Какой протокол используемый в windows наиболее защищен

автор: admin
18.06.2023

2. Протоколы аутентификации Windows Задачи протоколов аутентификации Windows

Протокол аутентификации должен выполнять по крайней мере две задачи. Во-первых, он должен безопасно передавать транзакции от запросчика в базу данных аутентификации. Во-вторых, он должен безопасно и надежно хранить пароль.

Протокол аутентификации должен защитить введенную пользователем информацию при пересылке в базу данных аутентификации (т.е. SAM или AD). Для этого протокол подписывает, скрывает или шифрует транзакцию. Кроме того, используется временная метка, чтобы взломщик не мог воспользоваться учетными данными в будущем. Чтобы не позволить взломщику извлечь пароль пользователя из базы данных, протокол должен обеспечить скрытное хранение паролей в базе данных аутентификации.

Протоколы аутентификации обеспечивают защиту путем хранения паролей в скрытой форме (обычно хешированной) в базе данных аутентификации и путем полного запрета на передачу паролей между запросчиком и базой данных аутентификации даже в скрытой форме.

Процесс запрос-ответ выглядит следующим образом:

Компьютер получает данные для идентификации и аутентификации от пользователя и запрашивает аутентификацию на соответствующем сервере.

Сервер аутентификации генерирует случайное произвольное значение (называемое запросом – challenge) и посылает его запросчику.

Запросчик получает запрос и производит над ним и скрытой формой пароля математические операции, а затем передает результат (называемый ответом – response) серверу аутентификации.

Сервер аутентификации также выполняет математические манипуляции с запросом методом, идентичным используемому на рабочей станции, и сравнивает результат с полученным ответом. Если результаты совпадают, то запросчик считается успешно аутентифицированным.

В протоколах аутентификации используется процесс запрос-ответ, поэтому пароль никогда не передается через сеть.

Протоколы аутентификации Windows

В Windows применяются следующие протоколы аутентификации: LAN Manager, NT, NTLM, NTLMv1, NTLMv2 и Kerberos.

Основными протоколами сетевой аутентификации в ОС Windows являются: Kerberos, NTLMv1 и NTLMv2. Протокол Kerberos применяется только для аутентификации в домене Active Directory. Он является международным стандартом и достаточно хорошо описан.

По умолчанию все компьютеры с операционными системами Windows 2000 и более новыми операционными системами (XP/Vista/Seven/Server 2003-2008 R2) совместимы со всеми протоколами аутентификации.

Передавая соответствующие команды, другие рабочие станции и сервера могут выбирать протокол для обработки запроса аутентификации.

Протокол Kerberos может использоваться только клиентами начиная с Windows 2000 (и более новыми) при обращениях в домены Windows 2000 (и выше).

Исследования в области безопасности показали, что более старые протоколы (LM, NT и NTLM) уязвимы в случае прослушивания и в случае атак с применением «грубой силы».

Поэтому, рекомендуется использовать только протоколы Kerberos и NTLMv2. Чтобы убедиться в правильности этого, следует оценить возможности каждого протокола.

NTLM и корпоративные сети

То, что в последние годы проблемы безопасности протокола NTLM обсуждаются реже, чем раньше, выходят новые версии Microsoft Windows и внедряются новые протоколы аутентификации, не означает что проблемы исчезли. Эта статья — попытка собрать в одном месте информацию о различных недостатках NTLM, возможных атаках и о том, как следует учитывать архитектуру NTLM при проектировании и администрировании корпоративных сетей.

Призы для победителей конкурса предоставил компьютерный интернет магазин
Автор: ЗАРАЗА

Введение

Когда, полтора десятка лет назад, компания Microsoft начала серьезную работу над созданием централизованных сетей масштабов предприятия при работе над операционной системой Windows NT, перед разработчиками была поставлена весьма сложная, и новая по тем временам задача – реализовать технологии single sign-on, и One user – one password.

One user – one password (один пользователь – один пароль) означает, что у пользователя должен быть только один пароль. Единый пароль используется для доступа ко всем ресурсам и протоколам сети. Single sign-on (единый вход) подразумевает, что этот пароль указывается всего один раз – при входе пользователя в сеть.

Можно много спорить о преимуществах и недостатках такого подхода, но бесспорно одно – этот подход удобен как для пользователей, так и для разработчиков приложений. Пользователь избавлен от необходимости помнить много паролей и вводить их, а разработчику не надо задумываться над тем, как организовать аутентификацию пользователя.

Для этого необходимо было разработать такую схему аутентификации, которая позволила бы любому сетевому приложению передавать данные аутентификации независимо от сетевого протокола. Так родился NTLM и NTLMSSP (NTLM Security Service Provider) – подсистема позволяющая любому клиент-серверному приложению использовать NTLM ничего не зная о его внутренней структуре.

Нельзя сказать, чтобы Microsoft проигнорировал требования безопасности для протокола аутентификации. В общем-то, на тот момент протокол NTLM не был слабее многих уже использовавшихся протоколов, и в чем-то даже лучше. Но сейчас можно с уверенностью сказать, что вместе с протоколом NTLM появилось большое количество проблем связанных с его безопасностью. Часть проблем вызвана тем, что Microsoft должен был сохранить совместимость с существующими сетями LanManager для MS-DOS и Windows for Workgroups. Другие являются ошибками дизайна и объясняются новизной решаемой проблемы. Третьи являются исключительно криптографическими, т.к. тогда производители ПО редко имели в штате профессиональных криптоаналитиков.

