kerberos理论知识

一、什么是kerberos

    Kerberos是一种计算机网络授权协议，用来在非安全网络中，对个人通信以安全的手段进行身份认证。这个词又指麻省理工学院为这个协议开发的一套计算机软件。软件设计上采用客户端/服务器结构，并且能够进行相互认证，即客户端和服务器端均可对对方进行身份认证。可以用于防止窃听、防止重放攻击、保护数据完整性等场合，是一种应用对称**体制进行**管理的系统。 Kerberos 的扩展产品也使用公开**加密方法进行认证 。

当有N个人使用该系统时，为确保在任意两个人之间进行秘密对话，系统至少保存有它与每个人的共享**，所需的最少会话**数为N个 。

    Kerberos 网络认证协议允许某实体在非安全网络环境下通信，向另一个实体以一种安全的方式证明自己的身份。它也指由麻省理工实现此协议，并发布的一套免费软件。它的设计主要针对客户- - 服务器模型，并提供了一系列交互认证 —— 用户和 服务器( ( 或具体服务) ) 都 能验证对方的身份。 Kerberos 协议可以保护网络实体免受窃听和重复攻击。

Kerberos 协议基于对称密码学，并需要一个值得信赖的第三方。 Kerberos 协议的扩展可以为认证的某些阶段提供公钥密码学支持。

二、kerberos在hadoop中的位置

三、kerberos在hadoop中的概念

• kerberos  principal
  1. 主体: 在Kerberos中用户或者服务被称为主体，一般由两部分或者三部分组成：primary主要标识、instance实例名称（可选）、realm领域。在Kerberos的认证系统中通过主体标识唯一身份，在CDH中主体一般是操作系统用户名或者服务名。
  2. Kerberos通过将票据Tickets分配给kerberos主体使其可以访问启用Kerberos集群的Hadoop服务。
• kerberos  keytab
  1. Keytab文件包含了Kerberos主体和该主体秘钥的加密副本，对于Hadoop守护进程来说每个keytab文件是唯一的，因为实例包含了主机名，如hbase/node@HADOOP.COM，该文件用来认证kerberos主机上的主体，因此keytab一定要安全保存。
• delegation  tokens
  1. 用户通过kerberos认证后，提交作业，如果用户此时登出系统，则后续的认证通过委托令牌的方式完成，委托令牌和Nn共享秘钥，用于模拟用户来获得执行任务，委托令牌有效期为一天，可以通过更新程序更新令牌不超过7天，任务完成以后委托令牌取消。

四、kerberos的工作机制

1、相关概念

kerberos依靠ticket的概念来工作,每个部分概念如下:

KDC（Key Distribution Center）= **分发中心

由AS和TGS组成，是所有通信的主要枢纽，保存有每个客户端或者服务的秘钥副本，辅助完成通信认证.

• AS（Authentication Server）= 认证服务器
• TGS（Ticket Granting Server）= 票据授权服务器
• TGT（Ticket Granting Ticket）= 票据授权票据，票据的票据
• SS（Service Server）= 特定服务提供端

kerberos设计的参与者:

• 请求访问某个资源的主体，可以是用户或者服务。
• 被请求的资源，一般是具体某个服务，比如hive等。
• KDC

2、功能描述

要开启一个认证会话，客户端首先将用户名发送到KDC的AS进行认证(一般是通过kinit命令完成)，KDC服务器生成相应的票据授权票据(TGT)并打上时间戳，TGT是一个用于请求和其他服务通信的票据，并在数据库中查找该请求用户的密码，并用查找到的密码对TGT进行加密，将加密结果返回给请求用户。

客户端收到返回结果，使用自己的密码解密得到TGT票据授权票据，该TGT会在一段时间后自动失效，有些程序可以用户登录期间进行自动更新，比如hadoop的hdfs用户。当客户端需要请求服务时，客户端将该TGT发送到KDC的TGS服务，当用户的TGT通过验证并且有权限访问所申请的服务时，TGS生成一个被请求服务对应的Ticket和和Session Key，并发给请求客户端。

客户端将该Ticket和要请求的服务一同发送给目的服务端，完成验证并获得相应服务。简单地说，用户先用共享**从KDC的AS认证服务器得到一个身份证明。随后，用户使用这个身份证明与SS通信，而不使用共享**。

