S4U2Self在活动目录持久化中的应用

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一、前言

Elad Shamir最近在Kerberos委派上做了不少研究(参考这篇文章),在这基础上,我们准备发表一系列文章,深入分析之前未发现的攻击方法,也会帮蓝队提出实用的解决方案,可以衡量这种攻击方法对活动目录(Active Directory)基础设施的影响。

这是我们发布的第二篇文章,重点介绍的是Kerberos的S4U2Self扩展。Shamir在那篇文章中介绍了基于该功能的一种新型AD后门。本文会介绍攻击者如何部署并使用这种后门,并将这种技术拓展到不同类型的AD账户。这里我们还将调整委派方向,描述可能存在的另一种漏洞。在文末我们也会提出一些建议,帮助安全团队防御此类攻击场景。

 

二、理解S4U2Self后门

在之前的研究文章中,Shamir提出攻击者可以通过某种方式利用msDS-AllowedToActOnBehalfOfOtherIdentity属性,以便在AD基础设施中隐藏特权访问权限。

如果在krbtgt账户的msDS-AllowedToActOnBehalfOfOtherIdentity属性中设置某个用户账户的SID(下文将详细介绍操作过程),那么任意账户就可以获取KDC(Key Distribution Centre)服务的TGS(Ticket Granting Service),最终获得一个有效的TGT(Ticket-Granting Ticket),这也意味着攻击者成功获得了黄金票据(Golden Ticket)。拥有黄金票据后,攻击者可以完全控制整个AD域。

 

三、部署S4U2Self后门

来回顾一下攻击者如何利用公开工具来植入S2USelf后门,然后使用该后门来获取管理员权限。

布置后门

假设攻击者已经可以利用adm-compromised账户临时获得域管(Domain Admins)权限(这种场景下,后门只能在后渗透阶段中使用),并且想利用Shamir介绍的后门技术实现目标环境的持久化访问。利用该账户,攻击者可以执行如下步骤:

1、寻找具备SPN并且密码永不过期的用户账户。在企业环境中这种情况非常常见,比如许多服务账户就会满足这种条件。

图1. 使用PS命令获取满足条件的服务账户

2、使用许多攻击型安全工具(如Mimikatz)中的“DCSync”功能提取该账户对应的哈希。

图2. 使用Mimikatz提取服务账户哈希

3、在krbtgt账户上设置S4U2Self后门。在本例中,攻击者使用的服务账户为svc-backdoor,并且对该账户具备完整控制权限。我们会在下文中介绍如何选择这类账户。

图3. 设置S4U2Self后门

利用后门重新获取管理员权限

这里我们要介绍攻击者如何利用先前植入的后门重新获取“Domain Admin”权限。为了重新获取管理员权限,攻击者会利用svc-backdoor账户执行如下3个步骤:

1、触发后门,为任意账户申请TGT,这里我们以administrator账户为例。

图4. 利用Rubeus及svc-backdoor账户的Kerberos AES秘钥获取该账户的TGT

图5. S4U2Self仿冒administrator账户身份,使用该TGT获取只适用于该服务账户的TGS

图6. S4U2Proxy成功获取administrator账户的TGS

重要事项:由于我们针对的是Krbtgt服务的TGS,因此从原理上讲,获取到是适用于administrator账户的TGT。

2、获得TGT后,攻击者可以为所仿冒的账户(这里为administrator)在域控上获取CIFS及LDAP服务的TGS,然后将这些TGS注入当前会话中。

图7. 利用之前获取的TGT来请求有效的TGS

3、最后,攻击者已经成功恢复高权限,可以执行各种恶意操作,如转储其他用户的凭据等。

图8. 使用已恢复的TGT再次提取管理员凭据

四、对S4U2Self后门持久化应用的分析

根据Shamir在文中的介绍,攻击者必须在msDS-AllowedToActOnBehalfOfOtherIdentity属性中设置某个用户的SID值,才能使后门具备可用性。由于该账户是唯一能够触发后门的账户,因此攻击者必须谨慎选择目标账户。

图9. 在krbtgt账户中设置John Doe为后门账户

目标账户不一定是特权账户,可以是用户账户或者主机账户,但必须设置SPN属性才能保证S4U2Self攻击过程顺利进行。

使用计算机账户

计算机账户对攻击者来说非常具有吸引力,因为这些账户天然就具备SPN属性,可以作为较为隐蔽的攻击目标。

这种方法有唯一一个限制条件:计算机账户密码的自动更新问题。(默认情况下)每隔30天,计算机账户密码就会自动更新,对应的凭据也会发生变化,使后门失去作用。攻击者可以有两种方法绕过这种限制:

  • 要么每隔30天重新连接至已入侵的主机,然后再次转储Kerberos秘钥
  • 或者修改主机本地配置,使用DisablePasswordChange这个注册表项禁用密码自动更新机制(参考此处资料)

图10. 禁用计算机账户密码更新机制

使用服务账户

根据具体的目标环境,服务账户可能是隐藏S4U2Self后门的更好的选择。实际上,使用Kerberos身份认证的服务账户必须设置SPN属性,根据我们的经验,这些服务也会使用不过期的密码。这样一来该服务就是我们后门的绝佳目标,原因如下:

  • 由于没有额外添加SPN,因此这种方式更加隐蔽,避免攻击过程意外暴露。
  • 由于Kerberos密钥不会改变,因此这种方式更具备持久性

当然,即使管理员对服务账户做了防护,避免账户委派(即服务账户隶属于“Protected Users”或者被标记为敏感账户),也不会对这种AD持久化技术造成影响。

 

五、利用约束委派

需要注意的是还有一类后门与这种技术类似,此时采用的是基于协议转换的约束委派(constrained delegation),这种方法可以实现相同目标。

这种方法并没有用到krbtgt账户的某个属性,而是直接在目标账户上进行配置,具体用到了userAccountControl属性以及AllowedToDelegateTo属性的TRUSTED_TO_AUTHENTICATE_FOR_DELEGATION标志。需要注意的是,只有属于“Domain Admins”组的用户能够设置后面一个属性。

布置后门

为了布置这种后门,我们可以稍微修改前面提到过的S4U2Self后门的布置过程。

  • 识别出密码不过期且带有SPN的用户账户(与之前的命令相同)
  • 提取该账户的哈希值(可以使用Mimikatz,与之前的命令相同)
  • 配置该账户,以便通过协议转换进行委派(如下图1处红框),然后选择域控制器及LDAP协议(如下图2处红框)

图11. 设置约束委派后门

再次获得管理员权限

同样我们可以使用svc-backdoor账户再次触发后门。

1、使用该后门账户为任意用户获取LDAP服务的TGS,这里我们使用的是administrator账户。

图12. 利用Rubeus及svc-backdoor账户的Kerberos AES秘钥获取该账户的TGT

图13. S4U2Self仿冒administrator账户身份,使用该TGT获取只适用于该服务账户的TGS

图14. S4U2Proxy成功获得administrator账户在DC上LDAP服务的TGS

2、现在该TGS已经成功注入当前进程,同样我们可以使用经典的pass-the-hash(哈希传递)攻击获得管理员凭据。

图15. 成功入侵AD域

如上文所示,这两种方法都非常相似,唯一的区别在于后门所使用的属性(是我们想要访问的资源的属性,还是能够访问该资源的服务账户的属性)。

 

六、如何检测S4U2Self后门

既然我们已经知道S4U2Self后门的工作过程,也能够找到相应的检测机制。

使用Alsid解决方案

Alsid提供的解决方案能够实时检测对AD对象属性的修改操作,因此可以在后门安装的早期攻击过程中检测到攻击行为,如下图所示:

图16. 使用Alsid for AD检测S4U2Self

我们知道krbtgt账户是非常关键的资源,必须得到妥善保护。在正常配置情况下,这个账户不应该被委派。因此,一旦有人在msDS-AllowedToActOnBehalfOfOtherIdentity中添加了其他属性,Alsid就会向SOC团队报警,解释问题所在。

这同样适用于msDS-AllowedToDelegateTo属性。一旦该属性设置了使用协议转换进行约束委派,就表明配置出现了某些问题。如果线索指向的是域控制器,那么安全团队应该好好评估相关风险。

监控krbtgt账户并不是万全之策。如果某个管理员账户设置了SPN,那么攻击者还有可能选择该账户作为攻击目标,此时攻击者可以使用Kerberoast攻击以及适用于krbtgt账户的所有攻击方法。由于Alsid产品已经能够全面检测Kerberoast攻击,因此可以防御这种攻击场景。此外,如果攻击者想使用另一个特权账户来设置后门,就需要在该账户上设置SPN,该操作也会触发警报。

其他解决方案

我们还可以使用其他方案来检测这类攻击。

比如,我们可以使用非特权AD账户、RSAT工具包,配合如下PowerShell命令来检测基于krbtgt账户的后门:

PS C:\ > Import-Module ActiveDirectory
PS C:\ > Get-ADUser krbtgt -Properties PrincipalsAllowedToDelegateToAccount

不幸的是,虽然这种方法对安全审计来说非常有用,但不适用于实时检测。我们还可以使用另一种方法,在krbtgt账户上设置SACL,这样该账户有任何修改时我们就能得到通知,分析具体改动,检测msDS-AllowedToActOnBehalfOfOtherIdentity属性的具体值。大家可以参考我们之前的一篇文章了解更多细节。

为了检测基于其他特权账户的S4U2Self后门,我们首先应该分析AD环境中带有敏感权限的每个内置组。除了较为知名的“Domain Admins”组之外,还有其他许多组也具备特权性质。这些组的每个成员都不应该带有SPN属性,否则攻击者就可以利用Kerberoast以及本文介绍的后门技术发起攻击。

比如,我们应该重点保护如下几个特权组:

Domain Admins
Enterprise Admins
Administrators
Schema Admins
Domain Controllers
Group Policy Creator Owners
Server Operators
Account Operators
Cert Publishers
Key Admins
Enterprise Key Admins
Print Operators
Backup Operators
DnsAdmins

在实际环境中,我们应该递归查询这些组,获取所有成员,检查这些账户是否设置了SPN。

如前文所述,S4U2Self后门需要设置SPN,并且要求目标账户永远不更新密码。因此,我们可以使用如下PowerShell命令,寻找适用于msDS-AllowedToActOnBehalfOfOtherIdentity属性的目标账户:

PS C:\ > Get-ADUser -Filter * -Properties ServicePrincipalName, PasswordNeverExpires | ? {($_.ServicePrincipalName -ne "") -and ($_.PasswordNeverExpires -eq $true)}
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