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1、網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目:Windows系統(tǒng)中Kerberos協(xié)議配置及數(shù)據(jù)包分析 姓 名: 武 永 威 班 級(jí): 網(wǎng)信1104班 學(xué) 號(hào): 指導(dǎo)老師: 趙 宗 渠 理論敘述明確(5分)實(shí)驗(yàn)環(huán)境配置正確(10分)實(shí)驗(yàn)過程描述完整(10分)實(shí)驗(yàn)過程截圖準(zhǔn)確(10分)實(shí)驗(yàn)過程分析正確(10分)協(xié)議中典型數(shù)據(jù)包獲取完整(10分)協(xié)議中數(shù)據(jù)包分析正確完整(10分)實(shí)驗(yàn)報(bào)告思路清晰(20分)報(bào)告格式規(guī)范(15分)目錄一、引言1二、主要技術(shù)12.1虛擬機(jī)技術(shù)12.2 Kerberos技術(shù)12.2.1 Kerberos概述22.2.2 Kerberos中的票據(jù)22.2.3 Kerberos中的域22
2、.2.4 Kerberos協(xié)議原理2三、系統(tǒng)軟件安裝53.1 虛擬機(jī)的安裝53.2 服務(wù)器端的安裝53.3 客戶端的安裝8四、實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)計(jì)84.1 軟硬件配置84.2 實(shí)現(xiàn)步驟84.3 Windows Server 2003配置域服務(wù)器84.4 Windows XP上登錄域13五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析155.1 Wireshark捕獲的數(shù)據(jù)包155.2 AS-REQ15包內(nèi)數(shù)據(jù)15截圖16報(bào)文分析165.3 AS-REP17包內(nèi)數(shù)據(jù)17截圖205.4 TGS-REQ20包內(nèi)數(shù)據(jù)20截圖235.5 TGS-REP23包內(nèi)數(shù)據(jù)23截圖26六、小結(jié)26Window系統(tǒng)中Kerberos協(xié)議配置及數(shù)據(jù)包分析一
3、、引言Kerberos協(xié)議是20世紀(jì)80年代由MIT開發(fā)的一種協(xié)議。Kerberos主要是為TCP/IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的可信第三方鑒別協(xié)議,允許客戶以一種安全的方式來(lái)訪問網(wǎng)絡(luò)資源。Kerberos的基礎(chǔ)是NS協(xié)議。他與NS協(xié)議不同在于:Kerberos認(rèn)為所有的時(shí)鐘已經(jīng)同步好了。 Kerberos基于對(duì)稱密鑰體質(zhì),通常采用的DES,但也可用其他算法替代。他與網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)實(shí)體共享一個(gè)不用的密鑰,是否知道共享密鑰便是實(shí)體的身份證明。 Kerberos的基本原理:在一個(gè)分布式的Client/Server體制機(jī)構(gòu)中采用一個(gè)或多個(gè)Kerberos服務(wù)器提供一個(gè)鑒別服務(wù)??蛻舳讼胝?qǐng)求應(yīng)用服務(wù)
4、器Server上的資源時(shí),首先客戶端向Kerberos認(rèn)證服務(wù)器請(qǐng)求一張身份證明,然后將身份證明交給Server進(jìn)行驗(yàn)證,Server在驗(yàn)證通過后,即為客戶端分配請(qǐng)求資源。二、主要技術(shù)2.1虛擬機(jī)技術(shù)虛擬機(jī)(Virtual Machine)指通過軟件模擬的具有完整硬件系統(tǒng)功能的、運(yùn)行在一個(gè)完全隔離環(huán)境中的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。虛擬機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)及虛擬機(jī)軟件強(qiáng)大的虛擬功能,使得利用有限的實(shí)驗(yàn)設(shè)備開展以前無(wú)法開展的實(shí)驗(yàn)成為可能。虛擬技術(shù)可以方便地在一個(gè)主系統(tǒng)上建立多個(gè)同構(gòu)或者異構(gòu)的虛擬計(jì)算機(jī)系統(tǒng),而且這些系統(tǒng)可以同時(shí)運(yùn)行和來(lái)回切換而無(wú)需重新啟動(dòng)系統(tǒng)。還可以將這些計(jì)算機(jī)相互連接起來(lái)形成網(wǎng)絡(luò)。能夠利用Inte
