Kerberos 架构与票据流程

Kerberos 于 20 世纪 80 年代由 MIT 作为 Athena 项目的一部分开发，用于为分布式计算环境提供安全的网络认证。它以守卫冥界的三头犬命名，通过受信任的第三方——密钥分发中心——为客户端和服务提供相互认证。

KDC 包含两个逻辑组件：认证服务（AS）和票据授予服务（TGS）。在 Microsoft Active Directory 中，二者都运行在域控制器上。AS 负责初始登录并签发票据授予票据（TGT）。TGS 负责签发用于访问特定服务的服务票据。

客户端首先向认证服务发送 AS-REQ，以开始认证。现代 Kerberos 要求预认证：客户端使用其长期密钥（由密码派生）加密时间戳，以证明自己知道密码。这可以防止攻击者针对未受保护的 AS-REQ 消息发起离线字典攻击。

AS 验证预认证数据，并回复包含票据授予票据（TGT）的 AS-REP。TGT 使用 krbtgt 账户的长期密钥加密，客户端无法解密；会话密钥则使用客户端的长期密钥加密。客户端只能解密属于自己的部分，从而获得 TGS 会话密钥。

当客户端希望访问某项服务时，会向票据授予服务发送 TGS-REQ，其中包含 TGT（作为身份凭证）以及使用 TGS 会话密钥加密的认证器。TGS 使用 krbtgt 密钥解密 TGT，以验证客户端的身份。

TGS 会回复一个使用目标服务长期密钥加密的服务票据，以及一个使用客户端密钥加密的新会话密钥。客户端无法读取服务票据的内容，只能读取为其加密的那部分。该服务票据向服务证明客户端的身份。

客户端向目标服务发送 AP-REQ，其中包含服务票据，以及使用服务会话密钥加密的新认证器。服务使用自己的长期密钥解密服务票据，验证认证器，并对客户端进行认证。密码永远不会发送给服务。

Kerberos 领域是由单个 KDC 管理的行政域。不同领域的 KDC 之间通过共享领域间密钥建立跨领域认证。当领域 A 中的客户端访问领域 B 中的服务时，领域 A 的 KDC 会签发转介票据，客户端再将其提交给领域 B 的 KDC。

Kerberos 票据具有配置的有效期（TGT 通常为 10 小时），有效期过后票据会失效，并且需要重新认证。TGT 也可以配置为可续期，使客户端能够在不重新输入凭据的情况下向 KDC 请求新的 TGT，但不能超过最大的可续期有效期。

Kerberos 使用两类密钥。长期密钥由账户密码派生，只用于加密认证消息的部分内容。会话密钥会为每次认证交换重新协商，并用于实际的通信会话。即使会话密钥遭到泄露，也不会暴露长期密钥。

Kerberos 提供相互认证（客户端和服务双方都会经过验证）、重放保护（通过时间戳和认证器实现），以及各个会话的前向保密性。在正常运行期间，KDC 不会暴露长期密钥。其主要信任假设是 KDC 本身没有遭到入侵。

票据授予票据（TGT）在 Kerberos 中有什么作用？

Kerberos 使用包含 AS 和 TGS 组件的 KDC。登录会生成 TGT（AS-REQ/AS-REP）。访问服务需要将 TGT 交换为服务票据（TGS-REQ/TGS-REP）。服务票据会提交给目标服务（AP-REQ）。只有 KDC 和相应的服务能够读取票据。领域通过领域间信任支持跨域认证。