Active Directory Protocols

Kerberos, DNS, LDAP, MSRPC

Los sistemas operativos Windows usan muchos protocolos para comunicarse, pero Active Directory depende de forma específica de:

  • LDAP (Lightweight Directory Access Protocol)

  • La versión de Kerberos de Microsoft

  • DNS para autenticación y comunicación

  • MSRPC, la implementación de Microsoft de Remote Procedure Call (RPC), que es una técnica de comunicación entre procesos usada en aplicaciones basadas en el modelo cliente-servidor.

Kerberos

Kerberos es el protocolo de autenticación predeterminado para cuentas de dominio desde Windows 2000.

  • Es un estándar abierto que permite interoperabilidad con otros sistemas.

  • Permite autenticación mutua: tanto el usuario como el servidor verifican su identidad.

  • Es sin estado y basado en tickets: nunca transmite la contraseña del usuario por la red.

Kerberos en AD:

  • Los Controladores de Dominio (DCs) tienen un Key Distribution Center (KDC).

  • Cuando un usuario inicia sesión, el cliente solicita un ticket al KDC cifrando la solicitud con la contraseña del usuario.

  • Si el KDC puede descifrarla (AS-REQ), emite un Ticket Granting Ticket (TGT).

  • El usuario usa el TGT para pedir un Ticket Granting Service (TGS) para el servicio deseado.

  • Finalmente, el usuario presenta el TGS al servicio, que lo descifra y otorga acceso.

Resumen del proceso de autenticación Kerberos:

  1. El usuario cifra un timestamp con su contraseña y lo envía al KDC. El KDC lo valida y emite un TGT cifrado con la clave secreta de la cuenta krbtgt.

  2. El usuario recibe el TGT.

  3. El usuario presenta el TGT al DC para pedir un TGS para un servicio específico (TGS-REQ).

  4. El TGS se cifra con el hash NTLM del servicio o cuenta de computadora y se devuelve al usuario (TGS_REP).

  5. El usuario presenta el TGS al servicio (AP_REQ) y, si es válido, se le permite el acceso.

El puerto estándar de Kerberos es 88 TCP/UDP. Durante la enumeración, es común localizar DCs escaneando el puerto 88 con herramientas como Nmap.

DNS

Active Directory Domain Services (AD DS) usa DNS para:

  • Permitir que clientes localicen Controladores de Dominio.

  • Facilitar la comunicación entre DCs.

  • Resolver nombres de host a direcciones IP.

Características clave:

  • Usa SRV records para permitir a clientes localizar servicios (servidores de archivos, impresoras, DCs).

  • Dynamic DNS actualiza automáticamente registros si cambia la IP de un sistema.

  • Si el DNS no tiene la IP correcta, los clientes no podrán localizar ni comunicarse con él.

Proceso típico:

  • El cliente consulta DNS por un SRV record del DC.

  • Recupera el hostname del DC.

  • Resuelve el hostname a la IP del DC.

Puertos:

  • UDP 53 (predeterminado)

  • TCP 53 (usado cuando los mensajes superan 512 bytes o UDP falla)

Ejemplos con nslookup

Búsqueda directa:

PS C:\htb> nslookup INLANEFREIGHT.LOCAL
Server:  172.16.6.5
Address:  172.16.6.5
Name:    INLANEFREIGHT.LOCAL
Address: 172.16.6.5

Búsqueda inversa:

PS C:\htb> nslookup 172.16.6.5
Server:  172.16.6.5
Address:  172.16.6.5
Name:    ACADEMY-EA-DC01.INLANEFREIGHT.LOCAL
Address: 172.16.6.5

Obtener IP de un host:

PS C:\htb> nslookup ACADEMY-EA-DC01
Server:  172.16.6.5
Address:  172.16.6.5
Name:    ACADEMY-EA-DC01.INLANEFREIGHT.LOCAL
Address: 172.16.6.5

Para más detalles sobre DNS, puedes consultar módulos de DNS Enumeration Using Python o la sección DNS de Information Gathering - Web Edition.

LDAP

Active Directory usa Lightweight Directory Access Protocol (LDAP) para consultas de directorio.

  • Es un protocolo abierto y multiplataforma.

  • La versión más reciente es LDAPv3 (RFC 4511).

  • Es esencial para admins y pentesters entender su funcionamiento en AD.

  • LDAP usa puerto 389 y LDAPS (con SSL/TLS) usa puerto 636.

Funcionalidad LDAP en AD:

  • Almacena información de cuentas y seguridad.

  • Permite compartir esta información con otros dispositivos en la red.