5、rnet或其他公共互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施為用戶創(chuàng)建隧道,并提供與專用網(wǎng)絡(luò)一樣的安全和功能保障,因此,采用計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)可以構(gòu)建起一個(gè)虛擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,大部分計(jì)算機(jī)的實(shí)踐活動(dòng)都可以在這樣的虛擬環(huán)境中完成。 2.2 Kerberos技術(shù)Kerberos5是基于可信賴第三方認(rèn)證協(xié)議,是較為成熟的身份認(rèn)證機(jī)制。它利用隨機(jī)產(chǎn)生的票據(jù)來(lái)獲取會(huì)話密鑰,避免了用戶口令在網(wǎng)絡(luò)上的傳播,將認(rèn)證從不安全的工作站轉(zhuǎn)移到集中的認(rèn)證服務(wù)器上,為開放網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的兩個(gè)主體提供身份認(rèn)證,并通過會(huì)話密鑰對(duì)通信進(jìn)行加密。2.2.1 Kerberos概述Kerberos是MIT在80年代中期為其Athena8計(jì)劃開發(fā)的一種基于KDC概念和
6、Needham-schroeder方法的分布式認(rèn)證服務(wù)系統(tǒng),它可以在不安全的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中為用戶對(duì)遠(yuǎn)程服務(wù)器的訪問提供自動(dòng)的鑒別,數(shù)據(jù)安全性和完整性服務(wù),以及密鑰管理服務(wù)。Kerberos的設(shè)計(jì)是針對(duì)以下要求實(shí)現(xiàn)的:(l) 安全性:網(wǎng)絡(luò)中的竊聽者不能獲得必要的信息來(lái)假冒網(wǎng)絡(luò)的用戶(2) 可靠性: Kerberos應(yīng)該具有高度的可靠性,并采用一個(gè)系統(tǒng)支持另一個(gè)系統(tǒng)的分布式服務(wù)結(jié)構(gòu)(3) 透明性:用戶除了被要求輸入密碼外,不會(huì)覺察出認(rèn)證的進(jìn)行過程(4) 可擴(kuò)充性: 系統(tǒng)應(yīng)能夠支持更多的用戶和服務(wù)器,具有較好的伸縮性Kerberos的設(shè)計(jì)目的分為三個(gè)領(lǐng)域:認(rèn)證、授權(quán)、記賬,可用作建造安全網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)成分,
7、它提供了可用于安全網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的認(rèn)證機(jī)制和加密工具9。 Kerberos中的票據(jù)票據(jù)是Kerberos中一個(gè)重要概念。票據(jù)是Kerberos協(xié)議中用來(lái)記錄信息、密鑰等得數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),客戶端用它向Server證明身份,包括了客戶端身份標(biāo)識(shí)、會(huì)話密鑰、時(shí)間戮和其他信息。所有內(nèi)容都是用Server密鑰加密,因此只有認(rèn)證服務(wù)器和合法驗(yàn)證者知道密鑰,而客戶端是不知道這個(gè)密鑰的,故無(wú)法篡改票據(jù)內(nèi)容。 Kerberos中的域域是指一個(gè)Kerberos服務(wù)器直接提供認(rèn)證服務(wù)的有效范圍。通常Kerberos系統(tǒng)使用領(lǐng)域來(lái)控制一個(gè)由認(rèn)證服務(wù)器進(jìn)行認(rèn)證的區(qū)域,每個(gè)認(rèn)證服務(wù)器建立和維護(hù)自己的區(qū)域,并且支持跨域認(rèn)證,即一個(gè)域中
8、的客戶端能夠被另一個(gè)域的服務(wù)器認(rèn)證。2.2.4 Kerberos協(xié)議原理Kerberos系統(tǒng)要求用戶使用其用戶名和口令作為自己的標(biāo)識(shí),而客戶與服務(wù)器之間的交互則使用由對(duì)應(yīng)的用戶名和口令所生成的會(huì)話密鑰。每個(gè)用戶都與KDC共享一個(gè)從自己口令中導(dǎo)出的密鑰,稱為主密鑰。當(dāng)用戶A登錄進(jìn)本地系統(tǒng)的時(shí)候,便從KDC獲取一個(gè)訪問KDC所需的會(huì)話密鑰Sa和一個(gè)TGT(Ticket Granting Ticket),因此KDC又稱為TGS(Ticket Granting Server)。當(dāng)A要訪問B時(shí),便憑借所獲得的TGT向KDC申請(qǐng)一個(gè)臨時(shí)的會(huì)話密鑰Kab,客戶使用這個(gè)會(huì)話密鑰與對(duì)應(yīng)的服務(wù)器交互。KDC自己擁
