15.7. Kerberos5

15.7.1. Geschichte

Das MIT entwickelte Kerberos, um Sicherheitsprobleme auf dem Netzwerk zu lösen. Das Kerberos-Protokoll verwendet starke Kryptographie, sodass ein Server die Identität eines Clients (der umgekehrte Vorgang ist auch möglich) über ein unsicheres Netzwerk feststellen kann.

Der Begriff Kerberos wird sowohl für das Protokoll als auch für Programme verwendet, die Kerberos benutzen (wie Kerberos-Telnet). Die aktuelle Protokollversion ist 5 und wird in RFC 1510 beschrieben.

Mehrere Implementierungen des Protokolls stehen frei zur Verfügung und decken viele Betriebssysteme ab. Das Massachusetts Institute of Technology (MIT), an dem Kerberos ursprünglich entwickelt wurde, entwickelt seine Kerberos-Version weiter. In den USA wird diese Version häufig eingesetzt, unterlag aber Export-Beschränkungen, da sie in den USA entwickelt wurde. Die MIT-Version von Kerberos befindet sich im Port security/krb5. Heimdal ist eine weitere Implementierung der Protokollversion 5. Sie wurde außerhalb der USA entwickelt und unterliegt daher keinen Export-Beschränkungen. Heimdal-Kerberos befindet sich im Port security/heimdal und das Basissystem von FreeBSD enthält eine minimale Installation von Heimdal.

Um möglichst viele Benutzer anzusprechen, verwenden die folgenden Beispiele die in FreeBSD enthaltene Heimdal-Distribution.

15.7.2. Das Heimdal KDC einrichten

Kerberos authentifiziert Benutzer an einer zentralen Stelle: dem Key Distribution Center (KDC). Das KDC verteilt Tickets, mit denen ein Dienst die Identität eines Benutzers feststellen kann. Alle Mitglieder eines Kerberos-Realms vertrauen dem KDC, daher gelten für das KDC erhöhte Sicherheitsanforderungen.

Obwohl das KDC wenig Ressourcen eines Rechners benötigt, sollte es wegen der Sicherheitsanforderungen auf einem separaten Rechner installiert werden.

Das KDC wird in /etc/rc.conf wie folgt aktiviert:

kerberos5_server_enable="YES"
kadmind5_server_enable="YES"

Danach wird die Konfigurationsdatei von Kerberos, /etc/krb5.conf, erstellt:

[libdefaults]
    default_realm = EXAMPLE.ORG
[realms]
    EXAMPLE.ORG = {
        kdc = kerberos.example.org
	admin_server = kerberos.example.org
    }
[domain_realm]
    .example.org = EXAMPLE.ORG

Diese Einstellungen setzen voraus, dass der voll qualifizierte Name des KDCs kerberos.example.org ist. Wenn Ihr KDC einen anderen Namen hat, müssen Sie in der DNS-Zone einen Alias-Eintrag (CNAME-Record) für das KDC hinzufügen.

Im nächsten Schritt wird die Kerberos-Datenbank eingerichtet. Die Datenbank enthält die Schlüssel aller Prinzipale und ist mit einem Passwort geschützt. Dieses Passwort brauchen Sie nicht zu behalten, da ein davon abgeleiteter Schlüssel in der Datei /var/heimdal/m-key gespeichert wird. Den Schlüssel erstellen Sie, indem Sie das Programm kstash aufrufen und ein Passwort eingeben.

Nachdem Sie den Schlüssel in /var/heimdal/m-key erstellt haben, können Sie die Datenbank mit dem Kommando kadmin initialisieren. Verwenden Sie hierbei die Option -l (lokal). Mit dieser Option wird die Datenbank lokal modifiziert. Normal würde der kadmind-Dienst benutzt, der aber zu diesem Zeitpunkt noch nicht läuft. An der Eingabeaufforderung von kadmin können Sie mit dem Kommando init die Datenbank des Realms einrichten.

Zuletzt erstellen Sie mit dem Kommando add Ihren ersten Prinzipal. Benutzen Sie die voreingestellten Optionen; Sie können die Einstellungen später mit dem Kommando modify ändern. An der Eingabeaufforderung zeigt das Kommando ? Hilfetexte an.