  • Es el "lenguaje" usado para que aplicaciones se comuniquen con AD.

  • Un Domain Controller escucha solicitudes LDAP.

Analogia:

AD : LDAP = Apache : HTTP

Nota: Algunas organizaciones usan LDAP sin AD, con servidores como OpenLDAP.

Autenticación LDAP

LDAP usa la operación BIND para establecer el estado de autenticación.

Tipos de autenticación LDAP:

  • Autenticación Simple:

    • Anónima, no autenticada, usuario/contraseña.

    • Usuario y contraseña se usan en la solicitud BIND.

  • Autenticación SASL (Simple Authentication and Security Layer):

    • Usa servicios externos como Kerberos para autenticarse.

    • LDAP envía mensajes de desafío/respuesta hasta autenticar.

    • Más seguro al separar métodos de autenticación del protocolo de aplicación.

LDAP envía mensajes en texto claro por defecto. Se recomienda usar TLS/SSL para proteger la información en tránsito.

MSRPC

MSRPC es la implementación de Microsoft de Remote Procedure Call (RPC).

  • Usada para comunicación cliente-servidor.

  • Windows la usa para acceder a sistemas en AD mediante interfaces RPC clave.

Interfaces RPC en AD

Nombre de Interfaz
Descripción

lsarpc

Llamadas RPC al Local Security Authority (LSA) para gestionar política de seguridad local, control de auditoría y autenticación interactiva.

netlogon

Proceso de Windows que autentica usuarios y servicios en el dominio. Servicio en segundo plano.

samr

Remote SAM. Gestiona la base de datos de cuentas del dominio (usuarios y grupos). Permite a admins CRUD de objetos. Atacantes lo usan para reconocimiento del dominio. Puede limitarse a administradores con cambios de registro.

drsuapi

API para Directory Replication Service (DRS). Gestiona replicación entre DCs. Atacantes pueden usarlo para replicar NTDS.dit, extraer hashes y realizar Pass-the-Hash o cracking offline.

samr es particularmente peligroso porque, por defecto, todos los usuarios autenticados pueden consultar mucha información del dominio. Organizaciones pueden protegerse limitando estas consultas solo a administradores.

Autenticación NTLM

Además de Kerberos y LDAP, Active Directory usa varios otros métodos de autenticación que pueden (y suelen) ser abusados por aplicaciones y servicios en AD.

Entre estos se incluyen: LM, NTLM, NTLMv1 y NTLMv2.

  • LM y NTLM son nombres de hashes.

  • NTLMv1 y NTLMv2 son protocolos de autenticación que usan el hash LM o NT.

Aunque ninguno es perfecto, Kerberos suele ser el protocolo de elección siempre que sea posible.

Es esencial entender la diferencia entre los tipos de hash y los protocolos que los usan.

Comparación de Hash y Protocolo

Hash/Protocolo
Técnica criptográfica
Autenticación mutua
Tipo de mensaje
Tercero de confianza

NTLM

Criptografía de clave simétrica

No

Número aleatorio

Domain Controller

NTLMv1

Criptografía de clave simétrica

No

Hash MD4, número aleatorio

Domain Controller

NTLMv2

Criptografía de clave simétrica

No

Hash MD4, número aleatorio

Domain Controller

Kerberos

Criptografía simétrica y asimétrica

Sí

Ticket cifrado usando DES, MD5

Domain Controller / Key Distribution Center (KDC)

LM

LAN Manager (LM o LANMAN) es el mecanismo más antiguo para almacenamiento de contraseñas en Windows.

  • Debutó en 1987 en OS/2.

  • Si está habilitado, se guarda en SAM en un host Windows y en NTDS.DIT en un Domain Controller.

  • Deshabilitado por defecto desde Windows Vista / Server 2008 por sus debilidades.

  • Aún se encuentra en entornos grandes con sistemas antiguos.

Limitaciones:

  • Contraseñas limitadas a 14 caracteres.

  • No distingue mayúsculas/minúsculas.

  • Convertidas a mayúsculas antes de hashearse, reduciendo el keyspace.

  • Fácil de crackear con herramientas como Hashcat.

Proceso de creación del hash LM:

  • Contraseña → dos bloques de 7 caracteres.

  • Si <14 caracteres, se rellena con NULL.

  • Cada bloque → clave DES.

  • Se cifran con la cadena KGS!@#$%.

  • Resultado: dos valores concatenados de 8 bytes.

Observación:

  • Para contraseñas ≤7 caracteres, la segunda mitad del hash LM es siempre la misma.

