基于802.1X的校園網(wǎng)接入認證安全防御

由于國家十二五規(guī)劃綱要把教育信息化列為其中重要的一項，校園網(wǎng)信息化建設(shè)高速發(fā)展。

隨著網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量急劇增加，網(wǎng)絡(luò)管理問題和安全問題日趨嚴峻，針對校園網(wǎng)用戶多且分散、流動性強，用戶對網(wǎng)絡(luò)需求各異等特點，亟需營造一個安全可靠、可運營、可管理的網(wǎng)絡(luò)，給用戶提供一個便捷、暢通的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。為實現(xiàn)此目標，迫切需要一種合理、細致的管理機制和計費手段。接入認證系統(tǒng)和收費計費系統(tǒng)結(jié)合可達到此要求。

網(wǎng)絡(luò)上傳統(tǒng)的認證系統(tǒng)如PPPoE 和Web/Portal認證方式，越來越不適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增大和用戶需求多樣性的要求，使得傳統(tǒng)認證的弊端日益突顯。基于此背景下，IEEE 802.1X通過對認證方式和認證體系結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，有效地解決了傳統(tǒng)PPPoE和Web/Portal認證方式帶來的問題，消除了網(wǎng)絡(luò)瓶頸，減輕了網(wǎng)絡(luò)封裝開銷，降低了建網(wǎng)成本，從而受到當前校園網(wǎng)選擇的熱捧。然而簡單的使用802.1X認證仍然存在一些安全隱患，故需要采用安全防御機制來解決。本文首先介紹了接入認證方式及利弊，然后闡述了802.1X原理及認證過程，接著詳細介紹了802.1X在校園網(wǎng)中存在的隱患，最后提出了兩種安全防御機制并可兼容802.1X認證。

接入認證方式及利弊

目前主要的接入認證方式有三種：PPPoE 認證方式、Web/Portal認證方式和802.1X 認證方式。

1.PPPoE 認證方式：PPPoE 是在IETF RFC標準基礎(chǔ)上研發(fā)的點對點協(xié)議，是目前應(yīng)用最為普遍的家庭用戶接入方式之一。它將以太網(wǎng)技術(shù)、局域網(wǎng)和點對點協(xié)議的可擴展性及管理控制功能結(jié)合在一起，通過類似撥號方式，為用戶提供簡單方便的寬帶接入服務(wù)。此接入方式的優(yōu)勢在于和原有窄帶網(wǎng)絡(luò)用戶接入認證體系一致，易于用戶接受。然而不足之處在于局端接入設(shè)備開銷大，容易形成單點瓶頸，且設(shè)備昂貴。

2.Web/Portal認證方式：Web認證運用廣泛，它依托于Web 瀏覽器，通過HTTP以及HTTPS協(xié)議和Web認證服務(wù)器進行交互認證。該認證方式可以很方便地利用Web服務(wù)器推出Portal和廣告等增值業(yè)務(wù)，有利于達到引導(dǎo)用戶和宣傳業(yè)務(wù)的效果。其優(yōu)點在于不需要特定的客戶端軟件，可以降低運營成本，同時可提供Portal等增值業(yè)務(wù)。缺點是Web/Portal承載于7層協(xié)議之上，多采用出口網(wǎng)關(guān)設(shè)備，內(nèi)網(wǎng)存在的安全隱患，如BBS論壇出現(xiàn)過激言論或某IP 攻擊服務(wù)器等行為都無法追蹤。

3.802.1X認證方式：802.1X認證，稱為基于端口的訪問控制協(xié)議認證，它將傳統(tǒng)的出口控制遷移到入口控制，實現(xiàn)對端口的用戶級的接入控制，對大規(guī)模的LAN接入和WLAN 應(yīng)用有很好的安全防護作用。其優(yōu)勢是認證與業(yè)務(wù)分離有利于解決網(wǎng)絡(luò)瓶頸，對設(shè)備的整體性能要求不高，有效降低建網(wǎng)成本。弱點是需要特定的客戶端，ARP攻擊、IP偽造等安全問題仍未解決。