Zusammengefasst wird die Datenbank wie folgt eingerichtet:

# kstash
Master key: xxxxxxxx
Verifying password - Master key: xxxxxxxx

# kadmin -l
kadmin> init EXAMPLE.ORG
Realm max ticket life [unlimited]:
kadmin> add tillman
Max ticket life [unlimited]:
Max renewable life [unlimited]:
Attributes []:
Password: xxxxxxxx
Verifying password - Password: xxxxxxxx

Jetzt kann das KDC gestartet werden. Führen Sie zum Start der Dienste die Kommandos /etc/rc.d/kerberos start und /etc/rc.d/kadmind start aus. Obwohl zu diesem Zeitpunkt noch keine kerberisierten Dienste laufen, können Sie die Funktion des KDCs schon überprüfen. Für den eben angelegten Benutzer können Sie sich vom KDC Tickets holen und diese Tickets anzeigen:

% kinit tillman
tillman@EXAMPLE.ORG's Password:

% klist
Credentials cache: FILE: /tmp/krb5cc_500
        Principal: tillman@EXAMPLE.ORG

  Issued           Expires          Principal
Aug 27 15:37:58  Aug 28 01:37:58  krbtgt/EXAMPLE.ORG@EXAMPLE.ORG

Dieses Ticket kann, nachdem Sie Ihre Arbeit beendet haben, zurückgezogen werden:

% kdestroy

15.7.3. Kerberos-Dienste einrichten

Alle Rechner, die kerberisierte Dienste anbieten, müssen eine Kopie der Kerberos-Konfigurationsdatei /etc/krb5.conf besitzen. Sie können die Datei einfach vom KDC kopieren.

Anschließend müssen Sie die Datei /etc/krb5.keytab erzeugen. Im Gegensatz zu normalen Workstations benötigt jeder Server eine keytab. Diese Datei enthält den Schlüssel des Servers, mit dem sich der Server und das KDC gegenseitig authentifizieren können. Die Datei muss sicher auf den Server transportiert werden (beispielsweise mit scp(1) oder einer Diskette). Unter keinen Umständen darf die Datei im Klartext, zum Beispiel mit FTP, übertragen werden, da sonst die Sicherheit des Servers gefährdet ist.

Sie können die keytab auch mit dem Programm kadmin übertragen. Da Sie mit kadmin sowieso einen Host-Prinzipal für den Server einrichten müssen, ist das ganz praktisch.

Sie müssen allerdings schon ein Ticket besitzen und berechtigt sein, kadmin auszuführen. Die Berechtigung erhalten Sie durch einen Eintrag in der Zugriffskontrollliste kadmind.acl. Weitere Informationen über Zugriffskontrolllisten erhalten Sie in den Heimdal-Info-Seiten (info heimdal) im Abschnitt “Remote administration”. Wenn der Zugriff auf kadmin von entfernten Maschinen verboten ist, müssen Sie sich sicher auf dem KDC anmelden (lokale Konsole, ssh(1) oder kerberisiertes Telnet) und die keytab lokal mit kadmin -l erzeugen.

Nachdem Sie die Datei /etc/krb5.conf installiert haben, können Sie das Kommando kadmin benutzen. An der Eingabeaufforderung von kadmin erstellt das Kommando add --random-key den Host-Prinzipal und das Kommando ext extrahiert den Schlüssel des Prinzipals in eine Datei:

# kadmin
kadmin> add --random-key host/myserver.example.org
Max ticket life [unlimited]:
Max renewable life [unlimited]:
Attributes []:
kadmin> ext host/myserver.example.org
kadmin> exit

Das Kommando ext (von extract) speichert den extrahierten Schlüssel in der Datei /etc/krb5.keytab.

Wenn auf dem KDC, vielleicht aus Sicherheitsgründen, kadmind nicht läuft, können Sie das Kommando kadmin von entfernten Rechnern nicht benutzen. In diesem Fall legen Sie den Host-Prinzipal host/myserver.EXAMPLE.ORG direkt auf dem KDC an. Den Schlüssel extrahieren Sie in eine temporäre Datei (damit die Datei /etc/krb5.keytab nicht überschrieben wird):

# kadmin
kadmin> ext --keytab=/tmp/example.keytab host/myserver.example.org
kadmin> exit

Anschließend müssen Sie die erzeugte example.keytab sicher auf den Server kopieren (mit scp oder mithilfe einer Diskette). Geben Sie auf jeden Fall einen anderen Namen für die keytab an, weil sonst die keytab des KDCs überschrieben würde.

Wegen der Datei krb5.conf kann der Server nun mit dem KDC kommunizieren und seine Identität mithilfe der Datei krb5.keytab nachweisen. Jetzt können wir kerberisierte Dienste aktivieren. Für telnet muss die folgende Zeile in /etc/inetd.conf eingefügt werden:

telnet    stream  tcp     nowait  root    /usr/libexec/telnetd  telnetd -a user

Ausschlaggebend ist, dass die Authentifizierungs-Methode mit -a auf user gesetzt wird. Weitere Details entnehmen Sie bitte der Hilfeseite telnetd(8).

