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2015年(7)

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分类: LINUX

2015-01-16 16:53:18

RADIUS协议简介

RADIUSRemote Authentication Dial-In User Service,远程认证拨号用户服务)是一种分布式的、客户端/服务器结构的信息交互协议,能保护网络不受未授权访问的干扰,常应用在既要求较高安全性、又允许远程用户访问的各种网络环境中。该协议定义了RADIUS的报文格式及其消息传输机制,并规定使用UDP作为封装RADIUS报文的传输层协议(UDP端口18121813分别作为认证、计费端口)。

RADIUS最初仅是针对拨号用户的AAA协议,后来随着用户接入方式的多样化发展,RADIUS也适应多种用户接入方式,如以太网接入、ADSL接入。它通过认证授权来提供接入服务,通过计费来收集、记录用户对网络资源的使用。

1. 客户端/服务器模式

·     客户端:RADIUS客户端一般位于NAS上,可以遍布整个网络,负责传输用户信息到指定的RADIUS服务器,然后根据从服务器返回的信息进行相应处理(如接受/拒绝用户接入)。

·     服务器:RADIUS服务器一般运行在中心计算机或工作站上,维护相关的用户认证和网络服务访问信息,负责接收用户连接请求并认证用户,然后给客户端返回所有需要的信息(如接受/拒绝认证请求)。

RADIUS服务器通常要维护三个数据库,如1-2所示:

图1-2 RADIUS服务器的组成

 

·     Users”:用于存储用户信息(如用户名、口令以及使用的协议、IP地址等配置信息)。

·     Clients”:用于存储RADIUS客户端的信息(如NAS的共享密钥、IP地址等)。

·     Dictionary”:用于存储RADIUS协议中的属性和属性值含义的信息。

2. 安全和认证机制

RADIUS客户端和RADIUS服务器之间认证消息的交互是通过共享密钥的参与来完成的,并且共享密钥不能通过网络来传输,增强了信息交互的安全性。另外,为防止用户密码在不安全的网络上传递时被窃取,在传输过程中对密码进行了加密。

RADIUS服务器支持多种方法来认证用户,如基于PPPPAPCHAP认证。另外,RADIUS服务器还可以作为一个代理,以RADIUS客户端的身份与其它的RADIUS认证服务器进行通信,负责转发RADIUS认证和计费报文。

3. RADIUS的基本消息交互流程

用户、RADIUS客户端和RADIUS服务器之间的交互流程如1-3所示。

图1-3 RADIUS的基本消息交互流程

 

消息交互流程如下:

(1)     用户发起连接请求,向RADIUS客户端发送用户名和密码。

(2)     RADIUS客户端根据获取的用户名和密码,向RADIUS服务器发送认证请求包(Access-Request),其中的密码在共享密钥的参与下由MD5算法进行加密处理。

(3)     RADIUS服务器对用户名和密码进行认证。如果认证成功,RADIUS服务器向RADIUS客户端发送认证接受包(Access-Accept);如果认证失败,则返回认证拒绝包(Access-Reject)。由于RADIUS协议合并了认证和授权的过程,因此认证接受包中也包含了用户的授权信息。

(4)     RADIUS客户端根据接收到的认证结果接入/拒绝用户。如果允许用户接入,则RADIUS客户端向RADIUS服务器发送计费开始请求包(Accounting-Request)。

(5)     RADIUS服务器返回计费开始响应包(Accounting-Response),并开始计费。

(6)     用户开始访问网络资源。

(7)     用户请求断开连接,RADIUS客户端向RADIUS服务器发送计费停止请求包(Accounting-Request)。

(8)     RADIUS服务器返回计费结束响应包(Accounting-Response),并停止计费。

(9)     用户结束访问网络资源。

4. RADIUS报文结构

RADIUS采用UDP报文来传输消息,通过定时器管理机制、重传机制、备用服务器机制,确保RADIUS服务器和客户端之间交互消息的正确收发。RADIUS报文结构如1-4所示。

图1-4 RADIUS报文结构

 

各字段的解释如下:

(1)     Code

长度为1个字节,用于说明RADIUS报文的类型,如1-1所示。

表1-1 Code域的主要取值说明

Code

报文类型

报文说明

1

Access-Request认证请求包

方向Client->ServerClient将用户信息传输到Server,由Server判断是否接入该用户。该报文中必须包含User-Name属性,可选包含NAS-IP-AddressUser-PasswordNAS-Port等属性

2

Access-Accept认证接受包

方向Server->Client,如果Access-Request报文中的所有Attribute值都可以接受(即认证通过),则传输该类型报文

3

Access-Reject认证拒绝包

方向Server->Client,如果Access-Request报文中存在任何无法被接受的Attribute值(即认证失败),则传输该类型报文

4

Accounting-Request计费请求包

方向Client->ServerClient将用户信息传输到Server,请求Server开始/停止计费,由该报文中的Acct-Status-Type属性区分计费开始请求和计费结束请求

5

Accounting-Response计费响应包

方向Server->ClientServer通知Client已经收到Accounting-Request报文,并且已经正确记录计费信息

 

(2)     Identifier

长度为1个字节,用于匹配请求包和响应包,以及检测在一段时间内重发的请求包。类型一致的请求包和响应包的Identifier值相同。

(3)     Length

长度为2个字节,表示RADIUS数据包(包括CodeIdentifierLengthAuthenticatorAttribute)的长度,范围从204096。超过Length域的字节将作为填充字符被忽略。如果接收到的包的实际长度小于Length域的值时,则包会被丢弃。

(4)     Authenticator

长度为16个字节,用于验证RADIUS服务器的应答报文,另外还用于用户密码的加密。Authenticator包括两种类型:Request AuthenticatorResponse Authenticator

(5)     Attribute

不定长度,用于携带专门的认证、授权和计费信息,提供请求和响应报文的配置细节。Attribute可包括多个属性,每一个属性都采用(TypeLengthValue)三元组的结构来表示。

·     类型(Type),1个字节,取值为1255,用于表示属性的类型,1-2列出了RADIUS认证、授权、计费常用的属性。

·     长度(Length),表示该属性(包括类型、长度和属性)的长度,单位为字节。

·     属性值(Value),表示该属性的信息,其格式和内容由类型和长度决定,最大长度为253字节。

表1-2 RADIUS属性

属性编号

属性名称

属性编号

属性名称

1

User-Name

45

Acct-Authentic

2

User-Password

46

Acct-Session-Time

3

CHAP-Password

47

Acct-Input-Packets

4

NAS-IP-Address

48

Acct-Output-Packets

5

NAS-Port

49

Acct-Terminate-Cause

6

Service-Type

50

Acct-Multi-Session-Id

7

Framed-Protocol

51

Acct-Link-Count

8

Framed-IP-Address

52

Acct-Input-Gigawords

9

Framed-IP-Netmask

53

Acct-Output-Gigawords

10

Framed-Routing

54

(unassigned)

11

Filter-ID

55

Event-Timestamp

12

Framed-MTU

56-59

(unassigned)

13

Framed-Compression

60

CHAP-Challenge

14

Login-IP-Host

61

NAS-Port-Type

15

Login-Service

62

Port-Limit

16

Login-TCP-Port

63

Login-LAT-Port

17

(unassigned)

64

Tunnel-Type

18

Reply-Message

65

Tunnel-Medium-Type

19

Callback-Number

66

Tunnel-Client-Endpoint

20

Callback-ID

67

Tunnel-Server-Endpoint

21

(unassigned)

68

Acct-Tunnel-Connection

22

Framed-Route

69

Tunnel-Password

23

Framed-IPX-Network

70

ARAP-Password

24

State

71

ARAP-Features

25

Class

72

ARAP-Zone-Access

26

Vendor-Specific

73

ARAP-Security

27

Session-Timeout

74

ARAP-Security-Data

28

Idle-Timeout

75

Password-Retry

29

Termination-Action

76

Prompt

30

Called-Station-Id

77

Connect-Info

31

Calling-Station-Id

78

Configuration-Token

32

NAS-Identifier

79

EAP-Message

33

Proxy-State

80

Message-Authenticator

34

Login-LAT-Service

81

Tunnel-Private-Group-id

35

Login-LAT-Node

82

Tunnel-Assignment-id

36

Login-LAT-Group

83

Tunnel-Preference

37

Framed-AppleTalk-Link

84

ARAP-Challenge-Response

38

Framed-AppleTalk-Network

85

Acct-Interim-Interval

39

Framed-AppleTalk-Zone

86

Acct-Tunnel-Packets-Lost

40

Acct-Status-Type

87

NAS-Port-Id

41

Acct-Delay-Time

88

Framed-Pool

42

Acct-Input-Octets

89

(unassigned)

