crypto/kerberosIV/doc/whatis.texi

   1 @node What is Kerberos?, Installing programs, Introduction, Top
   2 @chapter What is Kerberos?
   3
   4 @quotation
   5 @flushleft
   6         Now this Cerberus had three heads of dogs,
   7         the tail of a dragon, and on his back the
   8         heads of all sorts of snakes.
   9         --- Pseudo-Apollodorus Library 2.5.12
  10 @end flushleft
  11 @end quotation
  12
  13 Kerberos is a system for authenticating users and services on a network.
  14 It is built upon the assumption that the network is ``unsafe''.  For
  15 example, data sent over the network can be eavesdropped and altered, and
  16 addresses can also be faked.  Therefore they cannot be used for
  17 authentication purposes.
  18 @cindex authentication
  19
  20 Kerberos is a trusted third-party service.  That means that there is a
  21 third party (the kerberos server) that is trusted by all the entities on
  22 the network (users and services, usually called @dfn{principals}).  All
  23 principals share a secret password (or key) with the kerberos server and
  24 this enables principals to verify that the messages from the kerberos
  25 server are authentic.  Thus trusting the kerberos server, users and
  26 services can authenticate each other.
  27
  28 @section Basic mechanism
  29
  30 @ifinfo
  31 @macro sub{arg}
  32 <\arg\>
  33 @end macro
  34 @end ifinfo
  35
  36 @tex
  37 @def@xsub#1{$_{#1}$}
  38 @global@let@sub=@xsub
  39 @end tex
  40
  41 In Kerberos, principals use @dfn{tickets} to prove that they are who
  42 they claim to be. In the following example, @var{A} is the initiator of
  43 the authentication exchange, usually a user, and @var{B} is the service
  44 that @var{A} wishes to use.
  45
  46 To obtain a ticket for a specific service, @var{A} sends a ticket
  47 request to the kerberos server. The request basically contains @var{A}'s
  48 and @var{B}'s names. The kerberos server checks that both @var{A} and
  49 @var{B} are valid principals.
  50
  51 Having verified the validity of the principals, it creates a packet
  52 containing @var{A}'s and @var{B}'s names, @var{A}'s network address
  53 (@var{A@sub{addr}}), the current time (@var{t@sub{issue}}), the lifetime
  54 of the ticket (@var{life}), and a secret @dfn{session key}
  55 @cindex session key
  56 (@var{K@sub{AB}}). This packet is encrypted with @var{B}'s secret key
  57 (@var{K@sub{B}}).  The actual ticket (@var{T@sub{AB}}) looks like this:
  58 (@{@var{A}, @var{B}, @var{A@sub{addr}}, @var{t@sub{issue}}, @var{life},
  59 @var{K@sub{AB}}@}@var{K@sub{B}}).
  60
  61 The reply to @var{A} consists of the ticket (@var{T@sub{AB}}), @var{B}'s
  62 name, the current time, the lifetime of the ticket, and the session key, all
  63 encrypted in @var{A}'s secret key (@{@var{B}, @var{t@sub{issue}},
  64 @var{life}, @var{K@sub{AB}}, @var{T@sub{AB}}@}@var{K@sub{A}}). @var{A}
  65 decrypts the reply and retains it for later use.
  66
  67 @sp 1
  68
  69 Before sending a message to @var{B}, @var{A} creates an authenticator
  70 consisting of @var{A}'s name, @var{A}'s address, the current time, and a
  71 ``checksum'' chosen by @var{A}, all encrypted with the secret session
  72 key (@{@var{A}, @var{A@sub{addr}}, @var{t@sub{current}},
  73 @var{checksum}@}@var{K@sub{AB}}). This is sent together with the ticket
  74 received from the kerberos server to @var{B}.  Upon reception, @var{B}
  75 decrypts the ticket using @var{B}'s secret key.  Since the ticket
  76 contains the session key that the authenticator was encrypted with,
  77 @var{B} can now also decrypt the authenticator. To verify that @var{A}
  78 really is @var{A}, @var{B} now has to compare the contents of the ticket
  79 with that of the authenticator. If everything matches, @var{B} now
  80 considers @var{A} as properly authenticated.
  81
  82 @c (here we should have some more explanations)
  83
  84 @section Different attacks
  85
  86 @subheading Impersonating A
  87
  88 An impostor, @var{C} could steal the authenticator and the ticket as it
  89 is transmitted across the network, and use them to impersonate
  90 @var{A}. The address in the ticket and the authenticator was added to
  91 make it more difficult to perform this attack.  To succeed @var{C} will
  92 have to either use the same machine as @var{A} or fake the source
  93 addresses of the packets. By including the time stamp in the
  94 authenticator, @var{C} does not have much time in which to mount the
  95 attack.
  96
  97 @subheading Impersonating B
  98
  99 @var{C} can masquerade @var{B}'s network address, and when @var{A} sends
 100 her credentials, @var{C} just pretend to verify them. @var{C} can't
 101 be sure that she is talking to @var{A}.
 102
 103 @section Defense strategies
 104
 105 It would be possible to add a @dfn{replay cache}
 106 @cindex replay cache
 107 to the server side.  The idea is to save the authenticators sent during
 108 the last few minutes, so that @var{B} can detect when someone is trying
 109 to retransmit an already used message. This is somewhat impractical
 110 (mostly regarding efficiency), and is not part of Kerberos 4; MIT
 111 Kerberos 5 contains it.
 112
 113 To authenticate @var{B}, @var{A} might request that @var{B} sends
 114 something back that proves that @var{B} has access to the session
 115 key. An example of this is the checksum that @var{A} sent as part of the
 116 authenticator. One typical procedure is to add one to the checksum,
 117 encrypt it with the session key and send it back to @var{A}.  This is
 118 called @dfn{mutual authentication}.
 119
 120 The session key can also be used to add cryptographic checksums to the
 121 messages sent between @var{A} and @var{B} (known as @dfn{message
 122 integrity}).  Encryption can also be added (@dfn{message
 123 confidentiality}). This is probably the best approach in all cases.
 124 @cindex integrity
 125 @cindex confidentiality
 126
 127 @section Further reading
 128
 129 The original paper on Kerberos from 1988 is @cite{Kerberos: An
 130 Authentication Service for Open Network Systems}, by Jennifer Steiner,
 131 Clifford Neuman and Jeffrey I. Schiller.
 132
 133 A less technical description can be found in @cite{Designing an
 134 Authentication System: a Dialogue in Four Scenes} by Bill Bryant, also
 135 from 1988.
 136
 137 These and several other documents can be found on our web-page.