《信息安全技术》实验2——Windows口令破解

实验2 Windows口令破解

在网络界，攻击事件发生的频率越来越高，其中相当多的都是由于网站密码泄露的缘故，或是人为因素导致，或是口令遭到破解，所以从某种角度而言，密码的安全问题不仅仅是技术上的问题，更主要的是人的安全意识问题。

实验目的

1. 了解Windows口令破解原理

2. 对信息安全有直观感性认识

3. 能够运用工具实现口令破解

   实验人数

   每组1人

   系统环境

   Windows

   实验工具

4. LC5

5. SuperDic

   实验原理

6. 口令破解方法：口令破解主要有两种方法：字典破解和暴力破解。
   字典破解是指通过破解者对管理员的了解，猜测其可能使用某些信息作为密码，例如其姓名、生日、电话号码等，同时结合对密码长度的猜测，利用工具来生成密码破解字典。如果相关信息设置准确，字典破解的成功率很高，并且其速度快，因此字典破解是密码破解的首选。
   而暴力破解是指对密码可能使用的字符和长度进行设定后（例如限定为所有英文字母和所有数字，长度不超过8），对所有可能的密码组合逐个实验。随着可能字符和可能长度的增加，存在的密码组合数量也会变得非常庞大，因此暴力破解往往需要花费很长的时间，尤其是在密码长度大于10，并且包含各种字符（英文字母、数字和标点符号）的情况下。

7. 口令破解方式
   口令破解主要有两种方式：离线破解和在线破解
   离线破解攻击者得到目标主机存放密码的文件后，就可以脱离目标主机，在其他计算机上通过口令破解程序穷举各种可能的口令，如果计算出的新密码与密码文件存放的密码相同，则口令已被破解。可以将口令破解程序的工作流程用下图表示。
   其中，候选口令产生器作用是不断生成可能的口令。有几种方法产生候选口令，一种是用枚举法来构造候选口令（暴力破解），另一种方法是从一个字典文件里读取候选口令（字典破解）；口令加密过程就是用加密算法对从口令候选器送来的候选口令进行加密运算而得到密码。这要求加密算法要采用和目标主机一致的加密算法。加密算法有很多种，通常与操作系统的类型和版本相关；密码比较就是口令比较，是将从候选口令计算得到的新密码和密码文件中存放的密码相比较。如果一致，那么口令破解成功，可以使用候选口令和对应的账号登录目标主机。如果不一致，则候选口令产生器计算下一个候选口令。
   通过在线破解攻击者可以使用一个程序连接到目标主机，不断地尝试各种口令试图登录目标主机。目标主机系统中某些低等级的账号的口令往往容易被尝试成功，然后，攻击者使用其账号进入系统获取密码存放文件（Windows系统是SAM文件，Linux系统是passwd等文件），再使用离线破解方法破解高权限的口令(管理员口令等)。

   实验步骤

   在实验过程中注意观察与思考：LC５除了能破解本地口令之外，还可以破解哪些口令？LC５中都提供哪些口令破解模式？这些口令破解模式的区别是什么？

8. 首先通过快照X恢复Windows系统环境。
9. 字典破解
   （1）为本机创建新用户。为了达到实验效果，用户口令不要设置得过于复杂
   （2）进入实验平台，单击工具栏“字典生成器”按钮，启动“字典生成器”。选择“生日”标签页，输入的年份与月份信息应尽量包含步骤（1）中用到的生日日期，在“生成字典”标签页中确定字典文件存放的路径以及新用户口令位数，最后生成字典文件。
   （3）单击工具栏“LC5”按钮，启动LC5口令破解工具。选择“Session”（会话）｜“Session Options…”（会话选项）菜单项，在弹出的“Auditing Options For This Session”对话框中选中“Dictionary Crack”项的“Enabled”，取消其它项的“Enabled”。单击“Dictionary List”（字典列表）按钮，导入步骤（2）中生成的字典文件。
   （4）返回LC5主界面，选择“Session”｜“Import…”（导入）菜单项，在弹出的“Import”对话框中导入本地用户列表，选择“Session”｜“Begin Audit”（开始审计）菜单项，开始字典破解用户口令。
10. 暴力破解
    （1）创建新用户，建议用户口令仅由英文字母和数字组成，长度不超过6位，如123abc。
    （2）选择LC5的“File”｜“New Session…”（新会话）菜单项，新建会话。重新导入本地用户列表。
    （3）在会话选项中仅选中“Brute Force Crack”（暴力破解）｜“Enabled”，并在“Character Set”（字符集）中选择“alphabet+numbers”（字母表+数字）, 开始暴力破解新建用户口令。

11. 不同密码强度的破解时间比较
    （1）再次新建4个用户，使用不同强度的用户口令
    （2）新建LC5会话，在会话选项中选中暴力破解选项，字符设置选择“Custom”（自定义）。为了减少破解所需时间，请缩小自定义字符集。
    （3）开始暴力破解，当破解完成后，查看LC5的破解信息，记录各自的破解时间。
    （4）根据实验结果不难发现长密码比短密码破解要更多的时间，复杂密码比简单密码需要更多的时间，这也就是设置复杂密码能够提高系统安全性的原因。

思考问题

1. 分析口令破解软件L0phtCrack(简写为LC)的工作原理。

回答：在Windows操作系统中用户账号的安全管理使用了安全账号管理SAM（Security Account Manager）机制，用户账号和口令经过Hash加密变换后以Hash列表的形式存放在%System Rot%\System32\config下的SAM文件中。LC6是通过破解这个SAM文件来获得用户名和密码的。LC6可以从本地系统、其他文件系统、系统备份中获得SAM文件，从而利用字典攻击、混合字典、预定散列以及暴力破解等方法破解出口令。

1. Windows 7的口令保护文件名称及存储位置是什么？

回答：Win7系统的用户密码存储于X:\windows\system32\config\sam文件中（x指的系统盘，一般为C盘），事实上存储的密码是经过不可逆加密算法处理的Hash散列。

1. Windows保护系统帐户口令的算法有LM和NTLM，这两种算法有什么区别？

回答：Windows的用户密码有LMi-Hash和NTLM-Hash两种算法。
LM-Hash:LM-Hash算法是在DES的基础上实现的，它不区分字母大小写，长度最长是14个字符，密码被分成2串7个字符进行存放。NTLM-Hash：NTLM-Hash算法是微软基于LM-Hash算法的弱点而设计的算法。它对字母大小写敏感，摆脱了LM-Hash的魔术字符串“KGS!@#$%”。它是基于MD4实现的，穷举难度较大。
默认时，当Windows用户密码小于或者等于14个字符时，SAM文件中既存放着LM-Hash值，也存放着NTLM-Hash值。当用户密码大于14个字符，SAM文件中只存放NTLM-Hash值。

1. 为了保护口令安全，设置口令应该遵循什么样的原则？

回答：尽量随机，不同的用户采用不同的口令。

1. Windows系统在什么地方可设置帐户密码策略？帐户密码策略包括哪些内容？

回答：在Windows操作系统中，帐户策略包含三个子集：密码策略：对于域或本地用户帐户，决定密码的设置，如强制性和期限。帐户锁定策略：对于域或本地用户帐户，决定系统锁定帐户的时间，以及锁定谁的帐户。Kerberos 策略：对于域用户帐户，决定与 Kerberos 有关的设置，如帐户有效期和强制性。

1. 在密码破解中，常到彩虹表(Rainbow Table)，彩虹表是什么？

回答：彩虹表是一个用于加密散列函数逆运算的预先计算好的表, 为破解密码的散列值（或称哈希值、微缩图、摘要、指纹、哈希密文）而准备。一般主流的彩虹表都在100G以上。 这样的表常常用于恢复由有限集字符组成的固定长度的纯文本密码。这是空间/时间替换的典型实践, 比每一次尝试都计算哈希的暴力破解处理时间少而储存空间多，但却比简单的对每条输入散列翻查表的破解方式储存空间少而处理时间多。使用加salt的KDF函数可以使这种攻击难以实现。

1. 你认为口令破解的技术将如何发展？

回答：量子密码已进入实用化阶段，克服量子密码应用中的技术难题和进行深入的安全性探讨将是今后量子密码发展的趋势。另外，量子中继器，地面与卫星之间的量子保密通信，量子密钥容量的计算，设备无关的量子密码系统等都是未来的一些重要研究方向。总之，密码技术要随着计算机技术的发展而不断发展，密码研究者要顺应时代的要求，研究新的密码算法、新的密码技术，以保证密码应用的安全、有效。