9、有主密鑰,用于在自己頒發(fā)的各種通知單中放置一塊鑒別信息,以防止對(duì)通知單的偽造。在討論協(xié)議之前我們需要定義一些符號(hào)和概念。c:客戶機(jī) S:服務(wù)器a:客戶的網(wǎng)絡(luò)地址 v:票據(jù)的有效時(shí)間t:時(shí)間標(biāo)記 DC:密鑰分發(fā)中心 S:票據(jù)分發(fā)服務(wù)器 AS:認(rèn)證服務(wù)器Kx: X與KDC的共享密鑰 Kx,y: X與Y的會(huì)話密鑰Tx,y: X使用Y時(shí)的憑據(jù) Ax,y: 從X到Y(jié)的鑒別碼mKx: 用X的秘密密鑰加密的m在Kerberos V系統(tǒng)中,整個(gè)認(rèn)證過程模型如圖2-1:在Kerberos認(rèn)證模型中使用了兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為包含有信任信息的信任狀,分別是票據(jù)Tc,s和認(rèn)證標(biāo)記Ac,s。它們都是基于對(duì)稱密鑰加密的,但是
10、被不同的密鑰加密。票據(jù)被用來(lái)在身份認(rèn)證服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器之間安全的傳遞票據(jù)使用者的身份。在圖2-1中Kerberos基本認(rèn)證過程可以分三段個(gè)階段,分別由三組消息交換來(lái)完成。1.票據(jù)允許票據(jù)的獲得客戶方和AS之間的消息交換和稱為初始票據(jù)交換,這一階段完成的是客戶方向KDC請(qǐng)求與TGS通信時(shí)使用的票據(jù)以及會(huì)話密鑰的過程,在RFC1510中被稱為認(rèn)證服務(wù)交換。用戶進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)登錄時(shí),需要輸入用戶名和口令,客戶方通過發(fā)出消息KRB_AS_REQ向AS申請(qǐng)TGT,AS以消息KRB_AS_REQ作為響應(yīng)。KRB_AS_REQ中主要包含有客戶方名字,服務(wù)器名字和一個(gè)Nonce,這里的服務(wù)器是特殊的服務(wù)器(票據(jù)發(fā)
11、放服務(wù)器TGS)。AS收到請(qǐng)求后判斷請(qǐng)求的客戶方確實(shí)存在,然后隨機(jī)生成一個(gè)加密密鑰Kc,tgs作為下一階段客戶方與TGS通信時(shí)使用的會(huì)話密鑰,構(gòu)造一個(gè)特殊的票據(jù)TGT。TGT中列出了客戶方,會(huì)話密鑰,以及開始和時(shí)效時(shí)間等信息,用TGS的秘密密鑰進(jìn)行加密。AS將新的會(huì)話密鑰和Nonce用客戶方的密鑰Kc加密,完成一個(gè)簡(jiǎn)單的挑戰(zhàn)/響應(yīng)過程以保證消息的新鮮性,再將這些消息與TGT一起構(gòu)成KRB_AS_REQ作為消息2送回給客戶方??蛻舴接?jì)算機(jī)利用用戶輸入的口令變換出K。就能獲得會(huì)話密鑰Kc,tgs,并且從Nonce可以驗(yàn)證該消息是新鮮的,確信獲得的TGT是剛從AS最新生成的。2.服務(wù)器票據(jù)的獲得消息
12、3和4構(gòu)成了服務(wù)器票據(jù)交換過程,使客戶方向TGS請(qǐng)求與最終應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行通信所需要的票據(jù)和會(huì)話密鑰的過程。票據(jù)發(fā)放服務(wù)交換是在客戶方與TGS之間進(jìn)行的消息交換,當(dāng)客戶方需要與某個(gè)特定的服務(wù)器進(jìn)行通信時(shí)需要向TGS申請(qǐng)?jiān)L問該服務(wù)所需要的票據(jù)。對(duì)已有的票據(jù)進(jìn)行更新,確認(rèn)等也可以利用這一交換。TGS交換的消息的格式與AS交換的消息的格式相類似,但是有一個(gè)顯著的區(qū)別在于這里使用的加密解密密鑰是會(huì)話密鑰而不是客戶方的共享密鑰。TGS交換由KRB_TG_REQ和KRB_TG_REP兩個(gè)消息組成在KRB_TG_REQ中包含有客戶方訪問TGS的TGT,需要訪問的服務(wù)器名字,保證消息新鮮性的Nonce以及一個(gè)身