Nachdem sie die Zeile in /etc/inetd.conf eingefügt haben, starten Sie inetd(8) mit dem Kommando /etc/rc.d/inetd restart durch.

15.7.4. Kerberos-Clients einrichten

Ein Client lässt sich leicht einrichten. Sie benötigen nur die Kerberos-Konfigurationsdatei /etc/krb5.conf. Kopieren Sie die Konfigurationsdatei einfach vom KDC auf den Client.

Sie können jetzt mit kinit Tickets anfordern, mit klist Tickets anzeigen und mit kdestroy Tickets löschen. Sie können mit Kerberos-Anwendungen kerberisierte Server ansprechen. Wenn das nicht funktioniert, Sie aber Tickets anfordern können, hat wahrscheinlich der kerberisierte Server ein Problem und nicht der Client oder das KDC.

Wenn Sie eine Anwendung wie telnet testen, können Sie mit einem Paket-Sniffer (beispielsweise tcpdump(1)) überprüfen, dass Passwörter verschlüsselt übertragen werden. Probieren Sie auch die Option -x von telnet, die den gesamten Datenverkehr verschlüsselt (analog zu ssh).

Zu Heimdal gehören noch weitere Anwendungen. Allerdings enthält das FreeBSD-Basissystem nur eine minimale Heimdal-Installation mit nur einer kerberisierten Anwendung: telnet.

Der Heimdal-Port enthält noch mehr kerberisierte Anwendungen wie ftp, rsh, rcp und rlogin. Der MIT-Port enthält ebenfalls weitere kerberisierte Anwendungen.

15.7.5. .k5login und .k5users

Normalerweise wird ein Kerberos-Prinzipal wie tillman@EXAMPLE.ORG auf ein lokales Benutzerkonto, beispielsweise tillman, abgebildet. Daher benötigen Client-Anwendungen (zum Beispiel telnet) keinen Benutzernamen.

Manchmal wird aber Zugriff auf ein lokales Benutzerkonto benötigt, zu dem es keinen passenden Kerberos-Prinzipal gibt. Der Prinzipal tillman@EXAMPLE.ORG bräuchte beispielsweise Zugriff auf das Konto webdevelopers. Ebenso könnten andere Prinzipale auf dieses Konto zugreifen wollen.

Die Dateien .k5login und .k5users im Heimatverzeichnis eines Benutzerkontos gewähren Zugriffe ähnlich wie die Dateien .hosts und .rhosts. Um den Prinzipalen tillman@example.org und jdoe@example.org auf das Konto webdevelopers zu geben, wird im Heimatverzeichnis von webdevelopers die Datei .k5login mit folgendem Inhalt angelegt:

tillman@example.org
jdoe@example.org

Die angegebenen Prinzipale haben nun ohne ein gemeinsames Passwort Zugriff auf das Konto.

Einzelheiten entnehmen Sie bitte den Hilfeseiten zu diesen Dateien. Die Datei .k5users wird in der Hilfeseite des Kommandos ksu beschrieben.

15.7.6. Tipps und Fehlersuche

• Wenn Sie den Heimdal-Port oder den MIT-Port benutzen, muss in der Umgebungsvariable PATH der Pfad zu den Programmen des Ports vor dem Pfad zu den Kerberos-Programmen des Systems stehen.

• Sind die Uhrzeiten der Systeme synchronisiert? Wenn nicht, schlägt vielleicht die Authentifizierung fehl. Abschnitt 30.10 beschreibt, wie Sie mithilfe von NTP die Uhrzeiten synchronisieren.

• Die MIT- und Heimdal-Systeme arbeiten bis auf kadmin gut zusammen. Für kadmin wurde das Protokoll nicht normiert.

• Wenn Sie den Namen eines Rechners ändern, müssen Sie auch den host/-Prinzipal ändern und die Datei keytab aktualisieren. Dies betrifft auch spezielle Einträge wie den Prinzipal für Apaches www/mod_auth_kerb.

• Die Rechnernamen müssen vor- und rückwärts aufgelöst werden (im DNS oder in /etc/hosts). CNAME-Einträge im DNS funktionieren, aber die entsprechenden A- und PTR-Einträge müssen vorhanden und richtig sein. Wenn sich Namen nicht auflösen lassen, ist die Fehlermeldung nicht gerade selbstsprechend: “Kerberos5 refuses authentication because Read req failed: Key table entry not found”.