43

Acct-Output-Octets

90

Tunnel-Client-Auth-id

44

Acct-Session-Id

91

Tunnel-Server-Auth-id

 

说明

·     1-2中所列的属性由RFC 2865RFC 2866RFC 2867RFC 2868所定义。

·     常用RADIUS标准属性的介绍请参见“1.1.7  1. 常用RADIUS标准属性”。

5. RADIUS扩展属性

RADIUS协议具有良好的可扩展性,RFC 2865中定义的26号属性(Vendor-Specific)用于设备厂商对RADIUS进行扩展,以实现标准RADIUS没有定义的功能。

设备厂商可以封装多个自定义的“(TypeLengthValue)”子属性来扩展RADIUS。如1-5所示,26号属性报文内封装的子属性包括以下四个部分:

·     Vendor-ID,表示厂商代号,最高字节为0,其余3字节的编码见RFC 1700H3C公司的Vendor-ID25506H3C RADIUS扩展属性的介绍请参见“1.1.7  2. H3C RADIUS扩展属性”。

·     Vendor-Type,表示子属性类型。

·     Vendor-Length,表示子属性长度。

·     Vendor-Data,表示子属性的内容。

图1-5 包括扩展属性的RADIUS报文片断

 

1.1.3  HWTACACS协议简介

HWTACACSHW Terminal Access Controller Access Control SystemHW终端访问控制器控制系统协议)是在TACACSRFC 1492)基础上进行了功能增强的安全协议。该协议与RADIUS协议类似,采用客户端/服务器模式实现NASHWTACACS服务器之间的通信。

HWTACACS协议主要用于PPPPoint-to-Point Protocol,点到点协议)和VPDNVirtual Private Dial-up Network,虚拟专用拨号网络)接入用户及终端用户的认证、授权和计费。其典型应用是对需要登录到设备上进行操作的终端用户进行认证、授权以及对终端用户执行的操作进行记录。设备作为HWTACACS的客户端,将用户名和密码发给HWTACACS服务器进行验证,用户验证通过并得到授权之后可以登录到设备上进行操作,HWTACACS服务器上会记录用户对设备执行过的命令。

1. HWTACACS协议与RADIUS协议的区别

HWTACACS协议与RADIUS协议都实现了认证、授权、计费的功能,它们有很多相似点:结构上都采用客户端/服务器模式;都使用公共密钥对传输的用户信息进行加密;都有较好的灵活性和可扩展性。两者之间存在的主要区别如1-3所示。

表1-3 HWTACACS协议和RADIUS协议区别

HWTACACS协议

RADIUS协议

使用TCP,网络传输更可靠

使用UDP,网络传输效率更高

除了HWTACACS报文头,对报文主体全部进行加密

只对验证报文中的密码字段进行加密

协议报文较为复杂,认证和授权分离,使得认证、授权服务可以分离在不同的安全服务器上实现。例如,可以用一个HWTACACS服务器进行认证,另外一个HWTACACS服务器进行授权

协议报文比较简单,认证和授权结合,难以分离

支持对设备的配置命令进行授权使用。用户可使用的命令行受到用户级别和AAA授权的双重限制,某一级别的用户输入的每一条命令都需要通过HWTACACS服务器授权,如果授权通过,命令就可以被执行

不支持对设备的配置命令进行授权使用

用户登录设备后可以使用的命令行由用户级别决定,用户只能使用缺省级别等于/低于用户级别的命令行

 

2. HWTACACS的基本消息交互流程

下面以Telnet用户为例,说明使用HWTACACS对用户进行认证、授权和计费的过程。基本消息交互流程图如1-6所示。

图1-6 Telnet用户认证、授权和计费流程图

 

