Isso descreve uma maneira de fazer o que você pede, embora exija editar manualmente o web.config e alterar as permissões de segurança:
Você também pode considerar o link que habilita a autenticação do estilo Apache .htpasswd, mas não é gratuito.
Qual é a sua objeção em criar contas do Windows para isso? Talvez haja uma maneira de contornar suas preocupações com isso, já que seria uma maneira fácil de realizar o que você deseja sem adicionar extras ao IIS.