Проблемы протокола NTLM широко дискутировались начиная с 1995 года и обсуждаются до сих пор. Существует ошибочное мнение, что протокол аутентификации Kerberos v5, используемый в сетях Windows 2000 и Windows 2003, полностью снимает проблему NTLM. Это не так, т.к. поддержка NTLM в существующих сетях Windows является обязательной и любая из сторон, принимающих участие в процессе аутентификации, может инициировать использование этого протокола. По этой причине многие проблемы протокола NTLM остаются актуальными в современных сетях Windows и должны учитываться не только в процессе администрирования сети, но и на этапе ее проектирования.

Я попытался собрать в одном месте информацию, мысли, идеи и проблемы, родившиеся в результате почти десятилетней дискуссии в открытых списках рассылки, а так же личной переписки со многими людьми, которым мне хотелось бы выразить признательность за их помощь, ответы на вопросы и терпение – Urity (urity at securityfriday.com), Jesper Johansson (jesperjo at microsoft.com), Solar Designer (solar at openwall.com), offtopic (offtopic at mail.ru) Glenn Zorn (gzorn at cisco.com) и многим другим. Так же использовались материалы из постингов Todd Sabin, Luke Kenneth Casson Leighton и Salman Niksefat. Из-за природной лени и отсутствия точных названий и постоянных URL для большинства использованных постингов я не буду делать список литературы в конце статей, пусть это сделает Google.

Мы не будем углубляться в технические детали более, чем это необходимо для понимания проблемы, тем не менее, иногда от читателя потребуются некоторые минимальные представления о процессах аутентификации и авторизации, программировании и криптографии. Чтобы облегчить жизнь читателю, в статье будут встречаться вставки «общеобразовательного» характера.

Процесс аутентификации клиент-серверных приложений в сетях Microsoft

Что происходит после нажатия на Ctrl+Alt+Del? Появляется запрос локальной подсистемы безопасности (Local Security Authority, LSA) на ввод имени пользователя и пароля. После ввода пароль хэшируется (криптографический хэш – одностороннее преобразование делающее невозможным, или по крайней мере сложным восстановление по нему оригинального пароля) и хэш помещается в хранилище LSA. В открытом виде он больше уже нигде не фигурирует (в старых версиях Windows пароль мог храниться в открытом виде или с обратимым шифрованием, т.к. старые версии LanManager использовали аутентификацию в открытом тексте, но не будем вспоминать эти времена). Кроме того, к хранилищу LSA нельзя обратиться напрямую стандартными методами. В хранилище хэши находятся до окончания сеанса работы (а иногда и после, это будет рассмотрено далее).

Протокол NTLM относится к семейству challenge-response (запрос-ответ) протоколов. Это означает, что ни пароль ни его хэш никогда не передаются «как есть», вместо этого они используются для генерации ответа (response) на случайный запрос (challenge). Аутентифицирующая сторона сравнивает полученный ответ с вычисленным локально. Генерация и проверка запроса и ответа осуществляется не приложениями, а провайдером NTLMSSP. Данные аутентификации, генерируемые NTLMSSP через специальные функции API (InitializeSecurityContext()/AcceptSecurityContext()) могут быть включены в любой протокол прикладного уровня, упаковка этих данных (называемых security blob – «начинка безопасности») это все, что требуется от приложений с точки зрения NTLMSSP. После успешной проверки подсистема безопасности генерирует токен, который может быть использован серверным приложением с правами локальной системы для имперсонирования пользователя, т.е. при подключении пользователя к серверному приложению серверное приложение может работать от его имени. В таком случае пользователь совершает вход на удаленную систему. Возникает вопрос – а может ли серверное приложение обратиться к другим сетевым ресурсам с использованием NTLM, не запрашивая дополнительной аутентификации? Если в хранилище LSA удаленного компьютера нет хэшей пароля пользователя – то это невозможно. Отсюда, например, невозможность «прозрачного» доступа к сетевому диску из telnet-сеанса или через Web-сервер если доступ через telnet или к Web происходит с NTLM аутентификацией.

Теоретически все получается замечательно и абсолютно безопасно. Даже запустив приложение с правами пользователя, все равно не возможно получить его пароль или даже хэш. И даже перехватив сеанс и подменив сервер, не получится получить доступ к другим сетевым ресурсам.

Давайте посмотрим на все это с точки зрения реализации.

Хэши NTLM

В семействе протоколов NTLM (как мы увидим далее, NTLM-подобных протоколов несколько) могут использоваться 2 типа хэшей: LM (LanManager) хэш, унаследованный от предыдущих реализаций LanManager и NT (New Technology) хэш, созданный для протокола NTLM. Соответственно, при входе пользователя в систему, как правило, от пароля берутся и хранятся оба этих хэша. Первая версия протокола NTLM для совместимости поддерживала оба ключа (NT или LM ключем обычно называют соответствующий хэш пароля). В более поздних реализациях используется только NT ключ, однако по-умолчанию LM хэш все равно создается при входе и помещается в хранилище LSA. Давайте рассмотрим оба алгоритма хэширования.

