NTLM协议工作原理详解

NTLM 协议在 Windows NT 和 Windows 2000 Server（或更高版本）的工作组环境中使用（Kerberos 用于域模式下）。

在 AD 域环境中，若需要验证 Windows NT 系统，必须使用 NTLM。与 Kerberos 相比，NTLM 认证过程更为简单。NTLM 采用挑战/响应（Challenge/Response）消息交换模式，以下是 NTLM 的认证流程：

NTLM 认证协议可用于多种协议中，例如 HTTP、SMB 等。以下通过 HTTP 协议来说明其具体认证流程：

首先，我们需要选择一个目标，也可以自己搭建一个基于域的 401 认证服务。我这里选择了一个实际的环境进行测试，通常 Exchange 邮件服务器会有 EWS 接口，我们可以随意选择一个进行测试。

在 Bing 上使用语法搜索：

找一个使用 Exchange 搭建的邮件服务器，并且支持 HTTP，因为转包查看时，HTTPS 经过加密的包不太容易分析。我找到了一个：

启动 Wireshark，然后访问上述链接，随机输入账号和密码，点击登录后，会得到一些 HTTP 数据包，如图：

验证流程分为三步：第一步，获取服务器的基本信息，例如认证协议、服务器版本，如图：

第二步，获取服务器返回给客户端的挑战值，如图：

这个值在后面的数据校验中会使用，这里先不详细介绍。

第三步，根据前面获取的数据，组合后提交给服务器，在服务器端进行验证。

这里的 NTProofStr 是一个用于数据验签的哈希值，确保前面获取的挑战和后面的数据是完整且未经修改的。

我们将上图中 NTLMv2 的响应值复制并处理如下：

最前面的 32 个字符就是验证数据完整性的哈希值，也就是 NTProofStr 的值，后面的数据中包含了一些服务器的信息，如图：

这些数据是第三步的请求阶段，即客户端提交给服务器的数据，服务器将使用这些数据进行验证，判断是否通过。

验签哈希如何产生？从上面我们看不到账号密码信息在哪里发挥作用，下面我们来看看具体账号密码在哪里被使用，以及在哪里发挥作用。

在内网渗透时，我们经常会捕获本地密码，本地存储的哈希就是用户密码经过一系列加密后的结果，具体加密方式如下：

函数解释：hex 用于将字符串转换为十六进制值、unicode 用于将字符串转换为双字节字符串、md4 为 md4 哈希。

以下是用 Python 编写的关键函数代码示例：

hex 函数：

def str_to_hex(s):  
    return ' '.join([hex(ord(c)).replace('0x', '') for c in s])

转双字节函数：

def hex_to_unicode(hex_str):  
    hex_str_ = hex_str.replace(" ","00")+"00"  
    return hex_str_

md4 哈希函数：

from Crypto.Hash import MD4
def str_to_md4(str_):  
    m = MD4.new()  
    m.update(str_)  
    return m.hexdigest()

仅有密码是不够的，如何将用户名和域信息用上呢？这里涉及到一个 NTLMv2 HASH，具体算法如下：

关键函数：upper 用于将字符串全部转换为大写字母、md5 用于将 NTLM 的哈希作为盐，对用户名和域组合的信息进行 md5 哈希。

md5 哈希函数：

import hmac
import hashlib
def str_to_hmac_md5(passwd_,salt_):  
    h_md5 = hmac.new(salt_, passwd_, hashlib.md5).hexdigest()  
    return h_md5

从上面的过程来看，最后得到的 NTLMv2 HASH 包含了账号、密码和域的信息，如果任何一个因素有问题，整个验证就不会成功，那么这个哈希在后面如何使用呢？

服务器如何验证客户端提交的信息？在最后一步，客户端提交的信息包括：

签名哈希 NTProofStr 用于验证数据完整性，数值为：c9ce34e95466b7e956dd63da0b17e2e8

还有一串数据，在上面已经提供，前面的 32 位字符串就是上面的签名哈希，去掉之后就是服务器相关的数据，提取出来如下：

在之前第二步时，获得了一个挑战值： e8fd1257ab09ae57

到这里，所有需要的数据都有了，那么这些数据之间有什么关系呢？主要是签名的获取算法，公式如下：

理解起来也很简单，就是将第二步的挑战值和服务器的数据连接起来，使用包含账号密码域信息的哈希作为盐进行 md5 哈希后的结果就是签名值，我们用一个小巧的计算器来计算一下：