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认证原理与实现
认证原理与实现
RADIUS是一种C/S结构的协议，它的客户端最初就是NAS（NetAccessServer）服务器，现在任何运行
RADIUS客户端软件的计算机都可以成为RADIUS的客户端。
RADIUS协议认证机制灵活，可以采用PAP、CHAP或者
Unix登录认证等多种方式。
RADIUS是一种可扩展的协议，它进行的全部工作都是基于Attribute-Length-
Value的向量进行的。
RADIUS也支持厂商扩充厂家专有属性。
由于RADIUS协议简单明确，可扩充，因此得
到了广泛应用，包括普通电话上网、ADSL上网、小区宽带上网、IP电话、VPDN（VirtualPrivateDialup
Networks，基于拨号用户的虚拟专用拨号网业务）、移动电话预付费等业务。
最近IEEE提出了802.1x标准，
这是一种基于端口的标准，用于对无线网络的接入认证，在认证时也采用RADIUS协议。
历史
RADIUS协议最初是由Livingston公司提出的，原先的目的是为拨号用户进行认证和计费。
后来经过多次
改进，形成了一项通用的认证计费协议。
创立于1966年MeritNetwork,Inc.是密执安大学的一家非营利
公司，其业务是运行维护该校的网络互联MichNet。
1987年，Merit在美国NSF（国家科学基金会）的招标中胜
出，赢得了NSFnet（即Internet前身）的运营合同。
因为NSFnet是基于IP的网络，而MichNet却基于专有网络
协议，Merit面对着如何将MichNet的专有网络协议演变为IP协议，同时也要把MichNet上的大量拨号业务以及
其相关专有协议移植到IP网络上来。
1991年，Merit决定招标拨号服务器供应商，几个月后，一家叫
Livingston的公司提出了建议，冠名为RADIUS，并为此获得了合同。
1992年秋天，IETF的NASREQ工作组
成立,随之提交了RADIUS作为草案。
很快，RADIUS成为事实上的网络接入标准，几乎所有的网络接入服务器厂
商均实现了该协议。
1997年，RADIUSRFC2058发表，随后是RFC2138，最新的RADIUSRFC2865发表于2000
年6月。
基本工作原理
用户接入NAS，NAS向RADIUS服务器使用Access-Require数据包提交用户信息，包括用户名、密码等相关
信息，其中用户密码是经过MD5加密的，双方使用共享密钥，这个密钥不经过网络传播；RADIUS服务器对用户
名和密码的合法性进行检验，必要时可以提出一个Challenge，要求进一步对用户认证，也可以对NAS进行类
似的认证；如果合法，给NAS返回Access-Accept数据包，允许用户进行下一步工作，否则返回Access-Reject
数据包，拒绝用户访问；如果允许访问，NAS向RADIUS服务器提出计费请求Account-Require，RADIUS服务器
响应Account-Accept，对用户的计费开始，同时用户可以进行自己的相关操作。
RADIUS还支持代理和漫
游功能。
简单地说，代理就是一台服务器，可以作为其他RADIUS服务器的代理，负责转发RADIUS认证和计费
数据包。
所谓漫游功能，就是代理的一个具体实现，这样可以让用户通过本来和其无关的RADIUS服务器进行
认证，用户到非归属运营商所在地也可以得到服务，也可以实现虚拟运营。
RADIUS服务器和NAS服务器通
过UDP协议进行通信，RADIUS服务器的1812端口负责认证，1813端口负责计费工作。
采用UDP的基本考虑是因
为NAS和RADIUS服务器大多在同一个局域网中，使用UDP更加快捷方便，而且UDP是无连接的，会减轻RADIUS的
压力，也更安全。
RADIUS协议还规定了重传机制。
如果NAS向某个RADIUS服务器提交请求没有收到返回信
息，那么可以要求备份RADIUS服务器重传。
由于有多个备份RADIUS服务器，因此NAS进行重传的时候，可以采
用轮询的方法。
如果备份RADIUS服务器的密钥和以前RADIUS服务器的密钥不同，则需要重新进行认证。
协议结构
Code域长度为1个字节，用于标明RADIUS报文的类型，如果Code域中的内容是无效值，报文将被丢弃,有
效值如下：
1、请求访问（Access-Request）； 2、接收访问（Access-Accept）； 3、拒绝访问
（Access-Reject）； 4、计费请求（Accounting-Request）； 5、计费响应（Accounting-Response
）； 11、挑战访问（Access-Challenge）； 12、服务器状况（Status-Server—Experimental）；
13、客户机状况（Status-Client—Experimental）； 255、预留（Reserved） Identifier―