LM ключ получается из пароля в 8-битной OEM кодировке (cp866 для России) с помощью алгоритма DES.

Для справки: DES является симметричным блочным шифром, использующим 56 битный ключ для шифрования 64 битного блока текста. Реально, внутри алгоритма используется 64 битный ключ, однако длина ключа искусственно занижена по непонятным соображениям – 56 битный ключ «растягивается» за счет вставки дополнительного бита через каждые 7 бит ключа. Поскольку DES обладает относительной стойкостью к атакам известного открытого текста, он может быть использован в качестве криптографической хэш функции, если в качестве открытого текста использовании какой-либо известный текст, а в качестве ключа – хэшируемое слово. Известный текст может быть либо случайным (в таком случае он называется salt – соль, и хранится в месте с паролем), либо предопределенным, в таком случае он называется Magic Word – заклинание. В классической реализации crypt() в Unix использовался первый подход, в Windows используется магическое слово KGS!@#$% (посмотрите на клавиатуру…. Наверное, это был чей-то пароль). При использовании в качестве хэш функции DES генерирует 64 битный хэш по 56 битному тексту.

Поскольку DES позволяет получить хэш лишь от 7-символьного блока, то реально используется пароль из 14 символов (более короткий пароль дополняется нулями), который разбивается на два блока по 7 символов, от каждого из которых независимо вычисляется хэш. В итоге получается 128-битный хэш «склееный» из двух частей.

Недостатки алгоритма очевидны. Независимое вычисление двух блоков позволяет и их независимый взлом, т.е. реально каждый 64 бита хэша можно атаковать с целью восстановления пароля. Причем для генерации LM ключа пароль не чувствителен к регистру символов и символы всегда используются в верхнем реестре. Это делает очень эффективной атаку на восстановление пароля методом последовательного перебора (не более 7 символов из очень ограниченного алфавита). Причем длинный пароль может быть легче восстановить чем более короткий. Например, для пароля из 12 символов, сначала за считанные секунды подбираются последние 5 символов, после чего делается предположение о структуре пароля и первые 7 символов пароля подбираются по более ограниченному алфавиту. В настоящее время известны очень быстрые реализации DES с использованием 64-битной арифметики, что делает его абсолютно непригодным для криптографии. В общем случае, восстановление пароля по LM хэшу на современной технике вопрос не более чем нескольких дней. Кроме того, фиксированное магическое слово позволяет использование таблицы заранее посчитанных значений ключей, что делает возможным восстановление пароля по LM хэшу в реальном времени.

NT ключ вычисляется с помощью стандартного алгоритма хэширования MD4. Хэш MD4 берется от пароля записанного в 16-битной кодировке Unicode с последовательностью байт low endian (т.е. первым байтом идет номер символа в странице). Пароль вычисляется с учетом регистра. MD4 имеет несколько криптографических проблем, самой большой из них является маленькое время вычисления хэша, что позволяет перебирать достаточно большое количество комбинаций в единицу времени упрощая, например, атаку по словарю или подбор слабой комбинации символов.

Подсказка: существует большое количество программ для восстановления пароля из NT или LM ключа путем подбора по словарю или перебора – John-the-Ripper, LophtCrack, Cain & Abel. При наличии обоих ключей, обычно сначала восстанавливается пароль в верхнем регистре из LM-ключа, затем по NT-ключу восстанавливается регистр пароля. Такой подход, в частности, реализован в Cain & Abel (http://www.oxid.it), являющейся на сегодня наиболее мощным и универсальным инструментом для выполнения различных задач связанных с обнаружением слабых конфигураций, в т.ч. и многих проблем NTLM. Мы еще неоднократно будем возвращаться к возможностям этой утилиты. Самая быстрая реализация алгоритма DES ориентированная на взлом LM-ключей в Solar Designer’овском John-the-Ripper.

Совет: Можно запретить генерацию LM-ключей в системе путем установки в 1 значения NoLmHash в разделе реестра HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Lsa

Несмотря на то, что будет описано ниже, сделать это настоятельно рекомендуется, хотя бы для очистки совести.

Кому нужен сломанный ключ?

Как мы уже говорили, NT и LM ключи (хэши) генерируются из пароля при входе пользователя в систему, после чего пароль нигде не хранится и никогда не используется. Возникает закономерный вопрос: если у нас есть на руках NT и LM хэши можем ли мы использовать их, например, для аутентификации по сети без восстановления пароля в открытом тексте? Очевидно, да. Начнем с простого случая открытых кодов. Попробуем модифицировать smbclient из состава SAMBA таким образом, чтобы подключаться к удаленному файловому серверу с исопльзованием NT хэша (как мы знаем, из NT хэша восстановить пароль гораздо сложнее). Было бы достаточно сложно перелопатить полтора десятка мегабайт исходников SAMBA, если бы мы не знали точно, что NT ключ это MD4 хэш. Нам будет достаточно только модифицировать библиотеку md4.c таким образом, чтобы не хэшировать что-то, что уже похоже на хэш. Например то, что состоит из 32х 16-ричных символов (как мы помним, ключ 128-битный, а пароль приходит в кодировке Unicode, т.е. каждый входящий символ занимает 2 байта, получается 64 байта на входе и 16 на выходе).

