Kerberos 认证协议详解与操作流程

3.5 密钥分发中心 (KDC)

KDC 负责用户和服务的认证及票据分发，逻辑上分为三部分：

3.5.1 数据库

存储用户和服务条目，包含主体、密钥、kvno、票据有效期、属性标志等。数据库使用主密钥加密存储。

3.5.2 认证服务器 (AS)

处理初始认证请求，颁发票据授予票据 (TGT)。

3.5.3 票据授予服务器 (TGS)

分发服务票据给持有有效 TGT 的客户端。

3.6 会话密钥

由 KDC 生成，用于客户端与服务端之间的临时共享密钥。服务端密钥封装在票据中，用户密钥封装在加密包中。

3.7 认证符 (Authenticator)

客户端附加在请求中的数据包，包含用户主体和时间戳，使用会话密钥加密。服务器解密后验证时间戳差异（通常容忍 2 分钟）以确认身份。

3.8 重放缓存 (Replay Cache)

记录最近 2 分钟内收到的认证符，拒绝重复请求，防止重放攻击。

3.9 凭证缓存 (Credential Cache)

客户端存储票据和会话密钥的地方，实现单点登录。位置因实现而异（文件系统或内存）。

4 Kerberos 操作流程

应用服务器不与 KDC 直接通信，所有票据均通过客户端传递。

• AS_REQ: 初始认证请求（如 kinit），发送给 AS。
• AS_REP: AS 回复，包含 TGT（用 TGS 密钥加密）和会话密钥（用用户密钥加密）。
• TGS_REQ: 客户端向 TGS 请求服务票据，包含 TGT 和认证符。
• TGS_REP: TGS 回复，包含服务票据和新的会话密钥。
• AP_REQ: 客户端向应用服务器发送请求，包含服务票据和认证符。
• AP_REP: 应用服务器回复，证明自身身份（可选，用于双向认证）。

4.1 认证服务器请求 (AS_REQ)

客户端请求 TGT。请求内容：( PrincipalClient , PrincipalService , IP_list , Lifetime )。

4.2 认证服务器回复 (AS_REP)

AS 验证主体存在性，生成会话密钥 SKTGS，创建 TGT，并回复： AS_REP = { PrincipalService , Timestamp , Lifetime , SKTGS }KUser { TGT }KTGS

4.3 票据授予服务器请求 (TGS_REQ)

客户端构造认证符 { PrincipalClient , Timestamp }SKTGS，连同 TGT 发送给 TGS。

4.4 票据授予服务器回复 (TGS_REP)

TGS 验证 TGT 和认证符，生成服务会话密钥 SKService，创建服务票据 TService，回复： TGS_REP = { PrincipalService , Timestamp , Lifetime , SKService }SKTGS { TService }KService

4.5 应用请求 (AP_REQ)

客户端向应用服务器发送请求，包含服务票据和认证符 { PrincipalClient , Timestamp }SKService。

4.6 预认证 (Pre-Authentication)

为防止暴力破解，KDC 可要求预认证。客户端需在请求中包含用长期密钥加密的时间戳。默认情况下 MIT Kerberos 5 和 Heimdal 禁用此功能，而 Windows Active Directory 启用。

5 票据详解

5.1 初始票据

直接从 AS 获取的票据，如 TGT。可通过 kinit -S 命令强制获取特定服务的初始票据。

5.2 可续期票据

可在过期前重新提交给 KDC 续期，无需重新输入密码。设置 -r 参数指定最大续期时间。

5.3 可转发票据

允许将票据从一台机器转发到另一台机器，实现跨机登录而不需重新认证。

6 交叉认证

不同领域间的认证基于信任关系。

6.1 直接信任

两个 KDC 共享密钥，建立单向或双向信任。通过创建远程 TGT (krbtgt/B@A) 实现。

6.2 传递信任

若 A 信任 B，B 信任 C，则 A 自动信任 C。减少密钥数量，但需配置路径 (capaths)。

6.3 层次信任

基于 DNS 层级结构自动构建信任关系，管理员可强制配置路径。