Разработчики Microsoft впервые реализовали протокол Kerberos в системе Windows 2000. Протокол NTLM вошел в употребление гораздо раньше, во времена Windows NT. Kerberos представляет собой протокол аутентификации, базирующийся на концепции доверенной третьей стороны trusted third party (TTP), тогда как в основу протокола NTLM положен механизм «запрос-ответ» (challenge/response). Более подробно различия между двумя протоколами описаны в таблице.

При обмене данными в ходе аутентификации с использованием протокола NTLM серверный ресурс (например, файл-сервер) генерирует запрос, который направляется клиенту. Клиент формирует NTLM-ответ, включающий хеш пароля пользователя, а сервер проверяет правильность этого ответа. Если клиент использует локальную учетную запись, сервер проверяет ответ пользователя с помощью хеша пароля пользователя, который хранится в локальной базе данных диспетчера учетных записей безопасности Security Account Manager (SAM). Если же клиент применяет доменную учетную запись, сервер передает ответ для проверки контроллеру домена, ибо только контроллеры доменов хранят в своих базах данных Active Directory (AD) копии хешей пользовательских паролей.

В системе Windows Kerberos доверенной третьей стороной является контроллер домена Windows 2000 или более поздней версии, на котором размещается служба центра распространения ключей Kerberos Key Distribution Center (KDC). Центр KDC облегчает процедуру аутентификации между оснащенным средствами Kerberos клиентом и сервером. Служба KDC автоматически устанавливается как компонент системы AD и состоит из двух подсистем: службы аутентификации Authentication Service (AS) и службы предоставления билетов Ticket-Granting Service (TGS).

Когда пользователь регистрируется в домене Windows с использованием протокола Kerberos, клиент Windows первым делом проверяет подлинность пользователя на контроллере домена с помощью пользовательского пароля. В то же время клиент запрашивает билет на выдачу билета Ticket Grant Ticket (TGT) в службу аутентификации. TGT можно рассматривать как временный пароль (по умолчанию время его жизни составляет 8 часов), который будет заменять пароль пользователя в последующих запросах на аутентификацию. Когда пользователю нужно будет обратиться к серверному ресурсу, клиент представит TGT на выдачу TGT для проверки подлинности на серверном ресурсе. Имейте в виду, что, в отличие от NTLM, протокол Kerberos не используется для локальной аутентификации в диспетчере учетных записей безопасности Windows; его сфера применения ограничивается доменной аутентификацией на контроллере домена.

Kerberos — стандартный протокол аутентификации в системе Windows 2000 и в более новых версиях Microsoft. В этих операционных системах протокол аутентификации определяется с использованием механизма согласования. Если предлагаемый по умолчанию протокол Kerberos не подходит или не поддерживается одним из клиентских либо серверных компонентов, принимающих участие в аутентификации, Windows переходит на использование NTLM.

Почему Kerberos?

Kerberos более эффективен, нежели NTLM, и тому есть несколько причин. При использовании протокола Kerberos хеш пользовательского пароля экспонируется намного реже, чем в случае применения NTLM. Хеш пароля экспонируется только в том случае, когда пользователь запрашивает TGT — в сущности, один раз каждые восемь часов. С другой стороны, в случае применения NTLM хеш пароля экспонируется всякий раз, когда клиент использует NTLM для аутентификации на сервере. В этом состоит важное преимущество протокола Kerberos перед протоколом NTLM; дело в том, что существуют специальные инструменты, проверяющие сетевой трафик на наличие хешей паролей. Эти инструменты захватывают обнаруженные хеши и методом подбора восстанавливают на их основе пароли пользователей.

Еще одно достоинство Kerberos состоит в том, что этот протокол предусматривает использование отметок времени для защиты от атак с повторной передачей пакетов. Вот почему так важно наличие службы синхронизации времени, безупречно функционирующей в Kerberos-центрической среде Windows. В Windows 2000 и более новых версиях системы службы времени работают без предварительной настройки. Если компьютерные часы на разных компьютерах не синхронизированы, это может обернуться дополнительным трафиком в процессе аутентификации по стандарту Kerberos или же — в худшем случае — такая ситуация может вызвать ошибку в процессе аутентификации.

