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Compromission d’un domaine Windows à l’aide des délégations Kerberos


Quelques rappels sur le protocole d’authentification Kerberos

Kerberos est un protocole d’authentification réseau reposant sur un mécanisme de clés secrètes (chiffrement symétrique) et l’utilisation de tickets. Il fait partie intégrante des système d’exploitation Windows depuis la version Serveur 2000. Différents termes spécifiques sont utilisés pour détailler ce protocole :
  • KDC (Key Distribution Center) : Le KDC est un service installé sur les contrôleurs de domaine et permettant l’obtention des différents tickets par un utilisateur.
  • TGT (Ticket-Granting Ticket) : Le TGT est un ticket attribué par le KDC à un utilisateur. Ce ticket représente l’identité de l’utilisateur, et lui permet d’effectuer des demandes de TGS auprès du KDC.
  • TGS (Ticket-Granting Service) : Le TGS est également un ticket attribué par le KDC pour représenter un utilisateur. Il permet à l’utilisateur de s’authentifier auprès d’un service spécifique, dont le nom est inscrit dans le ticket. Un exemple d’un tel ticket est le suivant :

Le schéma d’une authentification Kerberos classique est le suivant :


Dans la première étape, l’utilisateur envoi au contrôleur de domaine un timestamp chiffré à l’aide du hash NTLM de son mot de passe. Ayant accès à ce hash, le contrôleur de domaine, et plus précisément le KDC, peut déchiffrer l’information reçue et vérifier le timestamp, ce qui prouve l’identité de l’utilisateur. Le KDC fournit alors à l’utilisateur son TGT (étape 2).

L’utilisateur peut alors fournir le TGT préalablement récupéré pour effectuer une demande de TGS (étape 3). Le TGT étant représentatif de l’utilisateur, le KDC peut valider son identité et lui fournir un TGS pour le service demandé (étape 4).

Enfin, l’utilisateur transmet ce TGS comme preuve de son identité auprès du service (étape 5).

Dans le protocole Kerberos, ce sont donc bien les tickets qui permettent d’assurer l’identité d’un utilisateur, au même titre qu’un couple nom d’utilisateur / mot de passe le fait dans une authentification classique.

Introduction aux délégations Kerberos

Microsoft a introduit les délégations Kerberos dans l’objectif de permettre à une application de réutiliser l’identité d’un utilisateur pour accéder à une ressource hébergée sur un serveur différent. Un cas d’usage est par exemple l’accès à des documents hébergés sur un serveur dédié depuis une plateforme SharePoint :



L’utilisateur n’ayant pas d’accès direct au serveur de fichiers, il s’authentifie sur la plateforme SharePoint qui doit alors transmettre l’identité de l’utilisateur au serveur de fichiers.

Cependant, les tickets de service étant délivrés pour une application spécifique, le SharePoint ne peut transmettre directement le ticket qu’il a reçu de l’utilisateur. C’est donc pour répondre à cette problématique que Microsoft a mis en place les délégations Kerberos, qui existent sous deux formes :
  • Les délégations non contraintes, apparues avec le système d’exploitation Windows Serveur 2000, et qui donnent l’autorisation à un compte de service de réutiliser l’identité de l’utilisateur sur n’importe quel service du domaine ou de la forêt.
  • Les délégations contraintes, apparues avec le système d’exploitation Windows Serveur 2003, et qui permettent un meilleur contrôle en limitant les services sur lesquels un compte de service donné peut s’authentifier en tant que l’utilisateur.


Les délégations Kerberos non contraintes

Le schéma d’authentification d’un utilisateur désirant accéder à une ressource dans le cas d’une délégation Kerberos non contrainte est le suivant :


Lors de la première étape de ce schéma, l’utilisateur effectue une demande de TGT auprès du contrôleur de domaine, en lui transmettant un timestamp chiffré avec le hash NTLM de son mot de passe. Après avoir validé son identité, le contrôleur de domaine fournit un TGT à l’utilisateur (étape 2), comme il le ferait pour une authentification Kerberos classique.

Pour s’authentifier auprès de l’application SharePoint, l’utilisateur demande alors un TGS au contrôleur de domaine, en lui fournissant le TGT précédemment récupéré (étape 3). Dans le cas d’une délégation Kerberos non contrainte, le contrôleur de domaine construit le TGS de l’utilisateur à partir de son TGT, qu’il chiffre à l’aide du hash NTLM du mot de passe du compte de service utilisé par l’application SharePoint (étape 4).