Лекция 11. Протоколы аутентификации в Windows

В рамках лекции рассматриваются протоколы аутентификации :

Текст лекции

Рассмотрим наиболее распространенные протоколы безопасности, используемые в процессе аутентификации в Windows .

SPNEGO

SPNEGO (сокр. от Simple and Protected GSS-API Negotiation Mechanism — простой и защищенный механизм переговоров по GSS-API ) — механизм, который используется для аутентификации клиентского приложения на удаленном сервере в том случае, когда ни одна из сторон не знает, какой протокол аутентификации поддерживает другая сторона.

GSS-API ( Generic Security Service Application Program Interface — Обобщенный прикладной программный интерфейс службы безопасности) [ 14.1 ] предназначен для защиты коммуникаций между компонентами программных систем, построенных в архитектуре клиент/ сервер . Он предоставляет услуги по взаимной аутентификации осуществляющих контакт партнеров и по контролю целостности и обеспечению конфиденциальности пересылаемых сообщений.

Пользователями интерфейса безопасности GSS-API являются коммуникационные протоколы (обычно прикладного уровня) или другие программные системы, самостоятельно выполняющие пересылку данных.

Обобщенный интерфейс безопасности GSS-API не зависит от конкретной языковой среды и от механизмов безопасности , обеспечивающих реальную защиту. Последнее обстоятельство позволяет создавать приложения, которые на уровне исходного текста мобильны по отношению к смене механизмов безопасности . Тем самым реализуется открытость прикладных систем и соответствующих средств защиты.

На каждом компьютере, где предполагается применять интерфейс безопасности GSS-API , должно быть установлено клиентское программное обеспечение соответствующего механизма защиты. Приложение , использующее GSS-API , локальным образом вызывает необходимые функции, получая в ответ так называемые » токены безопасности». Токен может содержать зашифрованное удостоверение пользователя, электронную подпись или целое зашифрованное сообщение. Приложения обмениваются токенами безопасности, достигая тем самым аутентификации , целостности и конфиденциальности общения. Поскольку коммуникационные аспекты вынесены за пределы GSS-API , он автоматически оказывается независимым от сетевых протоколов . Сетевая мобильность приложений должна обеспечиваться иными средствами.

SPNEGO — стандартный псевдо-механизм GSS-API . Псевдо-механизм определяет, какие механизмы GSS-API являются доступными, выбирает один из них и передает ему «право» осуществлять в дальнейшем необходимые операции по обеспечению безопасного взаимодействия приложений.

Наиболее известным применением SPNEGO является расширение Microsoft » HTTP Negotiate «. Впервые SPNEGO был реализован в Internet Explorer 5.01 и IIS 5.0 с целью реализации возможности SSO ( Single Sign -On , «единый вход», «принцип однократной регистрации «), позже переименованной в Integrated Windows Authentication . SPNEGO мог выбирать между протоколами Kerberos и NTLM . Позднее Firefox и Konqueror также стали поддерживать SPNEGO .

Когда Microsoft начала работу над созданием централизованных сетей масштабов предприятия при работе над операционной системой Windows NT , перед разработчиками была поставлена весьма сложная и новая по тем временам задача — реализовать технологии SSO и » One user — one password «. » One user — one password » — «один пользователь — один пароль » означает, что у пользователя должен быть единый пароль , используемый для доступа ко всем ресурсам и протоколам сети. Действенные меры защиты не должны затруднять работу пользователей. Например, их следует освободить от необходимости отдельно регистрироваться на каждом ресурсе, используя при этом разные пароли. Кроме того, процесс регистрации не должен сопровождаться длительными задержками при получении доступа. Single sign -on , как отмечалось выше, подразумевает, что этот пароль указывается всего один раз — при входе пользователя в сеть ).

Необходимо было разработать такую схему аутентификации , которая позволила бы любому сетевому приложению передавать данные аутентификации независимо от сетевого протокола . Это привело к появлению NTLM и NTLMSSP ( NTLM Security Service Provider — подсистемы, позволяющей любому клиент- серверному приложению использовать NTLM , ничего не зная о его внутренней структуре). Протокол NTLM относится к семейству challenge — response ( запрос -ответ) протоколов . Это означает, что ни пароль , ни его хеш никогда не передаются «как есть»: они используются для генерации ответа ( response ) на случайный запрос ( challenge ). Аутентифицирующая сторона сравнивает полученный ответ с вычисленным локально. Генерация и проверка запроса и ответа осуществляется не приложениями, а провайдером NTLMSSP .

Протокол NTLM имеет много брешей в безопасности. Часть проблем вызвана тем, что Microsoft необходимо было сохранить совместимость с существующими сетями LanManager для MS-DOS и Windows for Workgroups . Другие являются ошибками проектирования, третьи — исключительно криптографические.

В настоящее время Microsoft рекомендует в качестве протокола аутентификации использовать Kerberos (см. следующую главу). Тем не менее, в новых версиях Windows он поддерживается и все еще используется, к примеру, на уровне рабочих групп (при отсутствии домена Active Directory ).