В дополнение к сказанному протокол Kerberos реализует такие усовершенствованные функции аутентификации, как взаимная аутентификация и делегирование аутентификации. Взаимная аутентификация означает, что пользователь и служба проверяют подлинность друг друга, тогда как возможности NTLM ограничиваются проверкой подлинности пользователя. Без этой функции могут возникать ситуации, когда пользователи предоставляют свои учетные данные фиктивному серверу.

Служба может обращаться к удаленным ресурсам от имени пользователя с помощью механизма делегирования аутентификации. Иными словами, пользователь может предоставлять системе-посреднику право подтвердить от своего имени свою (пользователя) подлинность на сервере приложений. В результате сервер приложений получает возможность принимать решения по авторизации не на базе идентичности системы-посредника, а основываясь на идентичности пользователя. Функция делегирования проверки подлинности весьма полезна в многоуровневых приложениях, таких как доступ к базам данных с помощью внешнего интерфейса на базе Web.

Наконец, надо сказать, что, хотя специалисты Microsoft проделали большую работу по модернизации протокола NTLM, а именно создали версию NTLMv2, которая поддерживается в среде NT4 SP4 и более новых версиях, в продукте Microsoft Kerberos реализовано большее число современных алгоритмов шифрования. Я расскажу об этом подробнее в разделе, посвященном средствам шифрования протокола Kerberos

Ограничения протокола NTLM

Преимущества аутентификации средствами протокола Kerberos сомнения не вызывают. Но даже в среде AD Server 2008 Windows часто использует протокол NTLM, например, когда вы подключаетесь к системе Windows, выпущенной до появления Windows 2000, или при подключении к общедоступному ресурсу с помощью команды net use и IP-адреса (а не имени NetBIOS). Кроме того, приложения, у которых имена участников службы service principal names (SPN) не настроены должным образом, будут по-прежнему использовать протокол NTLM.

Чтобы узнать, каким протоколом — NTLM или Kerberos — вы пользуетесь в данный момент, можете визуализировать трафик NTLM с помощью утилиты netmon или другого трассировщика сети; альтернативный вариант — проверить содержимое кэша билетов Kerberos с помощью инструмента klist (который входит в комплекты поставки Windows 7 и Server 2008). В системах Windows 7 и Server 2008 специалисты Microsoft реализовали новые групповые политики, с помощью которых можно отслеживать, а также блокировать использование протокола NTLM вашими пользователями и приложениями. Всего таких политик три: одна для входящего трафика NTLM (для отслеживания и блокировки на уровне сервера), другая для исходящего трафика NTLM (для отслеживания и блокировки на уровне клиента) и третья для доменного трафика (для отслеживания и блокировки на уровне контроллера домена). Они размещаются в контейнере Security Options Group Policy Object (CPO), попасть в который можно, последовательно выбирая пункты Computer Configuration, Windows Settings, Security Settings, Local Policies (см. экран 1). Все они начинаются с элемента Network security: Restrict NTLM:.

Экран 1. Новые групповые политики для отслеживания NTLM

Каждая настройка политики имеет параметры audit и block. Когда вы включаете функцию аудита NTLM, программа создает записи журнала событий с исходными данными NTLM и числами 8001, 8002, 8003 и 8004. Журнальные записи хранятся в контейнере Operational с путем доступа Event Viewer (Local), Applications And Services Logs, Microsoft, Windows, NTLM. Я рекомендую для начала провести аудит NTLM в тестовой среде и позаботиться о том, чтобы там были должным образом представлены все ваши приложения. Если начать произвольно блокировать использование протокола, скорее всего, некоторые приложения функционировать не будут. Чтобы не допустить потери событий, следует перед началом тестирования средств аудита NTLM установить решение для сбора событий аудита; можете воспользоваться встроенной службой Windows Event Collector, средствами Event Subscriptions или решением от независимого поставщика. Кроме того, я рекомендую первым делом начать мониторинг NTLM на серверах. Вы можете подключить клиенты для проведения детального анализа, после того как станет очевидно, что сервер использует протокол NTLM. Уяснив, какие приложения используют NTLM, вы можете разработать стратегию блокировки NTLM. Эта стратегия может включать в себя стратегию исключений для устаревших приложений, которые не могут быть переписаны или перенастроены и которые всегда будут требовать применения NTLM.

