無線局域網(wǎng)認(rèn)證技術(shù)的應(yīng)用分析(1)

2019-11-05 03:09:51

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供稿：網(wǎng)友

一、引言

802.1x協(xié)議起源于802.11協(xié)議，后者是IEEE的無線局域網(wǎng)協(xié)議，制訂802.1x協(xié)議的初衷是為了解決無線局域網(wǎng)用戶的接入認(rèn)證問題。IEEE802LAN協(xié)議定義的局域網(wǎng)并不提供接入認(rèn)證，只要用戶能接入局域網(wǎng)控制設(shè)備(如LANS witch)，就可以訪問局域網(wǎng)中的設(shè)備或資源。這在早期企業(yè)網(wǎng)有線LAN應(yīng)用環(huán)境下并不存在明顯的安全隱患。

隨著移動(dòng)辦公及駐地網(wǎng)運(yùn)營(yíng)等應(yīng)用的大規(guī)模發(fā)展，服務(wù)提供者需要對(duì)用戶的接入進(jìn)行控制和配置。尤其是WLAN的應(yīng)用和LAN接入在電信網(wǎng)上大規(guī)模開展，有必要對(duì)端口加以控制以實(shí)現(xiàn)用戶級(jí)的接入控制，802.lx就是IEEE為了解決基于端口的接入控制(Port-Based Network access Contro1)而定義的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

二、802.1x認(rèn)證體系

802.1x是一種基于端口的認(rèn)證協(xié)議，是一種對(duì)用戶進(jìn)行認(rèn)證的方法和策略。端口可以是一個(gè)物理端口，也可以是一個(gè)邏輯端口(如VLAN)。對(duì)于無線局域網(wǎng)來說，一個(gè)端口就是一個(gè)信道。802.1x認(rèn)證的最終目的就是確定一個(gè)端口是否可用。對(duì)于一個(gè)端口，假如認(rèn)證成功那么就“打開”這個(gè)端口，答應(yīng)所有的報(bào)文通過；假如認(rèn)證不成功就使這個(gè)端口保持“關(guān)閉”，即只答應(yīng)802.1x的認(rèn)證協(xié)議報(bào)文通過。

802.1x的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。它的體系結(jié)構(gòu)中包括三個(gè)部分，即請(qǐng)求者系統(tǒng)、認(rèn)證系統(tǒng)和認(rèn)證服務(wù)器系統(tǒng)三部分：

圖1　802.1x認(rèn)證的體系結(jié)構(gòu)

1、請(qǐng)求者系統(tǒng)

請(qǐng)求者是位于局域網(wǎng)鏈路一端的實(shí)體，由連接到該鏈路另一端的認(rèn)證系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行認(rèn)證。請(qǐng)求者通常是支持802.1x認(rèn)證的用戶終端設(shè)備，用戶通過啟動(dòng)客戶端軟件發(fā)起802.lx認(rèn)證，后文的認(rèn)證請(qǐng)求者和客戶端二者表達(dá)相同含義。

2、認(rèn)證系統(tǒng)

認(rèn)證系統(tǒng)對(duì)連接到鏈路對(duì)端的認(rèn)證請(qǐng)求者進(jìn)行認(rèn)證。認(rèn)證系統(tǒng)通常為支持802.lx協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它為請(qǐng)求者提供服務(wù)端口，該端口可以是物理端口也可以是邏輯端口，一般在用戶接入設(shè)備(如LAN Switch和AP)上實(shí)現(xiàn)802.1x認(rèn)證。后文的認(rèn)證系統(tǒng)、認(rèn)證點(diǎn)和接入設(shè)備三者表達(dá)相同含義。

3、認(rèn)證服務(wù)器系統(tǒng)

認(rèn)證服務(wù)器是為認(rèn)證系統(tǒng)提供認(rèn)證服務(wù)的實(shí)體，建議使用RADIUS服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)認(rèn)證服務(wù)器的認(rèn)證和授權(quán)功能。請(qǐng)求者和認(rèn)證系統(tǒng)之間運(yùn)行802.1x定義的 EAPO (Extensible Authentication PRotocolover LAN)協(xié)議。當(dāng)認(rèn)證系統(tǒng)工作于中繼方式時(shí)，認(rèn)證系統(tǒng)與認(rèn)證服務(wù)器之間也運(yùn)行EAP協(xié)議，EAP幀中封裝認(rèn)證數(shù)據(jù)，將該協(xié)議承載在其它高層次協(xié)議中(如 RADIUS)，以便穿越復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)到達(dá)認(rèn)證服務(wù)器；當(dāng)認(rèn)證系統(tǒng)工作于終結(jié)方式時(shí)，認(rèn)證系統(tǒng)終結(jié)EAPoL消息，并轉(zhuǎn)換為其它認(rèn)證協(xié)議(如 RADIUS)，傳遞用戶認(rèn)證信息給認(rèn)證服務(wù)器系統(tǒng)。