802.1X原理及認證過程

802.1X是根據(jù)用戶賬號或設(shè)備，對網(wǎng)絡(luò)客戶端(或端口)進行鑒權(quán)的標準。此過程又叫做“端口級別的鑒權(quán)”，它只適合于此環(huán)境：接入用戶設(shè)備與接入端口間點到點的連接方式。其中的端口可以是物理的端口，也可以是用戶設(shè)備的MAC 地址。由于基于物理端口的控制方式需要認證交換機直接連接用戶來實現(xiàn)，提升了交換機成本，導(dǎo)致建網(wǎng)成本增加。在經(jīng)費比較短缺的校園領(lǐng)域中，網(wǎng)絡(luò)認證目前普遍使用基于用戶設(shè)備的MAC地址控制方式。把用戶設(shè)備的MAC 地址看成端口，每個MAC地址有兩個邏輯端口：受控和不受控端口。MAC地址處于激活狀態(tài)是認證的前提條件，否則無法進行認證。在802.1X協(xié)議體系結(jié)構(gòu)中，必須同時具備客戶端、接入認證交換機和認證服務(wù)器三者，才能夠完成基于端口的訪問控制的用戶認證和授權(quán)。認證過程如圖1所示。

圖1

802.1X在校園網(wǎng)中存在的安全隱患

在缺乏保護的共享式網(wǎng)段中，簡單地使用標準802.1X協(xié)議，容易造成如中間人攻擊、會話劫持攻擊、拒絕服務(wù)攻擊、IP地址偽造、MAC 地址偽造、網(wǎng)絡(luò)接入盜用等安全隱患。用標準802.1X認證在認證通過后的安全性成為很大問題，而且其無法滿足網(wǎng)絡(luò)接入管理控制的需求。

因此，要使用802.1X認證就必須對其進行相關(guān)的擴展。在用戶認證前，對被認證者進行詳細的檢查，這些檢查不僅僅包括用戶名和密碼，還可以包括用戶設(shè)備IP、用戶設(shè)備MAC、認證交換機IP、認證交換機端口等。

在通過認證后，通過控制交換設(shè)備，可以進行IP 綁定、MAC 綁定、ACL配置等工作，提高其認證后的安全性。然而據(jù)了解，目前校園網(wǎng)中運用廣泛的H3C認證系統(tǒng)和銳捷認證系統(tǒng)基本框架是用戶名與用戶設(shè)備IP、用戶設(shè)備MAC、認證交換機IP、認證交換機端口信息的綁定，在接入認證交換機上僅僅綁定用戶設(shè)備MAC與端口對應(yīng)，而用戶設(shè)備IP并未真正綁定到接入認證交換機上。所以，接入認證交換機上的綁定其實是一種壹儆綁定，易發(fā)生安全問題。

1.中間人攻擊：它是一種“間接”的入侵攻擊，這種攻擊模式是一臺黑客主機通過各種技術(shù)手段給兩臺直接通信主機發(fā)送偽造ARP應(yīng)答報文，使兩臺直接通信主機間接通過黑客主機通信，此過程中黑客主機可竊取和篡改傳遞信息。通常，這種“攔截數(shù)據(jù)-修改數(shù)據(jù)-發(fā)送數(shù)據(jù)”的過程就被稱為“會話劫持”。

2.拒絕服務(wù)攻擊：是指攻擊者利用攻擊工具向服務(wù)器發(fā)送大量偽造不同源IP地址的連接請求報文，造成交換機CPU持續(xù)上升，網(wǎng)絡(luò)資源耗盡，使網(wǎng)絡(luò)無法正常工作。

3.網(wǎng)絡(luò)接入盜用：是指盜用合法用戶信息(如用戶名、密碼、IP地址、MAC地址等)接入上網(wǎng)，導(dǎo)致他人I P 沖突、流量丟失或者無法上網(wǎng)等。

基于802.1X的接入認證安全防御

用戶通過802.1X接入認證后成為合法用戶，但成為合法用戶只是跨越網(wǎng)絡(luò)安全問題的第一道門檻。合法用戶會因為中毒而被動、或者好奇而主動發(fā)送欺騙類報文到網(wǎng)絡(luò)中，從而導(dǎo)致其他用戶不能正常訪問網(wǎng)絡(luò)。對網(wǎng)絡(luò)管理部門而言，大量的投訴與咨詢會不斷收到。交換機作為網(wǎng)絡(luò)接入的入口設(shè)備，如果能將這類欺騙報文隔離在外，僅允許合法報文進入網(wǎng)絡(luò)，則可完美解決因此而帶來的網(wǎng)絡(luò)問題。協(xié)同采用ARP入侵檢測和IP過濾安全防御機制可解決此類問題。