像 Apache 的 www/mod_auth_kerb 使用的 HTTP/ 主体等特殊 keytab 条目也适用此规则。

  • 领域中的所有主机必须能够在 DNS 中进行正向和反向解析，或者至少存在于 /etc/hosts 中。CNAME 记录可以使用，但 A 和 PTR 记录必须正确并已设置。无法解析主机时，错误信息并不直观：Kerberos5 拒绝认证，因为读取请求失败：未找到密钥表条目。

  • 一些作为客户端连接到 KDC 的操作系统未将 ksu 的权限设置为 setuid root。这意味着 ksu 无法正常工作。这是权限问题，而不是 KDC 错误。

  • 使用 MITKerberos 时，要允许主体的票证生命周期超过默认的十小时生命周期，请在 kadmin(8) 提示符下使用 modify_principal 修改相关主体和 krbtgt 主体的 maxlife。然后，主体可以使用 kinit -l 请求具有更长生命周期的票证。

  • 在 KDC 上运行数据包嗅探器来辅助故障排除时，运行 kinit 从工作站启动，Ticket Granting Ticket (TGT) 会立即发送，甚至在输入密码之前。这是因为 Kerberos 服务器会自由地向任何未授权的请求发送 TGT。然而，每个 TGT 都会使用从用户密码派生的密钥加密。当用户输入密码时，密码并不会发送到 KDC，而是用于解密 kinit 已经获取的 TGT。如果解密过程导致有效票证和有效时间戳，则说明用户拥有有效的 Kerberos 凭据。这些凭据包括用于建立与 Kerberos 服务器之间安全通信的会话密钥，以及实际的 TGT，该 TGT 使用 Kerberos 服务器自身的密钥加密。第二层加密允许 Kerberos 服务器验证每个 TGT 的真实性。

  • 主机主体可以有更长的票证生命周期。如果用户主体的生命周期为一周，但连接的主机的生命周期为九小时，则用户缓存将包含过期的主机主体，票证缓存将无法按预期工作。

  • 设置 krb5.dict 以防止使用特定坏密码（如 kadmind(8) 中所述）时，请记住它仅适用于已分配密码策略的主体。krb5.dict 中使用的格式为每行一个字符串。创建指向 /usr/share/dict/words 的符号链接可能会有所帮助。

16.9.6. 缓解 Kerberos 限制

由于 Kerberos 是一种“全有或全无”的方法，网络上的每个启用的服务必须要么修改以与 Kerberos 一起工作，要么采取其他措施来防止网络攻击。这是为了防止用户凭证被窃取并被重新使用。一个例子是，当所有远程 shell 启用了 Kerberos，但非 Kerberized 的 POP3 邮件服务器仍以明文发送密码。

KDC 是单点故障。根据设计，KDC 必须像其主密码数据库一样安全。KDC 上不应该运行任何其他服务，并且应该物理上保持安全。危险性很高，因为 Kerberos 将所有密码加密存储，并使用相同的主密钥，而该密钥作为文件存储在 KDC 上。

被攻破的主密钥并不像人们想象的那么糟糕。主密钥仅用于加密 Kerberos 数据库，并作为随机数生成器的种子。只要对 KDC 的访问是安全的，攻击者无法利用主密钥做太多事情。

如果 KDC 无法访问，网络服务将无法使用，因为无法执行身份验证。可以通过设置一个主 KDC 和一个或多个从 KDC，以及通过小心实现使用 PAM 进行的备用身份验证来缓解这一问题。

Kerberos 允许用户、主机和服务彼此之间进行身份验证，但没有机制可以验证 KDC 对用户、主机或服务的身份。这意味着一个被篡改的 kinit 可能记录所有用户名和密码。像 security/tripwire 这样的文件系统完整性检查工具可以缓解这个问题。

16.9.7. 资源与进一步的信息

上一页16.8.OpenSSL下一页16.10.TCP 封装器（TCP Wrapper）

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