無線局域網(wǎng)中RADIUS協(xié)議的分析和設(shè)計

1 引言

　　遠程認證撥號用戶服務(wù)協(xié)議（Remote Authentication Dial In User Service, RADIUS）最初是由Livingston公司提出的一個為撥號用戶提供認證和計費的協(xié)議。后經(jīng)多次改進，逐漸成為一項通用的網(wǎng)絡(luò)認證、計費協(xié)議，并定義于IETF提交的RFC2865和RFC2866文件中。RADIUS協(xié)議以Client/Server方式工作，客戶端為網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)器（NAS），它向RADIUS服務(wù)器提交認證、計費等信息，RADIUS服務(wù)器處理信息并將結(jié)果返回給NAS。

　　RADIUS協(xié)議的應(yīng)用范圍很廣，在移動、數(shù)據(jù)、智能網(wǎng)等業(yè)務(wù)的認證、計費系統(tǒng)中都有所應(yīng)用。無線局域網(wǎng)的802.1X認證框架中，在認證端也建議使用RADIUS協(xié)議。

　　本文將論述RADIUS協(xié)議的原理，并探討它在WLAN中的應(yīng)用及實現(xiàn)方案。

　　2 RADIUS協(xié)議

　　2.1 WLAN網(wǎng)絡(luò)模型

　　實際商用的無線局域網(wǎng)，可以用局域網(wǎng)交換機來實現(xiàn)802.1X認證協(xié)議中的端口控制功能。為保證網(wǎng)絡(luò)的安全性，在無線局域網(wǎng)的出口和認證端應(yīng)加上防火墻。RADIUS服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫還可以采取主、備結(jié)構(gòu)，以保證網(wǎng)絡(luò)的健壯性。

　　網(wǎng)絡(luò)模型如下圖所示：

　　圖1 無線局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型

　　無線局域網(wǎng)的認證端由RADIUS服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)器（NAS）和數(shù)據(jù)庫組成。其中：

　　NAS：作為RADIUS服務(wù)器的客戶端，向RADIUS服務(wù)器轉(zhuǎn)交用戶的認證信息。并在用戶通過認證之后，向RADIUS服務(wù)器發(fā)送計費信息。

　　RADIUS服務(wù)器：作為認證系統(tǒng)的中心服務(wù)器，它與NAS、數(shù)據(jù)庫相連，它接受來自NAS提交的信息，對數(shù)據(jù)庫進行相應(yīng)的操作，并把處理結(jié)果返回給NAS。

　　數(shù)據(jù)庫：用于保存所有的用戶信息、計費信息和其他信息。用戶信息由網(wǎng)絡(luò)管理員添加至數(shù)據(jù)庫中；計費信息來自于RADIUS服務(wù)器；其他信息包括日志信息等。

　　2.2 RADIUS的數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)

　　RADIUS是應(yīng)用層的協(xié)議，在傳輸層它的報文被封裝在UDP的報文中，進而封裝進IP包。RADIUS認證使用1812端口，計費使用1813端口。

　　以太網(wǎng)上的RADIUS封裝后的包結(jié)構(gòu)：

　　RADIUS數(shù)據(jù)包分為5個部分：

　?。?） Code:1個字節(jié)，用于區(qū)分RADIUS包的類型：常用類型有：

　　接入請求（Access-Request），Code=1；接入應(yīng)答（Access-Accept），Code=2；接入拒絕（Access-Reject），Code=3；計費請求（Accounting-Request），Code=4等。

　?。?）Identifier:一個字節(jié)，用于請求和應(yīng)答包的匹配。

　　（3）Length:兩個字節(jié)，表示RADIUS數(shù)據(jù)區(qū)（包括Code, Identifier, Length, Authenticator, Attributes）的長度，單位是字節(jié)，最小為20，最大為4096。

　?。?）Authenticator:16個字節(jié)，用于驗證服務(wù)器端的應(yīng)答，另外還用于用戶口令的加密。RADIUS服務(wù)器和NAS的共享密鑰(Shared Secret)與請求認證碼(Request Authenticator)和應(yīng)答認證碼(Response Authenticator)，共同支持發(fā)、收報文的完整性和認證。另外，用戶密碼不能在NAS和RADIUS 服務(wù)器之間用明文傳輸，而一般使用共享密鑰(Shared Secret)和認證碼(Authenticator)通過MD5加密算法進行加密隱藏。

　?。?）Attributes:不定長度，最小可為0個字節(jié)，描述RADIUS協(xié)議的屬性，如用戶名、口令、IP地址等信息都是存放在本數(shù)據(jù)段。

　　2.3 RADIUS的認證、計費過程

　　如圖1網(wǎng)絡(luò)模型所示：

　　（1）申請者登錄網(wǎng)絡(luò)時，NAS會有一個客戶定義的Login提示符要求申請者輸入用戶信息（用戶名和口令），申請者輸入相關(guān)的認證信息后，等待認證結(jié)果。

　　（2）NAS在得到用戶信息后，將根據(jù)RADIUS的數(shù)據(jù)包格式，向RADIUS服務(wù)器發(fā)出“接入請求”（Access-Request）包。包中一般包括以下RADIUS屬性值：用戶名、用戶口令、訪問服務(wù)器的ID、訪問端口的ID。

　?。?）當(dāng)RADIUS服務(wù)器收到“接入請求”包后，首先驗證NAS的共享密碼與RADIUS服務(wù)器中預(yù)先設(shè)定的是否一致，以確認是所屬的RADIUS客戶端。在查驗了包的正確性之后，RADIUS服務(wù)器會依據(jù)包中的用戶名在用戶數(shù)據(jù)庫中查詢是否有此用戶記錄。如果用戶信息不符合，就向NAS發(fā)出“接入拒絕”（Access-Reject）包。NAS在收到拒絕包后，會立即停止用戶連接端口的服務(wù)要求，用戶被強制退出。

　　（4）如果用戶信息全部符合，服務(wù)器向NAS發(fā)出“接入質(zhì)詢”包（Access-Challenge），對用戶的登錄請求作進一步的驗證。其中包括：用戶口令、用戶登錄訪問服務(wù)器的IP、用戶登錄的物理端口號等。NAS收到“接入質(zhì)詢”包后，將消息顯示給用戶，要求用戶進一步確認登錄請求。用戶再次確認后，RADIUS服務(wù)器將比較兩次的請求信息，決定如何響應(yīng)用戶（發(fā)送Access-Accept、Access-Reject或再一次的Access-Challenge）。

　?。?）當(dāng)所有的驗證條件和握手會話均通過后，RADIUS服務(wù)器會將數(shù)據(jù)庫中的用戶配置信息放在“接入接受”（Access-Accept）包中返回給NAS，后者會根據(jù)包中的配置信息限定用戶的具體網(wǎng)絡(luò)訪問能力。包括服務(wù)類型：SLIP、PPP、Login User、Rlogin、Framed、Callback等等。還包括與服務(wù)類型相關(guān)的配置信息：IP地址、時間限制等等。

　?。?）在所有的驗證、授權(quán)完成后，局域網(wǎng)交換機的控制端口被打開。用戶可以通過交換機進入網(wǎng)絡(luò)。同時，NAS向RADIUS服務(wù)器發(fā)送 “計費請求開始”包（Accounting-Request Start），通知RADIUS服務(wù)器開始計費。當(dāng)用戶下網(wǎng)時，NAS向RADIUS服務(wù)器發(fā)送“計費請求結(jié)束”包（Accounting-Request Stop），RADIUS服務(wù)器根據(jù)計費包的信息計算用戶使用網(wǎng)絡(luò)的費用。