К сожалению, упомянутые настройки NTLM нельзя применять на старых системах Windows. Однако эти системы допускают возможность управления версиями протокола NTLM. Вы можете, например, отключить фрагмент LM протокола аутентификации NTLM (поскольку этот фрагмент слаб по самой своей природе) или задать принудительное применение протокола NTLMv2. Для этого следует воспользоваться настройкой Network Security: LAN Manager Authentication Level GPO, которая размещается в контейнере Computer Configuration\Windows Settings\Security Settings\Local Policies\Security Options GPO (см. экран 2).

Экран 2. Принудительное включение протокола NTLMv2

Средства шифрования Kerberos

Криптографические протоколы, используемые протоколами аутентификации, играют важную роль в обеспечении безопасности последних. Как я уже отмечал, в этой области показатели Kerberos выше, чем у протокола NTLM. Алгоритм шифрования RC4 был впервые реализован в протоколе Windows Kerberos в версии Windows 2000 и по сей день поддерживается в системах Server 2008, а также Windows 7 (точнее говоря, поддерживается его версия RC4_HMAC_MD5). В системах Server 2008, Windows Vista и более новых версиях разработчики Microsoft добавили средства поддержки шифрования по стандарту Advanced Encryption Standard, AES, а системы Windows 7 и Server 2008 R2 поддерживают типы шифрования Kerberos AES (AES128_HMAC_SHA1 и AES256_HMAC_SHA1) без предварительной настройки. AES — более новый и мощный алгоритм шифрования, нежели DES. Логика Kerberos на контроллерах доменов перейдет на стандарт шифрования AES, когда вы модернизируете домен AD до уровня Windows 2008 Domain Functional Level (DFL).

В системах Windows 7 и Server 2008 R2 типы шифрования DES для протокола аутентификации Kerberos по умолчанию отключены. Из-за этого могут возникнуть проблемы совместимости, если одно из устаревших приложений жестко закодировано на шифрование только по стандарту DES или если учетная запись Windows, выполняющая ту или иную службу (учетная запись этой службы), настроена на использование только DES-шифрования. Эти службы или приложения выйдут из строя, если вы не сможете перенастроить соответствующую службу либо приложение на поддержку другого типа шифрования (RC4 или AES) либо не восстановите поддержку стандарта DES.

Чтобы выяснить, имеются ли у вас приложения либо службы, закодированные на шифрование исключительно по стандарту DES, можно запустить сетевой трассировщик при старте соответствующего приложения или службы и проверить содержимое полей Etype в заголовках аутентификации Kerberos. Чтобы определить, настроена ли учетная запись пользователя либо компьютера AD или учетная запись компьютера для применения исключительно типов шифрования DES, нужно проверить, выбран ли на вкладке Account свойств объекта параметр Use Kerberos DES encryption types for this account. К этим свойствам можно обратиться из оснастки AD Users and Computers консоли MMC.

Если вы выполните упомянутые выше проверки и окажется, что у вас возникла эта проблема, можете активировать DES-шифрование для аутентификации с помощью Kerberos на компьютерах, функционирующих под Windows 7 или Server 2008 R2, с помощью GPO настройки Network security: настройте типы шифрования, совместимые со стандартом Kerberos; эти настройки расположены в контейнере Computer Configuration, Windows Settings, Security Settings, Local Policies, Security Options GPO.

Итак, из двух протоколов аутентификации Windows предпочтительным является протокол Kerberos. Администраторам следует всегда настаивать на том, чтобы пользователи и приложения применяли именно Kerberos, а не NTLM. Новые ограничения по использованию NTLM, реализованные в системах Windows 7 и Server 2008 R2, открывают перед нами отличную возможность для достижения этой цели.

Жан де Клерк (jan.declercq@hp.com) — сотрудник Security Office компании HP. Специализируется на управлении идентификационными параметрами и безопасностью в продуктах Microsoft

Таблица. Сопоставление протоколов Kerberos и NTLM

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Купить номер с этой статьей в PDF