13、份認(rèn)證者(就是用會(huì)話密鑰簽名的客戶方信息),這是為了保證這些數(shù)據(jù)在傳輸過程中沒有被篡改。TGS用自己的密鑰Ktgs驗(yàn)證了TGT后獲得會(huì)話密鑰和客戶方要訪問的應(yīng)用服務(wù)器名稱,從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得應(yīng)用服務(wù)器的密鑰K:后隨機(jī)生成客戶方與應(yīng)用服務(wù)器之間通信用的會(huì)話密鑰和票據(jù)。TGS將客戶與服務(wù)器之間使用的新的會(huì)話密鑰和Nonce用它從客戶方發(fā)過來(lái)的TGT中獲得的會(huì)話密鑰Kc,tgs加密后與新的服務(wù)器票據(jù)一起構(gòu)成響應(yīng)消息KRB_TGS_REP傳回給客戶方,完成TGS交換。3.應(yīng)用服務(wù)請(qǐng)求經(jīng)過AS交換和TGS交換后,客戶方獲得了與服務(wù)器方進(jìn)行通信所需要的票據(jù)和會(huì)話密鑰。下面只要通過客戶/服務(wù)器認(rèn)證交換就可以完成
14、雙方的認(rèn)證過程??蛻?服務(wù)器認(rèn)證交互是由KRB_TG_REQ和KRB_AP_REP兩個(gè)消息組成的,其中后一個(gè)消息只是在需要雙向認(rèn)證,服務(wù)器向客戶證實(shí)自己的身份時(shí)才使用的,對(duì)應(yīng)于圖2-1中的消息5和6。KRB_AP_REQ的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單,包含有認(rèn)證者信息和提交給服務(wù)器的票據(jù)。票據(jù)本身己經(jīng)完全能夠證明客戶方的身份,認(rèn)證者標(biāo)記這是防止票據(jù)被篡改。服務(wù)器通過解密KRB_AP_REQ中的認(rèn)證者標(biāo)記獲得客戶方的時(shí)間標(biāo)記或者是序列號(hào),將這些信息用會(huì)話密鑰加密后就構(gòu)成了消息KRB_AP_REP??蛻舴奖A粲凶罱舾煞昼妰?nèi)所有接收到的時(shí)間標(biāo)記或者序列號(hào)的最大值,來(lái)防止重放攻擊。三、系統(tǒng)軟件安裝虛擬機(jī)指通過軟件模擬
15、的具有完整硬件系統(tǒng)功能的、運(yùn)行在一個(gè)完全隔離環(huán)境中的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。虛擬機(jī)支持多系統(tǒng)安裝和多系統(tǒng)運(yùn)行,并且支持所有系統(tǒng)的安裝和多網(wǎng)卡擴(kuò)展,能節(jié)省網(wǎng)卡擴(kuò)展成本,虛擬系統(tǒng)不會(huì)降低電腦的性能,啟動(dòng)虛擬系統(tǒng)不需要像啟動(dòng)windows系統(tǒng)那樣耗費(fèi)時(shí)間,運(yùn)行程序更加方便快捷。和更方便的操作。3.1 虛擬機(jī)的安裝 從VMware 官網(wǎng)下載VMware Workstation 10的安裝包,雙擊下載的安裝包,根據(jù)提示將VMware虛擬機(jī)軟件安裝到計(jì)算機(jī)。3.2 服務(wù)器端的安裝打開VMware Workstation 10,點(diǎn)擊左上角的文件->新建->虛擬機(jī)后新建立一個(gè)虛擬機(jī)系統(tǒng),選擇典型
16、(推薦) ->點(diǎn)擊下一步選擇安裝盤映像文件,點(diǎn)擊瀏覽->選擇ISO文件->點(diǎn)擊下一步輸入win2003密鑰->點(diǎn)擊下一步設(shè)置硬件參數(shù),添加硬盤和兩個(gè)網(wǎng)卡(將網(wǎng)絡(luò)適配器2設(shè)置為VMnet1)完成打開虛擬機(jī)->等待系統(tǒng)自動(dòng)安裝完成3.3 客戶端的安裝參考服務(wù)器端配置完成虛擬機(jī)安裝,配置一塊網(wǎng)卡設(shè)置到VMnet1。四、實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)計(jì)上面基于虛擬機(jī)的Kerberos實(shí)驗(yàn)環(huán)境的搭建,下面是Kerberos實(shí)例建設(shè)。4.1 軟硬件配置服務(wù)器端:Windows Server 2003系統(tǒng),配置兩塊網(wǎng)卡,其中一塊配置到VMnet1 ??蛻舳耍篧indows XP系統(tǒng)平臺(tái)。配置一塊到
17、VMnet1,和服務(wù)器在同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。電腦:關(guān)閉VMware DHCP Service。安裝Wireshark,設(shè)置掃描網(wǎng)卡為VMware Network Adapter VMnet1,然后開啟掃描。4.2 實(shí)現(xiàn)步驟實(shí)現(xiàn)步驟為:1、在Windows Server 2003上配置域服務(wù)器。2、在Windows XP上登錄域。4.3 Windows Server 2003配置域服務(wù)器1搭建域環(huán)境,創(chuàng)建一個(gè)域賬號(hào)單擊“開始管理工具配置您的服務(wù)器向?qū)?,啟?dòng)配置服務(wù)器向?qū)В稽c(diǎn)擊“下一步”,出現(xiàn)“配置選項(xiàng)”窗口,選中“第一臺(tái)服務(wù)器的典型配置”,繼續(xù)下一步;在出現(xiàn)的服務(wù)角色窗口,選擇“域控制器Active D