在整个过程中的基本消息交互流程如下:

(1)     Telnet用户请求登录设备。

(2)     HWTACACS客户端收到请求之后,向HWTACACS服务器发送认证开始报文。

(3)     HWTACACS服务器发送认证回应报文,请求用户名。

(4)     HWTACACS客户端收到回应报文后,向用户询问用户名。

(5)     用户输入用户名。

(6)     HWTACACS客户端收到用户名后,向HWTACACS服务器发送认证持续报文,其中包括了用户名。

(7)     HWTACACS服务器发送认证回应报文,请求登录密码。

(8)     HWTACACS客户端收到回应报文,向用户询问登录密码。

(9)     用户输入密码。

(10)     HWTACACS客户端收到登录密码后,向HWTACACS服务器发送认证持续报文,其中包括了登录密码。

(11)     HWTACACS服务器发送认证回应报文,指示用户通过认证。

(12)     HWTACACS客户端向HWTACACS服务器发送授权请求报文。

(13)     HWTACACS服务器发送授权回应报文,指示用户通过授权。

(14)     HWTACACS客户端收到授权回应成功报文,向用户输出设备的配置界面。

(15)     HWTACACS客户端向HWTACACS服务器发送计费开始报文。

(16)     HWTACACS服务器发送计费回应报文,指示计费开始报文已经收到。

(17)     用户请求断开连接。

(18)     HWTACACS客户端向HWTACACS服务器发送计费结束报文。

(19)     HWTACACS服务器发送计费结束报文,指示计费结束报文已经收到。

1.1.4  LDAP协议简介

LDAPLightweight Directory Access Protocol,轻量级目录访问协议)是一种基于TCP/IP的目录访问协议,用于提供跨平台的、基于标准的目录服务。它是在继承了X.500协议优点的基础上发展起来的,并对X.500在读取、浏览和查询操作方面进行了改进,适合于存储那些不经常改变的数据。

LDAP协议的典型应用是用来保存系统中的用户信息,如MicrosoftWindows操作系统就使用了Active Directory Server来保存操作系统的用户、用户组等信息,用于用户登录Windows时的认证和授权。

1. LDAP目录服务

LDAP中使用目录记录并管理系统中的组织信息、人员信息以及资源信息,目录是按照树型结构组织,由多个条目(Entry)组成的。条目是具有DNDistinguished Name,识别名)的属性(Attribute)集合。

LDAP的目录服务功能建立在Client/Server的基础之上,所有的目录信息数据存储在LDAP服务器上。目前,MicrosoftActive Directory ServerIBMTivoli Directory ServerSunSun ONE Directory Server都是常用的LDAP服务器软件。

2. 使用LDAP协议进行认证和授权

LDAP协议中定义了多种操作来实现LDAP的各种功能,用于认证和授权的操作主要为绑定和查询。

·     绑定操作的作用有两个:一是与LDAP服务器建立连接并获取LDAP服务器的访问权限。二是用于检查用户信息的合法性。

·     查询操作就是构造查询条件,并获取LDAP服务器的目录资源信息的过程。

使用LDAP协议进行认证时,其基本的工作流程如下:

(1)     LDAP客户端使用LDAP服务器管理员DNLDAP服务器进行绑定,与LDAP服务器建立连接并获得查询权限。

(2)     LDAP客户端使用认证信息中的用户名构造查询条件,在LDAP服务器指定根目录下查询此用户,得到用户的DN

(3)     LDAP客户端使用用户DN和用户密码与LDAP服务器进行绑定,检查用户密码是否正确。

使用LDAP协议进行授权的过程与认证过程相似,首先必须通过与LDAP服务器进行绑定,建立与服务器的连接,然后在此连接的基础上通过查询操作得到用户的授权信息。与认证过程稍有不同的是,在查询用户DN时,除能够获得用户DN外,还可以获得用户信息中的授权信息。如果查询用户DN时便能够获得相应的授权信息,则授权过程与认证过程相同;否则还需要再次以LDAP服务器管理员身份与LDAP服务器进行绑定,并在获得相应的目录查询权限后,使用查询到的用户DN构造查询条件,继续对该用户的其它授权信息进行查询。