匹配请求和响应的标识符。
Length―信息大小，包括头部。
Authenticator域占用16个字节，用
于RadiusClient和Server之间消息认证的有效性，和密码隐藏算法。
访问请求Access-Request报文中的认证
字的值是16字节随机数，认证字的值要不能被预测并且在一个共享密钥的生命期内唯一。
1.访问请求认
证字 在Access-Request包中认证字的值是16字节随机数,认证字的值要不能被预测,并且在一个共享密钥
的生命期内唯一； 2.访问回应认证字 Access-AcceptAccess-Reject和Access-Challenge包中的认证
字称为访问回应认证字，访问回应认证字的值定义为MD5（Code+ID+Length+RequestAuth+Attributes+Secret）
； 3.计费请求认证字 在计费请求包中的认证字域称为计费请求认证字，它是一个16字节的MD5校验和
，计费请求认证字的值定义为MD5（Code+Identifier+Length+16zerooctets+requestattributes
+sharedsecret）； 4.计费回应认证字 在计费回应报文中的认证字域称为计费回应认证字，它的值定
义为MD5（Accounting-ResponseCode+Identifier+Length+theRequestAuthenticatorfieldfromthe
Accounting-Requestpacketbeingrepliedto+theresponseattributes+sharedsecret）；
基本消息交互流程
radius服务器对用户的认证过程通常需要利用nas等设备的代理认证功能，radius客户端和radius服务
器之间通过共享密钥认证相互间交互的消息，用户密码采用密文方式在网络上传输，增强了安全性。
radius
协议合并了认证和授权过程，即响应报文中携带了授权信息。
基本交互步骤如下：
（1）用户输入用
户名和口令；
（2）radius客户端根据获取的用户名和口令，向radius服务器发送认证请求包（access-
request）。
（3）radius服务器将该用户信息与users数据库信息进行对比分析，如果认证成功，则将用
户的权限信息以认证响应包（access-accept）发送给radius客户端；如果认证失败，则返回access-reject
响应包。
（4）radius客户端根据接收到的认证结果接入/拒绝用户。
如果可以接入用户，则radius客户
端向radius服务器发送计费开始请求包（accounting-request），status-type取值为start； （5）
radius服务器返回计费开始响应包（accounting-response）； （6）radius客户端向radius服务器发送
计费停止请求包（accounting-request），status-type取值为stop； （7）radius服务器返回计费结束
响应包（accounting-response）。
下面的步骤演示如何在RedHatEnterpriseLinuxAdvancedServer3.0上安装和测试FreeRADIUS1.0.2：
清单1安装和测试FreeRADIUS
tar-zxvffreeradius-1.0.2.tar.gz -extractitwithgunzipandtar
./configure
make
makeinstall -runthiscommandasroot
radiusdor -startRADIUSserver
radiusd-X -startRADIUSserverindebugmode
radtesttesttestlocalhost0testing123 -testRADIUSserver
如果radtest收到一个响应，则表明FreeRADIUS服务器工作正常。
同时我还推荐另一种免费工具，那就是NTRadPing，它可用于测试来自Windows客户机的验证和授权请求。
它
可以显示从RADIUS服务器发回的详细的响应，例如属性值。
现在让我们来配置FreeRADIUS。
配置FreeRADIUS
RADIUS服务器的配置包括对服务器、客户机和用户的配置（都是用于验证和授权）。
出于不同的需要，对
RADIUS服务器可以有不同的配置。
幸运的是，大多数配置都是类似的。
*配置服务器
FreeRADIUS配置文件通常位于/etc/raddb文件夹下。
首先，我们需要像下面这样修改radiusd.conf文件。
清单2修改radiusd.conf
1）Globalsettings:
log_auth=yes -logauthenticationrequeststothelogfile
log_auth_badpass=no -don'tlogpasswordsifrequestrejected