3、工作原理

3.1、客户端认证过程

客户端(Client)从认证服务器(AS)获取票据的票据（TGT）

1) 客户端向AS发送明文信息，申请基于该用户的请求服务，比如‘用户APP1想请求服务’。（注意：用户不向AS发送“用户**”(user's secret key)，也不发送密码）该AS能够从本地数据库中查询到该申请用户的密码，并通过相同途径转换成相同的“用户**”(user's secret key)。

2) AS检查请求用户ID是否存在于Kerberos数据库中，如果存在则通过验证，返回如下信息。

• 消息A：会话秘钥，Client/TGS会话**(Client/TGS Session Key)（该Session Key用在将来Client与TGS的通信（会话）上），通过用户**(user‘s secret key)进行加密。
• 消息B：票据授权票据(TGT)（TGT包括： “Client/TGS会话**”(Client/TGS Session Key)，KDC名字，用户ID，IP地址，TGT有效期），通过KDC中TGS**(TGS‘s secret key)进行加密。
• KDC将响应结果返回，包括加密后的新会话秘钥、TGT。

3) Client收到返回消息后，Client用自己的**解密返回的加密会话**，从而得到解密后的会话**Client/TGS会话**(Client/TGS Session Key)， （注意：Client不能解密TGT，因为TGT是用TGS

**(TGS's secret key)加密的）。拥有了“Client/TGS会话**”(Client/TGS Session Key)，Client就足以通过TGS进行认证了。

3.2、服务授权

client从TGS获取票据(client-to-server ticket)

1）当客户端需要请求某个服务时，发送如下信息到KDC。

• 消息C：1.获取的返回TGT，消息B，即通过TGS**(TGS‘s secret key)进行加密的TGT。2.想要获取服务的服务ID。
• 消息D：认证元组（用户ID、IP地址、时间戳），通过Client/TGS会话**(Client/TGS Session Key) 加密。

2) KDC收到请求后，TGS检查KDC数据库中是否存在该服务ID，如果存在，则TGS用自己的TGS**(TGS‘s secret key)解密请求消息获得TGT，得到之前生成的Client/TGS会话**(Client/TGS

Session Key) 。TGS在用该会话**Client/TGS Session Key解密认证元组，得到（用户ID、IP地

址、时间戳） ，并验证TGT和认证元组，如果验证通过返回如下:

• 消息E：Client-Server票据(Client-To-Server Ticket)，（该Ticket包括：Client/SS会话**(Client/Server Session Key），用户ID，用户网址，有效期），通过提供该服务的服务**(service's secret key)进行加密。
• 消息F：Client/SS会话**( Client/Server Session Key)，（该Session Key用在将来Client与Server Service的通信（会话）上），通过Client/TGS会话**(Client/TGS Session Key)进行加密。

3) 客户端收到响应后通过Client/TGS会话**”(Client/TGS Session Key)解密消息得到Client/SS会话**( Client/Server Session Key) 。 （注意：Client不能解密Client-Server票据(Client-To-

Server Ticket) ，因为是用“服务**”(service's secret key)加密的）。

3.3、服务请求

Client从SS获取服务

1) 通过获取的Client/SS会话**”(Client/Server Session Key)后，Client就可以使用服务器提供的服

务，Client向服务器发送如下信息。

• 消息E：Client-Server票据(Client-To-Server Ticket) ，（该Ticket包括：Client/SS会话密(Client/Server Session Key），用户ID，用户网址，有效期），通过提供该服务的服务**(service's secret key)进行加密。
• 消息G：新认证元组（用户ID、IP地址、时间戳），通过Client/SS会话**(Client/Server Session

Key) 进行加密。

2）SS用自己的**(service‘s secret key)解密消息Client-Server票据(Client-To-Server Ticket)从而得到TGS提供的Client/SS会话**(Client/Server Session Key)。再用这个会话**解密加密的新认证元组得到新认证元组。（同TGS一样）对Ticket和认证元组进行验证，验证通过则返回1条消息（确认函：确证身份真实，乐于提供服务）：

• 消息H：新时间戳，（新时间戳是：Client发送的时间戳加1，v5已经取消这一做法），通过Client/SS会话**(Client/Server Session Key)进行加密。

3）Client通过Client/SS会话**(Client/Server Session Key)解密消息H，得到新时间戳并验证其是否正确。验证通过的话则客户端可以信赖服务器，并向服务器（SS）发送服务请求。

4）服务器（SS）向客户端提供相应的服务。

 

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