L’utilisateur s’authentifie alors sur l’application SharePoint (étape 5) en transmettant le TGS que lui a fourni le contrôleur de domaine lors de l’étape précédente.

Le compte de service de l’application SharePoint peut déchiffrer ce TGS étant donné qu’il est chiffré avec son propre hash. Il récupère ainsi le TGT de l’utilisateur, qu’il peut fournir au contrôleur de domaine pour effectuer une demande de TGS pour le serveur de fichier (étape 6). Le TGT étant celui de l’utilisateur, le TGS renvoyé par le contrôleur de domaine (étape 7) représente son identité, et non celle du compte de service.

Le compte de service de l’application SharePoint peut alors transmettre ce TGS (étape 8), que le serveur de fichiers validera comme s’il provenait de l’utilisateur lui-même, donnant accès au document demandé (étape 9).  Ayant récupéré ce document, l’application SharePoint peut le fournir à l’utilisateur, pour lequel les phases d’authentification intermédiaires auront été transparentes.

Les délégations Kerberos contraintes

Dans le cas d’une délégation Kerberos contrainte, deux extensions de protocole sont utilisées pour permettre à une application de réutiliser l’identité de l’un de ses utilisateurs :
S4U2Self (Server-for-User-to-Self) qui autorise un service à obtenir un TGS pour lui-même en tant qu’un utilisateur.
S4U2Proxy (Server-for-User-to-Proxy) qui autorise un service à obtenir un TGS pour un autre service en tant qu’un utilisateur.

La cinématique d’authentification et d’accès aux ressources dans le cas d’une telle délégation est alors la suivante :


Dans la première étape de cette cinématique, l’utilisateur s’authentifie après du premier service en lui transmettant ses identifiants. L’authentification n’utilisant pas Kerberos, l’utilisateur n’a pas besoin de s’authentifier auprès du contrôleur de domaine.

Le compte de service demande alors un TGS représentant l’identité de l’utilisateur et permettant de s’authentifier auprès de son propre service (étape 2). Le compte de service possédant l’extension S4U2Self, le contrôleur de domaine accorde ce ticket (étape 3).

Ce même compte de service demande ensuite un TGS représentant l’identité de l’utilisateur et permettant de s’authentifier auprès du second service (étape 4). Après validation de l’extension S4U2Proxy, le contrôleur de domaine accorde ce TGS (étape 5)

Grâce à ce second ticket de service, le compte de service du SharePoint peut accéder aux ressources du serveur de fichier avec l’identité de l’utilisateur (étape 6). Le serveur de fichiers valide les privilèges de l’utilisateur, et transmet le document demandé au compte de service SharePoint (étape 7), qui le transmet à l’utilisateur (étape 8).

Contrairement au cas des délégations non contraintes, l’utilisation de l’extension de protocole S4U2Proxy permet de spécifier les services accessibles au compte de service SharePoint. Ainsi, même si l’utilisateur dispose des privilèges nécessaires pour accéder à un autre serveur, le compte de service ne pourra récupérer de TGS valide représentant l’identité de l’utilisateur. Dans le cas d’une délégation contrainte, cette restriction se fait à l’aide d’un paramètre du compte de service, appelé SPN pour Service Principal Name.

Il est à noter que depuis la version Serveur 2012 du système d’exploitation Windows, un troisième type de délégation Kerberos est proposée, les délégations Kerberos contraintes basées sur les ressources. Le fonctionnement de ces délégations est similaire à celui des délégations contraintes, mais la restriction est effectuée en spécifiant explicitement le compte ayant accès aux ressources.

Exploiter les délégations non contraintes

Les faiblesses induites par les délégations Kerberos non-contraintes sont connues depuis plusieurs années. Sean Metcalf a, par exemple, présenté les dangers de telles délégations à la Black Hat USA 2015. Dans la cinématique d’authentification présentée précédemment, il est en effet évident que le compte de service de l’application SharePoint peut, une fois que l’utilisateur lui a transmis un TGS contenant son TGT, accéder à l’ensemble des services pour lesquels l’utilisateur dispose de privilèges nécessaires.

L’objectif d’un attaquant est alors d’obtenir le TGT d’un administrateur du domaine, ce qui lui permet de se connecter au contrôleur de domaine avec les privilèges maximum pour changer le mot de passe du compte krbtgt afin de pouvoir forger ses propres tickets à la demande.