Kerberos

Kerberos — протокол аутентификации , разработанный в 1980-х гг. в Массачусетском технологическом институте ( MIT — Massachusetts Institute of Technology ). Первой операционной системой семейства Windows , реализующей протокол Kerberos [ 14.2 ], стала Windows 2000 . Сетевая служба Kerberos действует как доверенный посредник, обеспечивая безопасную сетевую проверку подлинности, которая дает пользователю возможность работать на нескольких машинах сети.

Kerberos использует криптографию с секретным ключом: как правило, применяются шифры DES или Triple-DES ( 3DES ), хотя в последней версии, Kerberos v5, описанной в документе RFC 1510 [ 14.4 ], поддерживаются и другие алгоритмы: так, Windows Vista была выпущена с улучшенной версией протокола Kerberos , позволяющей использовать криптоалгоритм AES .

Kerberos версии 5 использует режим СВС ( Cipher Block Chaining ). CBC [ 14.3 ] — это режим шифрования с обратной связью , при котором перед вычислением очередного шифрованного блока открытый текст складывается побитно по модулю 2 с предыдущим шифртекстом . В режиме СВС над открытым текстом и предыдущим шифртекстом выполняется операция XOR и тем самым каждый предыдущий шифрблок используется для модифицирования очередного блока открытого текста.

Для аутентификации в службе Kerberos используются удостоверения. Различают два вида удостоверений ( credentials ): мандаты ( tickets ) и аутентификаторы ( authenticators ). Подробно структура различных сообщений Kerberos описана в документе RFC 1510 [ 14.2 ], мы ограничимся основной информацией.

Мандат используется для безопасной передачи серверу данных о клиенте. Сервер также может проверить, действительно ли мандат был выдан клиенту, который его предъявляет. Мандат Kerberos имеет следующую форму:

— сервер , — клиент, — сетевой адрес клиента, — начало и окончание времени действия мандата , — секретный ключ сервера, здесь и далее обозначает некоторые данные , зашифрованные ключом . Клиент не может расшифровать мандат , т.к. не знает секретного ключа сервера, но он может предъявлять его серверу неограниченное количество раз в течение промежутка от начала до окончания действия мандата .

Аутентификатор — некий блок информации, зашифрованный с помощью секретного ключа . Аутентификатор предъявляется вместе с мандатом . Клиент создает аутентификатор каждый раз, когда ему нужно воспользоваться службами сервера. Аутентификатор Kerberos имеет следующую форму:

— сервер , — клиент, — начало и окончание действия мандата , K_<c,s>» width=»41″ height=»24″ /> — сеансовый <i>ключ</i> для клиента и сервера, <img decoding=

· Клиент запрашивает у сервера аутентификации мандат на обращение к Серверу выдачи мандатов (Ticket- Granting Server, TGS ). В роли сервера аутентификации выступает центр распределения ключей ( KDC , Key Distribution Center ). KDC направляет клиенту мандат , содержащий уникального сеансового ключа ( session key) для предстоящего сеанса. Копия сеансового ключа , пересылаемая на сервер, шифруется с помощью долговременного ключа этого сервера (шаги 1-2);

· Для подключения к конкретному серверу клиент запрашивает у TGS мандат на обращение к серверу. В роли TGS также выступает KDC . Если все в порядке, KDC отсылает мандат клиенту (шаги 3-4);

· Клиент предъявляет серверу полученный мандат вместе с аутентификатором . Если удостоверение клиента правильно, сервер предоставляет клиенту доступ к службе (шаги 5-6*).

Схема работы протокола Kerberos

Рис. 14.1. Схема работы протокола Kerberos

1. Запрос мандата на выделение мандата сервера

2. Мандат на выделение мандата сервера

3. Запрос мандата сервера

4. Мандат сервера

5. Запрос услуги

6. Метка времени, зашифрованная сеансовым ключом*

*Шаг 6 выполняется, если требуется взаимная аутентификация . Посылая клиенту метку времени, зашифрованную сеансовым ключом, сервер доказывает, что ему известен правильный секретный ключ , и он может расшифровать мандат и аутентификатор .

Краткие итоги

Были рассмотрены протоколы аутентификации , используемые в ОС Windows : SPNEGO , NTLM , Kerberos . Описаны принципы работы и области применения протоколов. Особое внимание уделено используемым криптографическим механизмам.

Записки IT специалиста

Работая в среде Windows каждый системный администратор так или иначе сталкивается с системами аутентификации. Но для многих этот механизм представляет собой черный ящик, когда суть происходящих процессов остается неясна. В тоже время от правильной настройки аутентификации напрямую зависит безопасность сети, поэтому важно не только знать способы и протоколы, но и представлять их работу, хотя бы на общем уровне.

Научиться настраивать MikroTik с нуля или систематизировать уже имеющиеся знания можно на углубленном курсе по администрированию MikroTik. Автор курса, сертифицированный тренер MikroTik Дмитрий Скоромнов, лично проверяет лабораторные работы и контролирует прогресс каждого своего студента. В три раза больше информации, чем в вендорской программе MTCNA, более 20 часов практики и доступ навсегда.

