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kerberos的基本原理以及SPN掃描的內容是什么，針對這個問題，這篇文章詳細介紹了相對應的分析和解答，希望可以幫助更多想解決這個問題的小伙伴找到更簡單易行的方法。
Kerberos 是一種由 MIT（麻省理工大學）提出的一種網絡身份驗證協議。它旨在通過使用密鑰加密技術為客戶端/服務器應用程序提供強身份驗證。
在了解 Kerberos 的過程中，發現很多網站上的相關文章有一些是機器直接翻譯過來的，也有一些寫的比較優秀的文章，但是實操性比較弱，可能第一次了解 Kerberos 的同學會不知道怎么上手。所以本文主要是通過更詳細的實驗結合原理來說明與 Kerberos 相關的一些攻擊手法。
本文將分為三篇。第一篇也就是這一篇的內容主要包括域環境和 Kerberos 協議的說明以及 Kerberoasting 的攻擊方式。第二篇主要包括 MS14068 漏洞和 Kerberos 票據的利用說明。第三篇的內容主要說明關于 Kerberos 委派的攻擊方式及原理。
由于 Kerberos 主要是用在域環境下的身份認證協議，所以在說之前先說下域環境的一些概念。首先域的產生是為了解決企業內部的資源管理問題，比如一個公司就可以在網絡中建立一個域環境，更方便內部的資源管理。在一個域中有域控、域管理員、普通用戶、主機等等各種資源。
在下圖中 YUNYING.LAB 為其他兩個域的根域，NEWS.YUNYING.LAB 和 DEV.YUNYING.LAB 均為 YUNYING.LAB 的子域，這三個域組成了一個域樹。子域的概念可以理解為一個集團在不同業務上分公司，他們有業務重合的點并且都屬于 YUNYING.LAB 這個根域，但又獨立運作。同樣 TEST.COM 也是一個單獨的域樹，兩個域樹 YUNYING.LAB 和 TEST.COM 組合起來被稱為一個域林。
本文就以根域為 YUNYING.LAB 的這個域來演示，YUNYING.LAB 的域控是 DC.YUNYING.LAB，子域 NEWS.YUNYING.LAB 和 DEV.YUNYING.LAB 的域控分別為 NEWSDC.NEWS.YUNYING.LAB 和 DEVDC.DEV.YUNYING.LAB。
上面說的都是 FQDN(FullyQualified Domain Name) 名稱，也就是全限定域名，是同時包含主機名和域名的名稱。
例：DC.YUNYING.LAB 中 DC 為主機名，域名為 YUNYING.LAB，那他的 FQDN 名稱就是 DC.YUNYING.LAB。
本域中采用的操作系統為 Windows Server 2008 R2+Windows 7。
在 Kerberos 認證中，最主要的問題是如何證明「你是你」的問題，如當一個 Client 去訪問 Server 服務器上的某服務時，Server 如何判斷 Client 是否有權限來訪問自己主機上的服務，同時保證在這個過程中的通訊內容即使被攔截或篡改也不影響通訊的安全性，這正是 Kerberos 解決的問題。在域滲透過程中 Kerberos 協議的攻防也是很重要的存在。
在 Kerberos 協議中主要是有三個角色的存在：
1. 訪問服務的 Client；
2. 提供服務的 Server；
3.KDC（Key Distribution Center）密鑰分發中心。
其中 KDC 服務默認會安裝在一個域的域控中，而 Client 和 Server 為域內的用戶或者是服務，如 HTTP 服務，SQL 服務。在 Kerberos 中 Client 是否有權限訪問 Server 端的服務由 KDC 發放的票據來決定。
如果把 Kerberos 中的票據類比為一張火車票，那么 Client 端就是乘客，Server 端就是火車，而 KDC 就是就是車站的認證系統。如果 Client 端的票據是合法的（由你本人身份證購買并由你本人持有）同時有訪問 Server 端服務的權限（車票對應車次正確）那么你才能上車。當然和火車票不一樣的是 Kerberos 中有存在兩張票，而火車票從頭到尾只有一張。
由上圖中可以看到 KDC 又分為兩個部分：
Authentication Server：AS 的作用就是驗證 Client 端的身份（確定你是身份證上的本人），驗證通過就會給一張 TGT（Ticket Granting Ticket）票給 Client。
Ticket Granting Server：TGS 的作用是通過 AS 發送給 Client 的票（TGT）換取訪問 Server 端的票（上車的票 ST）。ST（ServiceTicket）也有資料稱為 TGS Ticket，為了和 TGS 區分，在這里就用 ST 來說明。
KDC 服務框架中包含一個 KRBTGT 賬戶，它是在創建域時系統自動創建的一個賬號，你可以暫時理解為他就是一個無法登陸的賬號，在發放票據時會使用到它的密碼 HASH 值。
當 Client 想要訪問 Server 上的某個服務時，需要先向 AS 證明自己的身份，然后通過 AS 發放的 TGT 向 Server 發起認證請求，這個過程分為三塊：