log_auth_goodpass=no -don'tlogpasswordsifrequestaccepted
2）LDAPSettings:
modules{
ldap{
server="" -thehostnameorIPaddressoftheLDAPserver
port=636 -encryptedcommunications
basedn="ou=bluepages,o=" -definethebaseDistinguishedNames（DN）,
-undertheOrganization（O）"",
-intheOrganizationUnit（OU）"bluepages"
filter="（mail=%u）" -specifysearchcriteria
base_filter="（objectclass=person）" -specifybasesearchcriteria
}
authenticate{ -enableauthenticationagainstLDAP
Auth-TypeLDAP{
ldap
}
参数被设为使用IBMBluePages，这是LDAP服务的一个实例。
对于其他LDAP服务器，参数可能有所不同。
*配置客户机
客户机是在/etc/raddb/clients.conf文件中配置的。
有两种方式可用于配置RADIUS客户机。
您可以按IP
subnet将NAS分组（清单3），或者可以按主机名或IP地址列出NAS（清单4）。
如果按照第二种方法，可以
定义shortname和nastype。
清单3按IPsubnet将NAS分组
client192.168.0.0/24{
secret =mysecret1 -the"secret"shouldbethesameasconfiguredonNAS
shortname =mylan -the"shortname"canbeusedforlogging
nastype =cisco -the"nastype"isusedforcheckradandisoptional
}
清单4按主机名或IP地址列出NAS
client192.168.0.1{
secret =mysecret1
shortname =myserver
nastype =other
}
*为验证而配置用户
文件/etc/raddb/user包含每个用户的验证和配置信息。
清单5/etc/raddb/user文件
1）Authenticationtype:
Auth-Type:
=LDAP -authenticateagainstLDAP
Auth-Type:
=Local,User-Password=="mypasswd"
-authenticateagainstthe
-passwordsetin/etc/raddb/user
Auth-Type:
=System -authenticateagainstthesystempasswordfile
-/etc/passwdor/etc/shadow
2）Servicetype:
Service-Type=Login, -foradministrativelogin
*为授权而配置用户
下面的验证服务器属性-值对（AV）应该为用户授权而进行配置。
在验证被接受后，这个属性-值对被返回给
NAS，作为对管理员登录请求的响应。
对于Cisco路由器，有不同的权限级别：
级别1是无特权（non-privileged）。
提示符是router>，这是用于登录的默认级别。
级别15是特权（privileged）。
提示符是router#，这是进入enable模式后的级别。
级别2到14在默认配置中不使用。
下面的命令可以使一个用户从网络访问服务器登录，并获得对EXEC命令的立即访问：
cisco-avpair="shell:
priv-lvl=15"
下面的代码处理相同的任务，这一次是对于Cisco无线访问点：
Cisco:
Avpair="aironet:
admin-capability=write+snmp+ident+firmware+admin"
任何功能组合都和这个属性一起返回：
Cisco:
Avpair="aironet:
admin-capability=ident+admin"
Cisco:
Avpair="aironet:
admin-capability=admin"
请与Cisco联系，以获得关于这些命令的更多信息。
配置网络访问服务器
接下来我们将配置NAS，首先是配置一个Cisco路由器，然后轮到一个CiscoWAP。
对于CiscoIOS12.1路由器，我们将启用AAA，然后配置验证、授权和记帐。
清单6启用AAA
aaanew-model
radius-serverhost192.168.0.100
radius-serverkeymysecret1
AAA在路由器上应该被启用。
然后，指定能为NAS提供AAA服务的RADIUS服务器的列表。
加密密钥用于