В рамках данного материала мы будем рассматривать сознательно упрощенное представление процедур аутентификации, достаточное для понимания базового принципа работы, впоследствии данные знания могут быть углублены путем изучения специализированной литературы.

Для начала внесем ясность в термины. Многие путают понятия аутентификации и авторизации, хотя это различные процедуры.

Аутентификация — происходит от английского слова authentication, которое можно перевести как идентификация или проверка подлинности. Это полностью отражает суть процесса — проверка подлинности пользователя, т.е. мы должны удостовериться, что пользователь, пытающийся получить доступ к системе именно тот, за кого себя выдает.
Авторизация — перевод слова authorization означает разрешение, т.е. проверка прав доступа к какому-либо объекту. Процесс авторизации может быть применен только к аутентифицированному пользователю, так как перед тем, как проверять права доступа, мы должны выяснить личность объекта, которому мы собираемся предоставить какие-либо права.

Чтобы проще представить себе этот процесс проведем простую аналогию. Вы находитесь за границей и вас останавливает полицейский, вы предъявляете свой паспорт. Полицейский проверяет данные в паспорте и сверяет фотографию — это процесс аутентификации. Убедившись, что вы это вы, полицейский просит показать визу — это процесс авторизации, т.е. вашего права здесь находиться.

Точно также, сотрудник полиции, остановив трудового мигранта и проверив его паспорт, просит разрешение на работу, если разрешения нет, то зарубежный гость успешно прошел аутентификацию, но провалил авторизацию. Если аутентификация не пройдена, то до авторизации дело не дойдет.

Для аутентификации в компьютерных системах традиционно используется сочетания имени пользователя и некой секретной фразы (пароля), позволяющей определить, что пользователь именно тот, за кого себя выдает. Существуют также и иные способы аутентификации, например, по смарт-карте, но в данной статье мы их касаться не будем.

Локальная аутентификация

Прежде всего начнем с локальной аутентификации, когда пользователь хочет войти непосредственно на рабочую станцию, не входящую в домен. Что происходит после того, как пользователь ввел свой логин и пароль? Сразу после этого введенные данные передаются подсистеме локальной безопасности (LSA), которая сразу преобразует пароль в хэш, хэширование — это одностороннее криптографическое преобразование, делающее восстановление исходной последовательности невозможным. В открытом виде пароль нигде в системе не хранится и не фигурирует, пользователь — единственный кто его знает.

Затем служба LSA обращается к диспетчеру учетных записей безопасности (SAM) и сообщает ему имя пользователя. Диспетчер обращается в базу SAM и извлекает оттуда хэш пароля указанного пользователя, сгенерированный при создании учетной записи (или в процессе смены пароля).

Затем LSA сравнивает хэш введенного пароля и хэш из базы SAM, в случае их совпадения аутентификация считается успешной, а хэш введенного пароля помещается в хранилище службы LSA и находится там до окончания сеанса пользователя.

В случае входа пользователя в домен, для аутентификации используются иные механизмы, прежде всего протокол Kerberos, однако, если одна из сторон не может его использовать, по согласованию могут быть использованы протоколы NTLM и даже устаревший LM. Работу этих протоколов мы будем рассматривать ниже.

LAN Manager (LM)

Протокол LAN Manager возник на заре зарождения локальных сетей под управлением Windows и впервые был представлен в Windows 3.11 для рабочих групп, откуда перекочевал в семейство Windows 9.х. Мы не будем рассматривать этот протокол, так как в естественной среде он уже давно не встречается, однако его поддержка, в целях совместимости, присутствует до сих пор. И если современной системе поступит запрос на аутентификацию по протоколу LM, то, при наличии соответствующих разрешений, он будет обработан.

Что в этом плохого? Попробуем разобраться. Прежде всего разберемся, каким образом создается хэш пароля для работы с протоколом LM, не вдаваясь в подробности обратим ваше внимание на основные ограничения:

Пароль регистронезависимый и приводится к верхнему регистру.
Длина пароля — 14 символов, более короткие пароли дополняются при создании хэша нулями.
Пароль делится пополам и для каждой части создается свой хэш по алгоритму DES.

Исходя из современных требований к безопасности можно сказать, что LM-хэш практически не защищен и будучи перехвачен очень быстро расшифровывается. Сразу оговоримся, прямое восстановление хэша невозможно, однако в силу простоты алгоритма шифрования возможен подбор соответствующей паролю комбинации за предельно короткое время.

А теперь самое интересное, LM-хэш, в целях совместимости, создается при вводе пароля и хранится в системах по Windows XP включительно. Это делает возможной атаку, когда системе целенаправленно присылают LM-запрос и она его обрабатывает. Избежать создания LM-хэша можно изменив политику безопасности или используя пароли длиннее 14 символов. В системах, начиная с Windows Vista и Server 2008, LM-хэш по умолчанию не создается.

NT LAN Manager (NTLM)

Новый протокол аутентификации появился в Windows NT и благополучно, с некоторыми изменениями, дожил до наших дней. А до появления Kerberos в Windows 2000 был единственным протоколом аутентификации в домене NT.

Сегодня протокол NTLM, точнее его более современная версия NTLMv2, применяются для аутентификации компьютеров рабочих групп, в доменных сетях Active Directory по умолчанию применяется Kerberos, однако если одна из сторон не может применить этот протокол, то по согласованию могут быть использованы NTLMv2, NTLM и даже LM.