Pour parvenir à cela, il est d’abord nécessaire d’identifier les services qui disposent de délégations non contraintes. Pour cela, il suffit de filtrer les objets de l’Active Directory à la recherche de paramètres TrustedForDelegation valant True. Ce paramètre indique en effet la présence d’une délégation non contrainte, et est de plus accessible sans privilège particulier, par exemple à l’aide de la commande Get-ADComputer du module ActiveDirectory :

PS C:\> Import-Module ActiveDirectory
PS C:\> Get-ADComputer –Filter {(TrustedForDelegation –eq $True) –and (PrimaryGroupID –eq 515)}

Une fois les services disposant d’une délégation Kerberos non contrainte identifiés, il est nécessaire d’obtenir des privilèges administrateur sur l’un des serveurs sur lesquels ils sont utilisés. Les méthodes de compromission classiques peuvent alors être utilisées, mais ne seront pas abordées dans cet article.

En cas d’accès au service par un administrateur du domaine, l’attaquant sera en mesure d’extraire le TGS fourni à l’aide par exemple de l’outil mimikatz et de la commande suivante :

mimikatz # kerberos::list /export

Comme indiqué dans le scénario d’authentification, ce TGS contient le TGT de l’administrateur, que l’attaquant pourra extraire afin de réaliser une attaque Pass-The-Ticket pour se connecter au contrôleur de domaine.

Les recommandations pour protéger un domaine d’une telle attaque sont alors les suivantes :
  • Utiliser des délégations Kerberos contraintes qui sont plus restrictives
  • Configurer l’ensemble des comptes à privilèges avec le paramètre « Le compte est sensible et ne peut être délégué » qui empêche la réutilisation de l’identité du compte par une application possédant une délégation

Dans le cas d’un domaine au niveau fonctionnel supérieur à Windows Serveur 2012 R2, le groupe de sécurité « Utilisateurs protégés » peut être utilisé pour les comptes à privilèges étant donné que les délégations ne sont pas autorisées pour les comptes de ce groupe.

Qu’en est-il des délégations contraintes ?

L’utilisation de délégations contraintes semble être une alternative plus sécurisée. Cependant, différents éléments sont à noter concernant ce mécanisme d’authentification, comme l’a présenté Matan Hart lors de la Black Hat 2017. En effet, les deux extensions de protocole utilisées ont été pensées avec les principes suivants :
  • Les deux extensions permettent à un service Kerberos d’obtenir des TGS sans même que l’utilisateur n’ait besoin de s’authentifier auprès du contrôleur de domaine.
  • L’extension S4U2Self permet au service d’obtenir un TGS pour l’utilisateur sans qu’aucun mot de passe ne soit nécessaire.
De ce fait, un service qui possèderait les deux extensions pourrait obtenir un TGS pour n’importe quel autre service en se faisant passer pour un utilisateur, et ce sans nécessiter son mot de passe.

Matan Hart a publié son outil « Mystique[1] » qui permet d’identifier des configurations à risque pour les délégations. Pour cela, il liste les comptes qui disposent du paramètre TrustedToAuthForDelegation valant True, indiquant une délégation contrainte, ainsi que d’un paramètre MsDS-AllowedToDelegateTo non nul, indiquant l’utilisation d’un SPN, ce qui est obligatoire pour les comptes de délégation.

Il est également à noter que les TGS sont validés selon deux critères, le hash du mot de passe de l’utilisateur, et le SPN possédé par le compte de service qui possède la délégation contrainte. En cas de multiples SPNs associés à un même compte de service, et de mot de passe partagé entre différents comptes, les tickets pour deux services distincts seront complétement interchangeables, ce qui pourrait permettre à un service de réutiliser l’identité d’un utilisateur de manière illégitime.

Ces faiblesses ne sont pas considérées comme des vulnérabilités par Microsoft, et ne sont donc pas amenées à changer. Lors de la création d’une délégation Kerberos contrainte, il est alors nécessaire de faire attention aux points suivants pour se protéger des attaques :
  • Configurer les services à l’aide de comptes de service dédiés, évitant ainsi le partage des comptes qui pourrait aboutir à des tickets interchangeables. Il est également important d’assurer une bonne complexité des mots de passe, ainsi qu’une rotation régulière.
  • Configurer des SPNs uniques comme étant autorisés pour la délégation, en évitant les SPNs par défaut de Microsoft, et en spécifiant les ports utilisés.
  • Comme pour les délégations non contraintes, configurer les comptes à privilèges comme étant des comptes sensibles ne pouvant être délégués.

Conclusion

L’utilisation de délégations contraintes n’est pas totalement à proscrire. Il est cependant nécessaire de bien maitriser leur configuration et les ressources auxquelles elles permettent d’accéder afin d’éviter les travers détaillés dans cet article.


Nicolas DAUBRESSE

Sources :



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