3. LDAP的基本消息交互流程

下面以Telnet用户登录设备为例,说明如何使用LDAP来对用户进行的认证和授权。基本消息交互流程如1-7所示。

图1-7 LDAP认证的基本消息交互流程

 

在整个过程中的基本消息交互流程如下:

(1)     用户发起连接请求,向LDAP客户端发送用户名和密码。

(2)     LDAP客户端收到请求之后,与LDAP服务器建立TCP连接。

(3)     LDAP客户端以管理员DN和管理员DN密码为参数向LDAP服务器发送管理员绑定请求报文(Administrator Bind Request)获得查询权限。

(4)     LDAP服务器进行绑定请求报文的处理。如果绑定成功,则向LDAP客户端发送绑定成功的回应报文。

(5)     LDAP客户端以输入的用户名为参数,向LDAP服务器发送用户DN查询请求报文(User DN Search Request)。

(6)     LDAP服务器收到查询请求报文后,根据报文中的查询起始地址、查询范围、以及过滤条件,对用户DN进行查找。如果查询成功,则向LDAP客户端发送查询成功的回应报文。查询得到的用户DN可以是一或多个。

(7)     LDAP客户端以查询得到的用户DN和用户输入的密码为参数,向LDAP服务器发送用户DN绑定请求报文(User DN Bind Request),检查用户密码是否正确。

(8)     LDAP服务器进行绑定请求报文的处理。

·     如果绑定成功,则向LDAP客户端发送绑定成功的回应报文。

·     如果绑定失败,则向LDAP客户端发送绑定失败的回应报文。LDAP客户端以下一个查询到的用户DN(如果存在的话)为参数,继续向服务器发送绑定请求,直至有一个DN绑定成功,或者所有DN均绑定失败。如果所有用户DN都绑定失败,则LDAP客户端通知用户登录失败并拒绝用户接入。

(9)     LDAP客户端与LDAP服务器进行授权报文的交互。如果需要使用其它方案(如HWTACACS等)继续进行授权,则与对应服务器进行授权报文的交互。

(10)     授权成功之后,LDAP客户端通知用户登录成功。

1.1.5  基于域的用户管理

一个ISPInternet Service Provider,互联网服务提供商)域是由属于同一个ISP的用户构成的群体。

NAS对用户的管理是基于ISP域的,每个接入用户都属于一个ISP域。用户所属的ISP域是由用户登录时提供的用户名决定的,如1-8所示。

图1-8 用户名决定域名

 

用户的认证、授权、计费都是在相应的ISP域视图下应用预先配置的认证、授权、计费方案来实现的。AAA有缺省的认证、授权、计费方案,分别为本地认证、本地授权、本地计费。如果用户所属的ISP域下未应用任何认证、授权、计费方案,系统将使用缺省的认证、授权、计费方案。

为便于对不同接入方式的用户进行区分管理,AAA将用户划分为以下几个类型:

·     lan-access用户:LAN接入用户,如802.1X认证、MAC地址认证用户。

·     login用户:登录设备用户,如SSHTelnetWebFTP、终端接入用户。

·     Portal接入用户。

·     PPP接入用户。

·     WAPI接入用户。

说明

PPP接入用户、WAPI接入用户的支持情况与设备的型号有关,请参见“配置指导导读”中的“特性差异情况”部分的介绍。

 

用户登录设备后,AAA还可以对其提供以下服务,用于提高用户登录后对设备操作的安全性:

·     命令行授权:用户执行的每一条命令都需要接受授权服务器的检查,只有授权成功的命令才被允许执行。关于命令行授权的详细介绍请参考“基础配置指导”中的“配置用户通过CLI登录设备”。

·     命令行计费:用户执行过的所有命令或被成功授权执行的命令,会被计费服务器进行记录。关于命令行计费的详细介绍请参考“基础配置指导”中的“配置用户通过CLI登录设备”。

·     级别切换认证:在不退出当前登录、不断开当前连接的前提下,用户将自身的用户级别由低向高切换的时候,需要通过服务器的认证,级别切换操作才被允许。关于用户级别切换的详细介绍请参考“基础配置指导”中的“CLI”。