  • Hash LM típico:

299bd128c1101fd6

Windows hasta Vista / Server 2008 almacenaba por defecto tanto LM como NTLM.

NTHash (NTLM)

NT LAN Manager (NTLM) es el protocolo moderno en Windows.

  • Usa un protocolo challenge-response con tres mensajes:

    1. NEGOTIATE_MESSAGE → del cliente al servidor.

    2. CHALLENGE_MESSAGE → respuesta del servidor.

    3. AUTHENTICATE_MESSAGE → del cliente al servidor.

  • Hashes almacenados en SAM o NTDS.DIT.

Algoritmo del NT Hash:

MD4(UTF-16-LE(password))

Ejemplo de NT Hash:

b4b9b02e6f09a9bd760f388b67351e2b

Formato completo del hash NTLM:

Rachel:500:aad3c435b514a4eeaad3b935b51304fe:e46b9e548fa0d122de7f59fb6d48eaa2:::

Partes del hash:

  • Rachel → nombre de usuario.

  • 500 → RID (Administrador).

  • LM hash → puede ser inutilizable si está deshabilitado.

  • NT hash → usado para cracking o pass-the-hash.

Ejemplo de ataque pass-the-hash con CrackMapExec:

crackmapexec smb 10.129.41.19 -u rachel -H e46b9e548fa0d122de7f59fb6d48eaa2

NTLM no usa salt. NT hashes soportan todo Unicode (65,536 caracteres). Pueden crackearse offline con Hashcat, incluso contraseñas largas con ataques de diccionario + reglas.

NTLMv1 (Net-NTLMv1)

  • NTLMv1 → challenge-response usando el NT hash.

  • Usa LM y NT hash, lo que facilita su cracking offline tras captura (p.ej., con Responder o NTLM relay).

  • No soporta pass-the-hash.

  • Protocolo para autenticación de red.

Algoritmo:

C = desafío de 8 bytes (aleatorio)
K1 | K2 | K3 = LM/NT-hash | 5-bytes-0
response = DES(K1,C) | DES(K2,C) | DES(K3,C)

Ejemplo de hash NTLMv1 completo:

u4-netntlm::kNS:338d08f8e26de93300000000000000000000000000000000:9526fb8c23a90751cdd619b6cea564742e1e4bf33006ba41:cb8086049ec4736c

NTLMv1 fue la base para versiones modernas pero tiene vulnerabilidades conocidas.

NTLMv2 (Net-NTLMv2)

Introducido en Windows NT 4.0 SP4 como alternativa más segura.

  • Default desde Windows Server 2000.

  • Más robusto contra ataques de spoofing.

  • En respuesta al desafío de 8 bytes del servidor, el cliente envía dos respuestas.

Algoritmo:

SC = server challenge (8 bytes)
CC = client challenge (8 bytes)
CC* = (X, tiempo, CC2, nombre de dominio)
v2-Hash = HMAC-MD5(NT-Hash, user name, domain name)
LMv2 = HMAC-MD5(v2-Hash, SC, CC)
NTv2 = HMAC-MD5(v2-Hash, SC, CC*)
response = LMv2 | CC | NTv2 | CC*

Ejemplo de hash NTLMv2:

admin::N46iSNekpT:08ca45b7d7ea58ee:88dcbe4446168966a153a0064958dac6:5c7830315c7830310000000000000b45c67103d07d7b95acd12ffa11230e0000000052920b85f78d013c31cdb3b92f5d765c783030

NTLMv2 endurece la seguridad respecto a v1, dificultando ataques de cracking y relay.

Domain Cached Credentials (MSCache2)

Para cuando un host no puede comunicarse con el DC (p.ej., por un corte de red):

  • Windows implementa MS Cache v1/v2 (Domain Cached Credentials - DCC).

  • Guarda los últimos 10 hashes de usuarios de dominio que iniciaron sesión en el equipo.

  • Almacenados en:

HKEY_LOCAL_MACHINE\SECURITY\Cache

Características:

  • No sirven para pass-the-hash.

  • Muy lentos de crackear incluso con GPUs potentes.

  • Los ataques necesitan ser muy dirigidos o aprovechar contraseñas débiles.

Formato de hash DCC2:

$DCC2$10240#bjones#e4e938d12fe5974dc42a90120bd9c90f

Como pentesters es vital entender qué tipos de hashes podemos encontrar en AD, sus fortalezas, debilidades, formas de abuso (cracking, pass-the-hash, relay) y cuándo un ataque es inviable (como perder días intentando romper DCCs).

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