The Authentication Service Exchange：Client 與 AS 的交互；
The Ticket-Granting Service (TGS) Exchange：Client 與 TGS 的交互；
The Client/Server Authentication Exchange：Client 與 Server 的交互。
(1)TheAuthentication Service Exchange
KRB_AS_REQ
Client->AS：發送 Authenticator1(Client 密碼加密 TimeStamp)
第一步 Client 先向 KDC 的 AS 發送 Authenticator1，內容為通過 Client 密碼 Hash 加密的時間戳、ClientID、網絡地址、加密類型等內容。
KRB_AS_REP
AS-> Client：發送 Client 密碼加密的 sessionkey-as 和票據 TGT(KRBTGT HASH 加密的 sessionkey-as 和 TimeStamp)
在 KDC 中存儲了域中所有用戶的密碼 HASH，當 AS 接收到 Client 的請求之后會根據 KDC 中存儲的密碼來解密，解密成功并且驗證信息。驗證成功后返回給 Client 由 Client 密碼 HASH 加密的 sessionkey-as 和 TGT（由 KRBTGT HASH 加密的 sessionkey-as 和 TimeStamp 等信息）。
(2)TheTicket-Granting Service (TGS) Exchange
KRB_TGS_REQ
Client ->TGS 發送 Authenticator2 (sessionkey-as 加密 TimeStamp) 和票據 TGT(KRBTGT HASH 加密的 sessionkey-as 和 TimeStamp)
Client 接收到了加密后的 Sessionkey-as 和 TGT 之后，用自身密碼解密得到 Sessionkey-as，TGT 是由 KDC 密碼加密，Client 無法解密。這時 Client 再用 Sessionkey-as 加密 TimeStamp 和 TGT 一起發送給 KDC 中的 TGS（TicketGranting Server）票據授權服務器換取能夠訪問 Server 的票據。
KRB_TGS_REP
TGS-> Client 發送 密文 1(sessionkey-as 加密 sessionkey-tgs) 和 票據 ST(Server 密碼 HASH 加密 sessionkey-tgs)
TGS 收到 Client 發送過來的 TGT 和 Sessionkey-as 加密的 TimeStamp 之后，首先會檢查自身是否存在 Client 所請求的服務。如果服務存在，則用 KRBTGT 密碼解密 TGT。一般情況下 TGS 會檢查 TGT 中的時間戳查看 TGT 是否過期，且原始地址是否和 TGT 中保存的地址相同。驗證成功之后將用 sessionkey-as 加密的 sessionkey-tgs 和 Server 密碼 HASH 加密的 Sessionkey-tgs 發送給 Client。
(3)TheClient/Server Authentication Exchange
KRB_AP_REQ
Client ->Server 發送 Authenticator3(sessionkey-tgs 加密 TimeStamp) 和票據 ST(Server 密碼 HASH 加密 sessionkey-tgs)
Client 收到 sessionkey-as 加密的 sessionkey-tgs 和 Server 密碼 HASH 加密的 sessionkey-tgs 之后用 sessionkey-as 解密得到 sessionkey-tgs，然后把 sessionkey-tgs 加密的 TimeStamp 和 ST 一起發送給 Server。
KRB_AP_REP
Server-> Client
server 通過自己的密碼解密 ST，得到 sessionkey-tgs, 再用 sessionkey-tgs 解密 Authenticator3 得到 TimeStamp，驗證正確返回驗證成功。
這就是 Kerberos 認證的流程，如果還想知道更詳細的信息可以參考下面鏈接。
https://tools.ietf.org/html/rfc4120.html
在 Kerberos 最初設計的幾個流程里說明了如何證明 Client 是 Client 而不是由其他人來冒充的，但并沒有聲明 Client 有沒有訪問 Server 服務的權限，因為在域中不同權限的用戶能夠訪問的資源是有區別的。
所以微軟為了解決這個問題在實現 Kerberos 時加入了 PAC 的概念，PAC 的全稱是 Privilege Attribute Certificate(特權屬性證書)。可以理解為火車有一等座，也有二等座，而 PAC 就是為了區別不同權限的一種方式。