Принцип работы NTLM имеет много общего с LM и эти протоколы обратно совместимы, но есть и существенные отличия. NT-хэш формируется на основе пароля длиной до 128 символов по алгоритму MD4, пароль регистрозависимый и может содержать не только ACSII символы, но и Unicode, что существенно повышает его стойкость по сравнению с LM.

Как происходит работа по протоколу NTLM? Рассмотрим следующую схему:

Допустим локальный компьютер хочет получить доступ к некоторому файловому ресурсу на другом ПК, который мы будем считать сервером, при этом совсем не обязательно наличие на этом ПК северной ОС или серверных ролей. С точки зрения протокола NTLM клиент это тот, кто обращается, сервер — к кому обращаются.

Чтобы получить доступ к ресурсу клиент направляет серверу запрос с именем пользователя. В ответ сервер передает ему случайное число, называемое запросом сервера. Клиент в свою очередь шифрует данный запрос по алгоритму DES, используя в качестве ключа NT-хэш пароля, однако, несмотря на то, что NT-хэш 128-битный, в силу технических ограничений используется 40 или 56 битный ключ (хеш делится на три части и каждая часть шифрует запрос сервера отдельно).

Зашифрованный хэшем пароля запрос сервера называется ответом NTLM и передается обратно серверу, сервер извлекает из хранилища SAM хэш пароля того пользователя, чье имя было ему передано и выполняет аналогичные действия с запросом сервера, после чего сравнивает полученный результат с ответом NTLM. Если результаты совпадают, значит пользователь клиента действительно тот, за кого себя выдает, и аутентификация считается успешной.

В случае доменной аутентификации процесс протекает несколько иначе. В отличие от локальных пользователей, хэши паролей которых хранятся в локальных базах SAM, хэши паролей доменных пользователей хранятся на контроллерах доменов. При входе в систему LSA отправляет доступному контроллеру домена запрос с указанием имени пользователя и имени домена и дальнейший процесс происходит как показано выше.

В случае получения доступа к третьим ресурсам схема также немного изменяется:

Получив запрос от клиента, сервер точно также направит ему запрос сервера, но получив NTLM-ответ он не сможет вычислить значение для проверки на своей стороне, так как не располагает хэшем пароля доменного пользователя, поэтому он перенаправляет NTLM-ответ контроллеру домена и отправляет ему свой запрос сервера. Получив эти данные, контроллер домена извлекает хэш указанного пользователя и вычисляет на основе запроса сервера проверочную комбинацию, которую сравнивает с полученным NTLM-ответом, при совпадении серверу посылается сообщение, что аутентификация прошла успешно.

Как видим, хэш пароля ни при каких обстоятельствах по сети не передается. Хэш введенного пароля хранит служба LSA, хэши паролей пользователей хранятся либо в локальных хранилищах SAM, либо в хранилищах контроллера домена.

Но несмотря на это, протокол NTLM на сегодняшний день считаться защищенным не может. Слабое шифрование делает возможным достаточно быстро восстановить хэш пароля, а если использовался не только NTLM, а еще и LM-ответ, то и восстановить пароль.

Но и перехваченного хэша может оказаться вполне достаточно, так как NTLM-ответ генерируется на базе пароля пользователя и подлинность клиента сервером никак не проверяется, то возможно использовать перехваченные данные для неавторизованного доступа к ресурсам сети. Отсутствие взаимной проверки подлинности также позволяет использовать атаки плана человек посередине, когда атакующий представляется клиенту сервером и наоборот, устанавливая при этом два канала и перехватывая передаваемые данные.

NTLMv2

Осознавая, что протокол NTLM не соответствует современным требованиям безопасности, с выходом Windows 2000 Microsoft представила вторую версию протокола NTLMv2, который был серьезно доработан в плане улучшений криптографической стойкости и противодействия распространенным типам атак. Начиная с Windows 7 / Server 2008 R2 использование протоколов NTLM и LM по умолчанию выключено.

Сразу рассмотрим схему с контроллером домена, в случае его отсутствия схема взаимодействия не меняется, только вычисления, производимые контроллером домена, выполняются непосредственно на сервере.

Как и в NTLM, клиент при обращении к серверу сообщает ему имя пользователя и имя домена, в ответ сервер передает ему случайное число — запрос сервера. В ответ клиент генерирует также случайное число, куда, кроме прочего, добавляется метка времени, которое называется запрос клиента. Наличие метки времени позволяет избежать ситуации, когда атакующий первоначально накапливает перехваченные данные, а потом с их помощью осуществляет атаку.

Запрос сервера объединяется с запросом клиента и от этой последовательности вычисляется HMAC-MD5 хэш. После чего от данного хэша берется еще один HMAC-MD5 хэш, ключом в котором выступает NT-хэш пароля пользователя. Получившийся результат называется NTLMv2-ответом и вместе с запросом клиента пересылается серверу.

Криптостойкость данного алгоритма является актуальной и на сегодняшний день, известно только два случая взлома данного хэша, один из них произведен компанией Symantec в исследовательских целях. Можно с уверенностью сказать, что в настоящий момент нет массовых инструментов для атак на NTLMv2, в отличие от NTLM, взломать который может любой вдумчиво прочитавший инструкцию школьник.