加密NAS和RADIUS服务器之间的数据传输。
它必须与FreeRADIUS上配置的一样。
清单7配置验证
aaaauthenticationlogindefaultgroupradiuslocal
linevty04
loginauthenticationdefault
在这个例子中，网络管理员使用RADIUS验证。
如果RADIUS服务器不可用，则使用NAS的本地用户数据库
密码。
清单8配置授权
aaaauthorizationexecdefaultgroupradiusif-authenticated
允许用户在登录到NAS中时运行EXECshell。
清单9配置记帐
aaaaccountingsystemdefaultstart-stopgroupradius
aaaaccountingnetworkdefaultstart-stopgroupradius
aaaaccountingconnectiondefaultstart-stopgroupradius
aaaaccountingexecdefaultstop-onlygroupradius
aaaaccountingcommands1defaultstop-onlygroupradius
aaaaccountingcommands15defaultwait-startgroupradius
必须对路由器进行特别的配置，以使之发送记帐记录到RADIUS服务器。
使用清单9中的命令记录关于NAS系统
事件、网络连接、输出连接、EXEC操作以及级别1和级别15上的命令的记帐信息。
这样就好了。
现在让我们看看为Cisco无线访问点而进行的配置。
下面的配置适用于带有Firmware12.01T1的
Cisco1200SeriesAP。
如图2中的屏幕快照所示，您：
*输入服务器名或IP地址和共享的秘密。
*选择“Radius”作为类型，并选中“UserAuthentication”。
记帐：
工作中的RADIUS
现在所有配置都已经完成，FreeRADIUS服务器可以开始记录NAS发送的所有信息，将该信息存储
在/var/log/radius/radius.log文件中，就像这样：
清单10/var/log/radius/radius.log文件
ThuMar321:
37:
322005:
Auth:
LoginOK:
[David]（fromclient
mylanport1cli192.168.0.94）
MonMar723:
39:
532005:
Auth:
Loginincorrect:
[John]（from
clientmylanport1cli192.168.0.94）
详细的记帐信息被存放在/var/log/radius/radacct目录中。
清单11表明，David在2005年3月4日19:
40到
19:
51这段时间里从192.168.0.94登录到了路由器192.168.0.1。
这么详细的信息对于正在调查安全事故以及
试图维护易于审计的记录的管理员来说无疑是一大帮助。
清单11RADIUS提供的记帐细节示例
FriMar 419:
40:
122005
NAS-IP-Address=192.168.0.1
NAS-Port=1
NAS-Port-Type=Virtual
User-Name="David"
Calling-Station-Id="192.168.0.94"
Acct-Status-Type=Start
Acct-Authentic=RADIUS
Service-Type=NAS-Prompt-User
Acct-Session-Id="00000026"
Acct-Delay-Time=0
Client-IP-Address=192.168.0.1
Acct-Unique-Session-Id="913029a52dacb116"
Timestamp=1109936412
FriMar 419:
51:
172005
NAS-IP-Address=192.168.0.1
NAS-Port=1
NAS-Port-Type=Virtual
User-Name="David"
Calling-Station-Id="192.168.0.94"
Acct-Status-Type=Stop
Acct-Authentic=RADIUS
Service-Type=NAS-Prompt-User
Acct-Session-Id="00000026"
Acct-Terminate-Cause=Idle-Timeout
Acct-Session-Time=665
Acct-Delay-Time=0
Client-IP-Address=192.168.0.1
Acct-Unique-Session-Id="913029a52dacb116"
Timestamp=1109937077
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