(1)PAC 的實現
當用戶與 KDC 之間完成了認證過程之后，Client 需要訪問 Server 所提供的某項服務時，Server 為了判斷用戶是否具有合法的權限需要將 Client 的 User SID 等信息傳遞給 KDC，KDC 通過 SID 判斷用戶的用戶組信息，用戶權限等，進而將結果返回給 Server，Server 再將此信息與用戶所索取的資源的 ACL 進行比較，最后決定是否給用戶提供相應的服務。
PAC 會在 KRB_AS_REP 中 AS 放在 TGT 里加密發送給 Client，然后由 Client 轉發給 TGS 來驗證 Client 所請求的服務。
在 PAC 中包含有兩個數字簽名 PAC_SERVER_CHECKSUM 和 PAC_PRIVSVR_CHECKSUM，這兩個數字簽名分別由 Server 端密碼 HASH 和 KDC 的密碼 HASH 加密。
同時 TGS 解密之后驗證簽名是否正確，然后再重新構造新的 PAC 放在 ST 里返回給客戶端，客戶端將 ST 發送給服務端進行驗證。
(2)Server 與 KDC
PAC 可以理解為一串校驗信息，為了防止被偽造和串改，原則上是存放在 TGT 里，并且 TGT 由 KDC hash 加密。同時尾部會有兩個數字簽名，分別由 KDC 密碼和 server 密碼加密，防止數字簽名內容被篡改。
同時 PAC 指定了固定的 User SID 和 Groups ID，還有其他一些時間等信息，Server 的程序收到 ST 之后解密得到 PAC 會將 PAC 的數字簽名發送給 KDC，KDC 再進行校驗然后將結果已 RPC 返回碼的形式返回給 Server。
服務主體名稱（SPN：ServicePrincipal Names）是服務實例（可以理解為一個服務，比如 HTTP、MSSQL）的唯一標識符。Kerberos 身份驗證使用 SPN 將服務實例與服務登錄帳戶相關聯。如果在整個林或域中的計算機上安裝多個服務實例，則每個實例都必須具有自己的 SPN。如果客戶端可能使用多個名稱進行身份驗證，則給定服務實例可以具有多個 SPN。SPN 始終包含運行服務實例的主機的名稱，因此服務實例可以為其主機的每個名稱或別名注冊 SPN。
如果用一句話來說明的話就是如果想使用 Kerberos 協議來認證服務，那么必須正確配置 SPN。
在 SPN 的語法中存在四種元素，兩個必須元素和兩個額外元素，其中<service class>和<host>為必須元素：
<serviceclass>/<host>:<port>/<service name>
<service class>：標識服務類的字符串
<host>：服務所在主機名稱
<port>：服務端口
<service name>：服務名稱
例：
如果我想把域中一臺主機 S2 中的 MSSQL 服務注冊到 SPN 中則可以使用命令：
Setspn-A MSSQLSvc/s2.yunying.lab:1433 tsvc
注冊成功之后可以通過下面兩個命令來查看已經注冊的 SPN。
setspn –q */* setspn -T yunying.lab –q */*
SPN 在其注冊的林中必須是唯一的。如果它不唯一，則身份驗證將失敗。
在注冊 SPN 時，可以使用 NetBIOS 名稱，如 s2。也可以使用 FQDN(FullyQualified Domain Name 全限定域名)，如 s2.yunying.lab。有可能存在某一種名稱注冊的 SPN 不能成功訪問的情況，如果沒有配置正確可以換一種名稱試一試。
一般情況下基于主機的服務會省略后面兩個組件，格式為<service class>/<host>：
MSSQLSvc/s2.yunying.lab
如果服務使用非默認端口或者此主機存在多個服務實例的情況下，需要包括端口號或服務名：
MSSQLSvc/ s2.yunying.lab:1433
在了解了 Kerberos 和 SPN 之后我們可以通過 SPN 來獲取我們想要的信息，比如想知道域內哪些主機安裝了什么服務，我們就不需要再進行批量的網絡端口掃描。在一個大型域中通常會有不止一個的服務注冊 SPN，所以可以通過「SPN 掃描」的方式來查看域內的服務。相對于通常的網絡端口掃描的優點是不用直接和服務主機建立連接，且隱蔽性更高。
(1) 掃描工具
掃描工具有多種，下面挑選幾種較為常見的工具來說明一下：
powershell 腳本使用之前使用 Import-module 命令先加載。
Discover-PSMSSQLServers：
Discover-PSMSSQLServers 是 Powershell-AD-Recon 工具集中的一個工具，用來查詢已經注冊了的 MSSQL 類型的 SPN。
GetUserSPNs：
GetUserSPNs 是 Kerberoast 工具集中的一個 powershell 腳本，用來查詢域內注冊的 SPN。
PowerView：