AAA支持在ISP域视图下针对不同的接入方式配置不同的认证、授权、计费的方法(一组不同的认证/授权/计费方案),具体的配置步骤请参见“1.4  ISP域中配置实现AAA的方法”。

1.1.6  协议规范

AAARADIUSHWTACACSLDAP相关的协议规范有:

·     RFC 2865Remote Authentication Dial In User Service (RADIUS)

·     RFC 2866RADIUS Accounting

·     RFC 2867RADIUS Accounting Modifications for Tunnel Protocol Support

·     RFC 2868RADIUS Attributes for Tunnel Protocol Support

·     RFC 2869RADIUS Extensions

·     RFC 1492An Access Control Protocol, Sometimes Called TACACS

·     RFC 1777Lightweight Directory Access Protocol

·     RFC 2251Lightweight Directory Access Protocol (v3)

1.1.7  RADIUS属性

1. 常用RADIUS标准属性

表1-4 常用RADIUS标准属性

属性编号

属性名称

描述

1

User-Name

需要进行认证的用户名称

2

User-Password

需要进行PAP方式认证的用户密码,在采用PAP认证方式时,该属性仅出现在Access-Request报文中

3

CHAP-Password

需要进行CHAP方式认证的用户密码的消息摘要。在采用CHAP认证方式时,该属性出现在Access-Request报文中

4

NAS-IP-Address

Server通过不同的IP地址来标识不同的Client,通常Client采用本地一个接口的IP地址来唯一的标识自己,这就是NAS-IP-Address。该属性指示当前发起请求的ClientNAS-IP-Address。该字段仅出现在Access-Request报文中

5

NAS-Port

用户接入NAS的物理端口号

6

Service-Type

用户申请认证的业务类型

7

Framed-Protocol

用户Frame类型业务的封装协议

8

Framed-IP-Address

为用户所配置的IP地址

11

Filter-ID

访问控制列表的名称

12

Framed-MTU

用户与NAS之间数据链路的MTUMaximum Transmission Unit,最大传输单元)值。例如在802.1XEAP方式认证中,NAS通过Framed-MTU值指示Server发送EAP报文的最大长度,防止EAP报文大于数据链路MTU导致的报文丢失

14

Login-IP-Host

用户登录设备的接口IP地址

15

Login-Service

用户登录设备时采用的业务类型

18

Reply-Message

服务器反馈给用户的纯文本描述,可用于向用户显示认证失败的原因

26

Vendor-Specific

厂商自定义的私有属性。一个报文中可以有一个或者多个私有属性,每个私有属性中可以有一个或者多个子属性

27

Session-Timeout

会话结束之前,给用户提供服务的最大时间,即用户的最大可用时长

28

Idle-Timeout

会话结束之前,允许用户持续空闲的最大时间,即用户的限制切断时间

31

Calling-Station-Id

NAS用于向Server告知标识用户的号码,在我司设备提供的lan-access业务中,该字段填充的是用户的MAC地址,采用的“HH-HH-HH-HH-HH-HH”格式封装

32

NAS-Identifier

NAS用来向Server标识自己的名称

40

Acct-Status-Type

计费请求报文的类型

·     1Start

·     2Stop

·     3Interim-Update

·     4Reset-Charge

·     7Accounting-On3GPP中有定义

·     8Accounting-Off 3GPP中有定义

·     9-14Reserved for Tunnel Accounting

·     15Reserved for Failed

45

Acct-Authentic

用户采用的认证方式,包括RADIUSLocal以及Remote

60

CHAP-Challenge

CHAP认证中,由NAS生成的用于MD5计算的随机序列

61

NAS-Port-Type

NAS认证用户的端口的物理类型

·     15以太网

·     16所有种类的ADSL

·     17Cable(有线电视电缆)

·     19WLAN-IEEE 802.11

·     201VLAN

·     202ATM

如果在ATM或以太网端口上还划分VLAN,则该属性值为201

79

EAP-Message

用于封装EAP报文,实现RADIUS协议对EAP认证方式的支持

80

Message-Authenticator

用于对认证报文进行认证和校验,防止非法报文欺骗。该属性在RADIUS协议支持EAP认证方式被使用

87

NAS-Port-Id

用字符串来描述的认证端口信息

 

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