• Einige Betriebssysteme installieren ksu mit falschen Zugriffsrechten; es fehlt das Set-UID-Bit für root. Das mag aus Sicherheitsgründen richtig sein, doch funktioniert ksu dann nicht. Dies ist kein Fehler des KDCs.

• Wenn Sie für einen Prinzipal unter MIT-Kerberos Tickets mit einer längeren Gültigkeit als der vorgegebenen zehn Stunden einrichten wollen, müssen Sie zwei Sachen ändern. Benutzen Sie das modify_principal von kadmin, um die maximale Gültigkeitsdauer für den Prinzipal selbst und den Prinzipal krbtgt zu erhöhen.

• Mit einem Packet-Sniffer können Sie feststellen, dass Sie sofort nach dem Aufruf von kinit eine Antwort vom KDC bekommen – noch bevor Sie überhaupt ein Passwort eingegeben haben! Das ist in Ordnung: Das KDC händigt ein Ticket-Granting-Ticket (TGT) auf Anfrage aus, da es durch einen vom Passwort des Benutzers abgeleiteten Schlüssel geschützt ist. Wenn das Passwort eingegeben wird, wird es nicht zum KDC gesendet, sondern zum Entschlüsseln der Antwort des KDCs benutzt, die kinit schon erhalten hat. Wird die Antwort erfolgreich entschlüsselt, erhält der Benutzer einen Sitzungs-Schlüssel für die künftige verschlüsselte Kommunikation mit dem KDC und das Ticket-Granting-Ticket. Das Ticket-Granting-Ticket wiederum ist mit dem Schlüssel des KDCs verschlüsselt. Diese Verschlüsselung ist für den Benutzer völlig transparent und erlaubt dem KDC, die Echtheit jedes einzelnen TGT zu prüfen.

• Wenn Sie OpenSSH verwenden und Tickets mir einer langen Gültigkeit (beispielsweise einer Woche) benutzen, setzen Sie die Option TicketCleanup in der Datei sshd_config auf no. Ansonsten werden Ihre Tickets gelöscht, wenn Sie sich abmelden.

• Host-Prinzipale können ebenfalls Tickets mit längerer Gültigkeit besitzen. Wenn der Prinzipal eines Benutzers über ein Ticket verfügt, das eine Woche gültig ist, das Ticket des Host-Prinzipals aber nur neun Stunden gültig ist, funktioniert der Ticket-Cache nicht wie erwartet. Im Cache befindet sich dann ein abgelaufenes Ticket des Host-Prinzipals.

• Wenn Sie mit krb5.dict die Verwendung schlechter Passwörter verhindern wollen, geht das nur mit Prinzipalen, denen eine Passwort-Policy zugewiesen wurde. Die Hilfeseite von kadmind beschreibt kurz, wie krb5.dict verwendet wird. Das Format von krb5.dict ist einfach: Die Datei enthält pro Zeile ein Wort. Sie können daher einen symbolischen Link auf /usr/share/dict/words erstellen.

15.7.7. Unterschiede zum MIT-Port

Der Hauptunterschied zwischen MIT-Kerberos und Heimdal-Kerberos ist das Kommando kadmin. Die Befehlssätze des Kommandos (obwohl funktional gleichwertig) und das verwendete Protokoll unterscheiden sich in beiden Varianten. Das KDC lässt sich nur mit dem kadmin Kommando der passenden Kerberos-Variante verwalten.

Für dieselbe Funktion können auch die Client-Anwendungen leicht geänderte Kommandozeilenoptionen besitzen. Folgen Sie bitte der Anleitung auf der Kerberos-Seite (http://web.mit.edu/Kerberos/www/) des MITs. Achten Sie besonders auf den Suchpfad für Anwendungen. Der MIT-Port wird standardmäßig in /usr/local/ installiert. Wenn die Umgebungsvariable PATH zuerst die Systemverzeichnisse enthält, werden die Systemprogramme anstelle der MIT-Programme ausgeführt.

In der Datei rc.conf müssen folgende Zeilen aufgenommen werden:

kerberos5_server="/usr/local/sbin/krb5kdc"
kadmind5_server="/usr/local/sbin/kadmind"
kerberos5_server_enable="YES"
kadmind5_server_enable="YES"

Diese Zeilen sind notwendig, weil die Anwendungen von MIT-Kerberos Binärdateien unterhalb von /usr/local installieren.

15.7.8. Beschränkungen von Kerberos

15.7.9. Weiterführende Dokumentation

• The Kerberos FAQ

• Designing an Authentication System: a Dialogue in Four Scenes

• RFC 1510, The Kerberos Network Authentication Service (V5)

• MIT Kerberos-Seite

• Heimdal Kerberos-Seite