Сервер, получив NTLMv2-ответ и запрос клиента, объединяет последний с запросом сервера и также вычисляет HMAC-MD5 хэш, затем передает его вместе с ответом контроллеру домена. Тот извлекает из хранилища сохраненный хэш пароля пользователя и производит вычисления над HMAC-MD5 хешем запросов сервера и клиента, сравнивая получившийся результат с переданным ему NTLMv2-ответом. В случае совпадения серверу возвращается ответ об успешной аутентификации.

При этом, как вы могли заметить, NTLMv2, также, как и его предшественник, не осуществляет взаимную проверку подлинности, хотя в некоторых материалах в сети это указывается.

Настройки безопасности

Теперь, когда вы имеете представление о работе протоколов аутентификации самое время поговорить о настройках безопасности. NTLMv2 вполне безопасный протокол, но если система настроена неправильно, то злоумышленник может послать NTLM или LM запрос и получить соответствующий ответ, который позволит успешно осуществить атаку.

За выбор протокола аутентификации отвечает локальная или групповая политика. Откроем редактор политик и перейдем в Конфигурация компьютера — Конфигурация Windows — Политики безопасности — Локальные политики — Параметры безопасности, в этом разделе найдем политику Сетевая безопасность: уровень проверки подлинности LAN Manager.

В этом же разделе находится политика Сетевая безопасность: не хранить хэш-значения LAN Manager при следующей смене пароля, которая запрещает создание LM-хэша, по умолчанию активна начиная с Vista / Server 2008.

В нашей же политике мы видим широкий выбор значений, очевидно, что сегодня безопасными могут считаться политики начиная с Отправлять только NTLMv2-ответ и ниже по списку.

Эти же значения можно задать через реестр, что удобно в сетях уровня рабочей группы, для этого в разделе HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Lsa нужно создать параметр DWORD с именем LmCompatibilityLevel, который может принимать значения от 0 до 5. Рассмотрим их подробнее:

Наименование настройки	Клиентский компьютер	Контроллер домена	Lm Compatibility Level
Отправлять LM- и NTLM-ответы	Клиентские компьютеры используют LM и NTLM аутентификацию , и никогда не используют сеансовую безопасность NTLMv2.	Контроллеры домена допускают проверку подлинности LM, NTLM и NTLMv2.	0
Отправлять LM- и NTLM- использовать сеансовую безопасность NTLMv2	Клиентские компьютеры используют LM и NTLM аутентификацию, и используют сеансовую безопасность NTLMv2, если сервер поддерживает ее.	Контроллеры домена допускают проверку подлинности LM, NTLM и NTLMv2.	1
Отправлять только NTLM-ответ	Клиентские компьютеры используют проверку подлинности NTLMv1, и используют сеансовую безопасность NTLMv2, если сервер поддерживает ее.	Контроллеры домена допускают проверку подлинности LM, NTLM и NTLMv2.	2
Отправлять только NTLMv2-ответ	Клиентские компьютеры используют проверку подлинности NTLMv2, и используют сеансовую безопасность NTLMv2, если сервер поддерживает ее.	Контроллеры домена допускают проверку подлинности LM, NTLM и NTLMv2.	3
Отправлять только NTLMv2-ответ. Отказывать LM.	Клиентские компьютеры используют проверку подлинности NTLMv2, и используют сеансовую безопасность NTLMv2, если сервер поддерживает ее.	Контроллеры домена отказываются принимать аутентификацию LM, и будут принимать только NTLM и NTLMv2.	4
Отправлять только NTLMv2-ответ. Отказывать LM и NTLM.	Клиентские компьютеры используют проверку подлинности NTLMv2, и используют сеансовую безопасность NTLMv2, если сервер поддерживает ее.	Контроллеры домена отказываются принимать аутентификацию LM и NTLM, и будут принимать только NTLMv2.	5

Внимательный читатель, изучая данную таблицу, обязательно обратит внимание на сеансовую безопасность NTLMv2. Данная возможность, как и вообще все взаимодействие по NTLMv2, довольно плохо документированы, поэтому многие понимают смысл этой возможности неправильно. Но на самом деле все довольно несложно.

После того, как клиент пройдет аутентификацию формируется ключ сеанса, который используется для подтверждения подлинности при дальнейшем взаимодействии. Ключ сеанса NTLM основан только на NT-хэше и будет одинаковым до тех пор, пока клиент не поменяет пароль пользователя. Какие угрозы безопасности это несет пояснять, нам кажется, не надо. Сеансовая безопасность NTLMv2 подразумевает вычисление ключа сеанса с использованием не только NT-хэша, но и запросов сервера и клиента, что делает ключ уникальным и гораздо более стойким к возможным атакам. При этом данная возможность может быть использована совместно с NTLM или LM аутентификацией.

Мы надеемся, что данный материал поможет вам глубже понять процессы аутентификации в системах Windows. В следующей части мы подробно остановимся на устройстве и работе протокола Kerberos.

Помогла статья? Поддержи автора и новые статьи будут выходить чаще:

Или подпишись на наш Телеграм-канал: