以 Kerberos 保障 J2ME 應用程式安全：第 2 部分 — 產生 Kerberos 票據請求

承接 第 1 部分 的訊息格式分析，本文進入程式碼實作層面，示範如何在資源受限的 J2ME 環境下，利用 Bouncy Castle 輕量級加密庫與自訂 ASN.1 工具類，完成 Kerberos 客戶端核心類別 的建構與 TGT 請求 (AS-REQ) 的產生。

核心類別架構設計

為平衡程式碼重用與 Kerberos 專用邏輯，採三層類別設計：

• ASN1DataTypes：純粹的 ASN.1 基礎型別產生器（INTEGER、STRING、SEQUENCE、Tag-Length 編碼等），不含任何 Kerberos 業務邏輯，可供非 Kerberos 專案復用。
• KerberosKey：實作 Kerberos 規範的 密碼轉金鑰演算法（String-to-Key），輸入密碼、realm、用戶名，輸出 8-byte DES-CBC 金鑰。
• KerberosClient：繼承 ASN1DataTypes，整合 KerberosKey，實作完整 Kerberos 協定流程（TGT/服務票據請求、回應解析、安全通訊）。

ASN.1 基礎型別產生方法詳解

ASN1DataTypes 提供統一的「Tag-Length-Value」建構流程：

1. 計算內容位元組數。
2. 呼叫 getLengthBytes() 產生長度欄位（支援短/長形式）。
3. 配置標籤位元組（Universal/Application/Context-specific）。
4. 依序串接 Tag、Length、Value 回傳完整 byte[]。

關鍵方法：

• getLengthBytes(int)：自動判斷短/長形式編碼長度。
• getIntegerBytes(int)：產生 Universal Tag 2 的 INTEGER。
• getGeneralStringBytes(String)、getOctetStringBytes(byte[])、getBitStringBytes(byte[])、getGeneralizedTimeBytes(byte[])：對應 Universal Tag 27/4/3/24。
• concatenateBytes(byte[], byte[])：位元組陣列串接工具。
• getSequenceBytes(byte[])：包裝成 Universal Tag 16 SEQUENCE。
• getTagAndLengthBytes(int tagType, int tagNumber, byte[])：產生 Application/Context-specific 標籤結構，tagType 為 APPLICATION_TYPE 或 CONTEXT_SPECIFIC。

Kerberos 密碼轉金鑰演算法 (String-to-Key)

Kerberos 規範定義從「密碼 + realm + 用戶名」衍生 DES-CBC 金鑰，防止跨 realm 金鑰重用攻擊。KerberosKey.generateKey() 實作 11 步驟：

1. 串接 password + realm + username 字串。
2. ISO-8859-1 編碼為位元組陣列。
3. 以 0x00 填充至 8 的倍數長度。
4. 分割為 8-byte 區塊。
5. 隔區塊反轉位元順序（奇數區塊）。
6. 所有區塊 XOR 累積成 8-byte 暫存金鑰。
7. 奇偶校驗修正（每 byte 最低位設為奇數個 1）。
8. 弱金鑰檢測（DES 弱金鑰表），若命中則與 0xF0 XOR 強化。
9. 以暫存金鑰為 Key/IV，對步驟 3 的填充資料執行 DES-CBC 加密，取最後一區塊密文作為新金鑰。
10. 再次奇偶校驗修正。
11. 再次弱金鑰檢測與強化，最終產出 8-byte Kerberos 金鑰。

加密運算採用 Bouncy Castle DESEngine + CBCBlockCipher，getFinalKey() 示範 CBC 模式下以前一區塊密文為 IV 的鏈式加密。

產生 TGT 請求 (AS-REQ) 完整流程

KerberosClient.getTicketResponse() 依 ASN.1 結構逐欄位建構：

AS-REQ ::= [APPLICATION 10] SEQUENCE {
  pvno [1] INTEGER (5),
  msg-type [2] INTEGER (10),
  req-body [4] KDC-REQ-BODY
}

req-body 子欄位產生順序：

1. kdc-options：5-byte 全零 BIT STRING（不啟用任何選項）。
2. cname：PrincipalName = SEQUENCE { name-type [0] INTEGER (NT_PRINCIPAL=1), name-string [1] SEQUENCE OF GeneralString(username) }，外層 Context Tag 1。
3. realm：GeneralString(realmName)，Context Tag 2。
4. sname：PrincipalName，name-type = NT_UNKNOWN(0)，name-string = SEQUENCE { "krbtgt", realmName }，Context Tag 3。
5. till：GeneralizedTime("19700101000000Z") 表不指定失效期，Context Tag 5。
6. nonce：getRandomNumber() 產生 4-byte 隨機整數，Context Tag 7。
7. etype：SEQUENCE OF INTEGER (3=DES-CBC)，Context Tag 8。

最終以 getTagAndLengthBytes(APPLICATION_TYPE, 10, sequenceBytes) 包裝完整 AS-REQ。getRandomNumber() 結合系統時間、種子與用戶資料雜湊，經 KerberosKey.getFinalKey() 混淆產出 4-byte 隨機數。

程式碼封裝與測試

原始碼下載包含：

• ASN1DataTypes.java、KerberosKey.java、KerberosClient.java 三大核心類。
• J2MEClientMIDlet.java 簡易測試 MIDlet。
• ReadMe.txt 建置與執行說明（需引入 Bouncy Castle J2ME 版）。

下一部分將實作 KDC 回應解析、服務票據請求與安全通訊上下文建立。