加密机制Kerberos原理

加密机制Kerberos原理

Kerberos是一种加密机制。Kerberos据说是希腊神话中一条三个头的看家神犬，凶猛异常。加密机制以此为名，估计是自认为很厉害，好打得吧。

Kerberos的设计意图，是希望整个认证过程不依赖于操作系统安全、主机物理安全、网址认证、网络安全之类，即使网络上传送的数据包被任意地读取、修改和插入数据，它也浑然不惧。这就比Server、KDC三大部分组成。Client、Application Server好理解，KDC则是一个居于中心地位的中央认证模块，叫KDC（key distribution center）：密钥发放中心。KDC由两个模块组成：认证服务模块AS（authentication service），授权服务模块TGS（ticket granting service，票据授权服务）。认证和授权是安全验证的两个主题。认证解决你是谁的问题，授权则解决你能做啥的问题。

Kerberos的运作流程如下图：

结合上图，解说如下：

1、需要凭证

客户端（client）想去访问某应用服务器1（Application 1 Server），结果Application 1 Server说，你啥凭证都没有，没身份，没授权，恕不接待。

2、寻求凭证

客户端于是找到KDC，报上自己的username（应该是账号）。

3、发送凭证

KDC.AS向client发回一个包，里面有一个票据TGT和一把密钥SK_TGS，记作{TGT,SK_TGS}，这个包使用了client的口令进行加密。其中，TGT本身又是一个包{ user, address, tgs_name, start_time, lisftime, SK_TGS}，它是用KDC.TGS的口令进行加密的！注意到TGT里也包含了一份相同的SK_TGS。SK_TGS是client和KDC.TGS进行会话的密钥。

4、得到凭证

client收到KDC.AS发回的包以后，用自己的口令解开，得到TGT和SK_TGS。然后，client向KDC.TGS发送[TGT，Authenticator]。其中Authenticator={ user, addresss, start_time, lifetime}，使用了SK_TGS进行加密。

5、校验凭证

KDC.TGS收到client发来的包后，用自己的口令解开TGT，得到了SK_TGS。然后，用SK_TGS解开Authenticator，将里面的内容与TGT里的相关信息进行比对和验证。

验明正身以后，KDC.TGS为 client 和 Application 1 Server 之间生成一个会话密钥SK_Service；然后发送给 client 一个包：[ {SK_Service}SK_TGS，ST]。其中，SK_Service使用SK_TGS加密，票据ST使用Application 1 Server 的口令加密。同样，ST本身也是一个包，内容为：{ user, address, start_time, lifetime, SK_Service }。请注意里面也有一份SK_Service。

6、开启对话

client收到KDC.TGS发回的包，利用SK_TGS解密得到SK_Service，然后用SK_Service加密生成Authenticator，然后向Application 1 Server发送[ ST，Authenticator ]。

Application 1 Server用自己的口令解开ST，得到里面的会话密钥SK_Service，以此解开Authenticator，然后对比验证。从此与client之间使用SK_Service开始进行了愉快的对话。

7、需要“单点登录”

client想访问第2个应用服务器Application 2 Server，遭拒

8、单点登录

由于在有效时间内，client的身份已被证实，因此无须再向KDC.AS进行身份认证，直接与KDC.TGS申请Application 2 Server的访问授权。。。

由上可知，Kerberos主要是使用了类似电子信封这一安全技术，将密钥放在加密票据里，而而票据的加密往往又使用了对方的口令作为密钥。另外，一个传输包往往存在票据和加密包两种对象，而票据和加密包里的内容又有相关性，用票据里的密钥解开加密包后，可以互为参照，防止了篡改和抵赖。初初看Kerberos，觉得非常绕，各种票据、会话密钥满天飞，但只要明白这个套路，就不难理解。

再总结得彻底一点，就是Kerberos非常重视使用会话密钥。访问不同的对象，就用不同的会话密钥，每人一把，永不落空。会话密钥由KDC统一生成，它怎么发给对方呢？用对方的口令来加密。这真是一个神来之笔。对比https。https的传输内容，主要也是对称加密。但密钥怎么产生呢？是客户端和服务器建立连接之初协商产生的。密钥创建出来之后，为了传输给对方，就用了非对称加密，用对方公钥加密，然后对方再用私钥解密，颇费周折。然后又衍生出我怎么知道这个公钥是你的公钥呢？于是CA和证书又来了。而Kerberos够狠，就用你的口令来加密，那你自己的口令，自己肯定知道啊。

这就引出一个问题，KDC是怎么知道对方的口令的？其实，KDC作为中央认证模块，它预先存储了账号和应用服务器的口令，这也是Kerberos机制一个重要的基础设施。明白了这一层，只能说，Kerberos有自己的优势，但只能用在定制开发的应用系统里，大家知根知底。如果在互联网，似乎除了https也没有什么更好的办法了。

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