PowerView 是由 Will Schroeder（https://twitter.com/harmj0y）開發的 Powershell 腳本，在 Powersploit 和 Empire 工具里都有集成，PowerView 相對于上面幾種是根據不同用戶的 objectsid 來返回，返回的信息更加詳細。
還有一些其他的腳本，使用方法基本類似，可以自己選擇合適的工具使用，本文使用的工具會在文章底部標注下載鏈接。
(2) 原理說明
在 SPN 掃描時我們可以直接通過腳本，或者命令去獲悉內網已經注冊的 SPN 內容。那如果想了解這個過程是如何實現的，就需要提到 LDAP 協議。
LDAP 協議全稱是 LightweightDirectory Access Protocol，一般翻譯成輕量目錄訪問協議。是一種用來查詢與更新 Active Directory 的目錄服務通信協議。AD 域服務利用 LDAP 命名路徑（LDAP naming path）來表示對象在 AD 內的位置，以便用它來訪問 AD 內的對象。
LDAP 數據的組織方式：
更直觀的說可以把 LDAP 協議理解為一個關系型數據庫，其中存儲了域內主機的各種配置信息。
在域控中默認安裝了 ADSI 編輯器，全稱 ActiveDirectory Service Interfaces Editor (ADSI Edit)，是一種 LDAP 的編輯器，可以通過在域控中運行 adsiedit.msc 來打開（服務器上都有，但是只有域控中的有整個域內的配置信息）。
通過 adsiedit.msc 我們可以修改和編輯 LADP，在 SPN 查詢時實際上就是查詢 LADP 中存儲的內容。
比如在我們是實驗環境域 YUNYING.LAB 中，存在名為 svcserver 的一個 OU（OrganizationUnit，可以理解為一個部門，如開發部、財務部等等），其中包含了 tsvc 這個用戶，從用戶屬性中可以看到 tsvc 注冊過的 SPN 內容。
當我們在一臺主機執行
setspn -T yunying.lab -q */*
命令查詢域內 SPN 時，通過抓包可以看到正是通過 LDAP 協議向域控中安裝的 LDAP 服務查詢了 SPN 的內容。
所以其實那些 Powershell 腳本其實主要就是通過查詢 LDAP 的內容并對返回結果做一個過濾，然后展示出來。
在前面介紹 Kerberos 的認證流程時說到，在 KRB_TGS_REP 中，TGS 會返回給 Client 一張票據 ST，而 ST 是由 Client 請求的 Server 端密碼進行加密的。當 Kerberos 協議設置票據為 RC4 方式加密時，我們就可以通過爆破在 Client 端獲取的票據 ST，從而獲得 Server 端的密碼。
下圖為設置 Kerberos 的加密方式，在域中可以在域控的「組策略管理」中進行設置：
設置完成之后運行里輸入「gpupdate」刷新組策略，策略生效。
Kerberoasting 這種攻擊方式最初應該是由 TimMedin（https://twitter.com/TimMedin）提出，下面我們通過實驗來進行演示。
實驗環境：
域：YUNYING.LAB
域控：WindowsServer 2008 R2 x64(DC)
域內主機：Windows7 x64(s1):用戶 ts1
域內主機：Windows Server2008 R2 x64(s2):用戶 tsvc
所需工具：
Kerberoast 工具包
Mimikatz
攻擊流程：
一、在域內主機 s1 中通過 Kerberoast 中的 GetUserSPNs.ps1 進行 SPN 掃描。
也可以使用 GetUserSPNs.vbs 工具。 
二、根據掃描出的結果使用微軟提供的類 KerberosRequestorSecurityToken 發起 kerberos 請求，申請 ST 票據。
（這個類的詳情可以參考https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.identitymodel.tokens.kerberosrequestorsecuritytoken?redirectedfrom=MSDN&view=netframework-4.7.2）
PS C:\> Add-Type -AssemblyNameSystem.IdentityModelPS C:\> New-Object System.IdentityModel.Tokens.KerberosRequestorSecurityToken -ArgumentList "MSSQLSvc/s2:1433"
可以看到這個過程通過 AS-REQ、AS-REP、TGS-REQ、TGS-REP 這四個認證流程，獲取到 RC4 方式加密的票據。
三、Kerberos 協議中請求的票據會保存在內存中，可以通過 klist 命令查看當前會話存儲的 kerberos 票據。
使用 mimikatz 導出。
使用 kerberoast 工具集中的 tgsrepcrack.py 工具進行離線爆破，成功得到 tsvc 賬號的密碼 admin1234!