18、irectory ”單擊“下一步”出現(xiàn)Active Directory 安裝向?qū)?;選擇“新域的域控制器”(默認(rèn)),然后單擊“下一步”;鍵入域名 “acer.local”,然后單擊“下一步”接受將“ACER”作為默認(rèn)“域 NetBIOS 名”根據(jù)提示下一步到安裝完成。2管理Active Directory 用戶與計(jì)算機(jī)添加用戶添加域內(nèi)用戶:“開始管理您的服務(wù)器管理Active Directory 用戶與計(jì)算機(jī)User新建用戶”,接著設(shè)定登陸名與登陸密碼;3設(shè)置Kerberos 策略“開始管理工具-域安全策略安全設(shè)置帳戶設(shè)置Kerberos 策略”,雙擊某個(gè)策略,進(jìn)行修改,用系統(tǒng)默認(rèn)數(shù)值即可;4.
19、4 Windows XP上登錄域1“我的電腦屬性計(jì)算機(jī)名”,點(diǎn)擊“更改”,鍵入易識(shí)別的名字,并選中加入到域,鍵入上面所建立的域名2.注銷重啟,登錄所在域五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析5.1 Wireshark捕獲的數(shù)據(jù)包5.2 AS-REQ5.2.1包內(nèi)數(shù)據(jù)KRB5334AS-REQ0000 00 0c 29 bf 8f c6 00 50 56 38 b6 12 08 00 45 00 .).PV8.E.0010 01 40 00 8d 00 00 40 11 f7 c4 c0 a8 00 0a c0 a8 .0020 00 01 04 1e 00 58 01 2c 4a d7 6a 82 01 20 30
20、 82 .X.,J.j. 0.0030 01 1c a1 03 02 01 05 a2 03 02 01 0a a3 63 30 61 .c0a0040 30 4c a1 03 02 01 02 a2 45 04 43 30 41 a0 03 02 0L.E.C0A.0050 01 17 a1 03 02 01 08 a2 35 04 33 8c d8 62 e9 12 .5.3.b.0060 f5 b3 74 7c 9a 15 0f 27 79 fd 73 e7 50 a0 7d f1 .t|.'.0070 e3 30 cc f7 8a ce 32 dc f4 66 10 1a 9b
21、 bd c2 41 .0.2.f.A0080 0a b0 2a f8 10 ca 6a 80 75 fd d3 67 97 30 30 11 .*.j.u.g.00.0090 a1 04 02 02 00 80 a2 09 04 07 30 05 a0 03 01 01 .0.00a0 ff a4 81 aa 30 81 a7 a0 07 03 05 00 40 81 00 10 .0.00b0 a1 11 30 0f a0 03 02 01 01 a1 08 30 06 1b 04 78 .0.0.x00c0 70 2d 31 a2 06 1b 04 41 43 45 52 a3 19 30
22、 17 a0 p-1.ACER.0.00d0 03 02 01 02 a1 10 30 0e 1b 06 6b 72 62 74 67 74 .0.krbtgt00e0 1b 04 41 43 45 52 a5 11 18 0f 32 30 33 37 30 39 .ACER.20370900f0 31 33 30 32 34 38 30 35 5a a6 11 18 0f 32 30 33 13024805Z.2030100 37 30 39 31 33 30 32 34 38 30 35 5a a7 06 02 04 70913024805Z.0110 3a 56 78 5a a8 19
23、30 17 02 01 17 02 02 ff 7b 02 :VxZ.0.0120 01 80 02 01 03 02 01 01 02 01 18 02 02 ff 79 a9 .y.0130 1d 30 1b 30 19 a0 03 02 01 14 a1 12 04 10 58 50 .0.0.XP0140 2d 31 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 -1 5.2.2截圖報(bào)文分析00 0c 29 bf 8f c6信宿MAC地址00 50 56 38 b6 12信源MAC地址08 00協(xié)議類型45IP協(xié)議版本(4),首部長(zhǎng)度(4x5=20)00TOS
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