實驗環境：
域：YUNYING.LAB
域控：WindowsServer 2008 R2 x64(DC)
域內主機：Windows7 x64(s1):用戶 ts1
域內主機：WindowsServer 2008 R2 x64(s2):用戶 tsvc
所需工具：
Invoke-Kerberoast.ps1
HashCat
攻擊流程：
在之前的 Kerberoasting 中需要通過 mimikatz 從內存中導出票據，Invoke-Kerberoast 通過提取票據傳輸時的原始字節，轉換成 John the Ripper 或者 HashCat 能夠直接爆破的字符串。
環境不變，在 s1 主機上使用 Invoke-Kerberoast 腳本 (這里使用的是 Empire 中的 Invoke-Kerberoast.ps1)。
Invoke-kerberoast -outputformat hashcat |fl
這里–outputformat 參數可以指定輸出的格式，可選 John the Ripper 和 Hashcat 兩種格式，這里以 Hashcat 做演示。
這個腳本申請訪問的是 MSSQLSvc/s2.yunying.lab:1433 這個 SPN。查看數據包可以看到 Invoke-Kerberoast 輸出的 Hash 值就是 TGS-REP 中返回的票據內容，然后拼接成了 Hashcat 可以直接爆破的格式（以$krb5tgs$23*開頭的）。
把內容保存至文檔，也可以直接重定向到 TXT 文件：
PS C:> Invoke-Kerberoast-Outputformat Hashcat | fl > test1.txt
二、使用 HASHCAT 工具進行破解：
PSC:> hashcat64.exe –m 13100 test1.txt password.list --force
可以看到這里已經離線破解成功，輸出了 s2 的密碼 admin1234!。在這里–m 表示選擇不同的加密類型，其中 13100 對應的是 Kerberos 5 TGS-REP 類型的密文。
Hashcat 能爆破的類型非常多，還有 NTLM HASH 等，更多的 Hashcat 的類型可以參考：https://hashcat.net/wiki/doku.php?id=example_hashes
最初進行這個實驗的時候是直接在 GitHub 上搜索的 Invoke-kerberoast，當時下載的是https://github.com/malachitheninja/Invoke-Kerberoast這個地址的，但是下載完之后發現這個地址的工具并不能正常使用，查看代碼發現在字符串拼接時格式的問題，輸出的內容并不符合 Hashcat 的格式。然后直接使用了 Empire 中的 Invoke-kerberoast.ps1 腳本（下載地址： https://github.com/EmpireProject/Empire）。下面就拿這個腳本來說明。
在 Invoke-kerberoast 中通過兩個關鍵函數看腳本執行的主要流程，一個是 function Invoke-Kerberoast {} 一個是 functionGet-DomainSPNTicket {}。
首先在 Invoke-Kerberoast 函數中通過腳本中的函數 Get-DomainUser 查詢組內所有用戶 LDAP 庫中存儲的內容，并去除 krbtgt 之后通過管道符傳給 Get-DomainSPNTicket。
Get-DomainUser 輸出的值（-erroraction"Silentlycontinue"消除 powershell 中的紅字告警，也可以直接去掉）：
函數 Get-DomainSPNTicket 在接收到 Get-DomainUser 的輸出結果后提取 SPN（ServicePrincipalName）字段的值，然后取其中的第一個賦值給變量 UserSPN。我們在代碼中添加 echo 語句，然后再執行可以看到本次的結果選取了 SPN 列表中的第一條 MSSQLSvc/s2:SQLEXPRESS。
通過 KerberosRequestorSecurityToken 類的 GetRequest() 函數發起 kerberos 請求。隨后通過匹配返回值，提取票據內容。
將提取的票據的值組合成 Hashcat 要求的格式之后賦值給變量 HashFormat，也就是最終我們可以用 Hashcat 或者 John theRipper 來爆破的值。
同樣，上圖框中的變量$Etype 的值是 23，實際上就是 RC4 加密算法的代號。
總結下來 Kerberoasting 的本質是通過破解在 Kerberos 認證流程中的 KRB_TGS_REP 這個過程中 TGS 返回給 Client 的票據內容來進行密碼的獲取，并且這種方式是離線爆破，過程較為隱蔽。
關于kerberos的基本原理以及SPN掃描的內容是什么問題的解答就分享到這里了，希望以上內容可以對大家有一定的幫助，如果你還有很多疑惑沒有解開，可以關注億速云行業資訊頻道了解更多相關知識。
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