認(rèn)證系統(tǒng)每個(gè)物理端口內(nèi)部包含有受控端口和非受控端口。非受控端口始終處于雙向連通狀態(tài)，主要用來傳遞EAPoL協(xié)議幀，可隨時(shí)保證接收認(rèn)證請(qǐng)求者發(fā)出的EAPoL認(rèn)證報(bào)文；受控端口只有在認(rèn)證通過的狀態(tài)下才打開，用于傳遞網(wǎng)絡(luò)資源和服務(wù)。

三、802.1x認(rèn)證流程

基于802.1x的認(rèn)證系統(tǒng)在客戶端和認(rèn)證系統(tǒng)之間使用EAPOL格式封裝EAP協(xié)議傳送認(rèn)證信息，認(rèn)證系統(tǒng)與認(rèn)證服務(wù)器之間通過RADIUS協(xié)議傳送認(rèn)證信息。由于EAP協(xié)議的可擴(kuò)展性，基于EAP協(xié)議的認(rèn)證系統(tǒng)可以使用多種不同的認(rèn)證算法，如EAP-md5，EAP-TLS，EAP-SIM，EAP- TTLS以及EAP-AKA等認(rèn)證方法。

以EAP-MD5為例，描述802.1x的認(rèn)證流程。EAP-MD5是一種單向認(rèn)證機(jī)制，可以完成網(wǎng)絡(luò)對(duì)用戶的認(rèn)證，但認(rèn)證過程不支持加密密鑰的生成?；贓AP-MD5的802.1x認(rèn)證系統(tǒng)功能實(shí)體協(xié)議棧如圖2所示?；贓AP-MD5的802.1x認(rèn)證流程如圖3所示，認(rèn)證流程包括以下步驟：

無線局域網(wǎng)認(rèn)證技術(shù)的應(yīng)用分析(1)

圖2　基于EAP-MD5的802.1x認(rèn)證系統(tǒng)功能實(shí)體協(xié)議棧

無線局域網(wǎng)認(rèn)證技術(shù)的應(yīng)用分析(1)

圖3　基于EAP-MD5的802.1x認(rèn)證流程

(1)  客戶端向接入設(shè)備發(fā)送一個(gè)EAPoL-Start報(bào)文，開始802.1x認(rèn)證接入；

(2)  接入設(shè)備向客戶端發(fā)送EAP-Request/Identity報(bào)文，要求客戶端將用戶名送上來；

(3)  客戶端回應(yīng)一個(gè)EAP-Response/Identity給接入設(shè)備的請(qǐng)求，其中包括用戶名；

(4)  接入設(shè)備將EAP-Response/Identity報(bào)文封裝到RADIUS Access-Request報(bào)文中，發(fā)送給認(rèn)證服務(wù)器；

(5)  認(rèn)證服務(wù)器產(chǎn)生一個(gè)Challenge，通過接入設(shè)備將RADIUS Access-Challenge報(bào)文發(fā)送給客戶端，其中包含有EAP-Request/MD5-Challenge；

(6)  接入設(shè)備通過EAP-Request/MD5-Challenge發(fā)送給客戶端，要求客戶端進(jìn)行認(rèn)證；

(7)  客戶端收到EAP-Request/MD5-Challenge報(bào)文后，將密碼和Challenge做MD5算法后的Challenged-Pass-Word，在EAP-Response/MD5-Challenge回應(yīng)給接入設(shè)備；

(8)  接入設(shè)備將Challenge，Challenged Password和用戶名一起送到RADIUS服務(wù)器，由RADIUS服務(wù)器進(jìn)行認(rèn)證；

(9)  RADIUS服務(wù)器根據(jù)用戶信息，做MD5算法，判定用戶是否合法，然后回應(yīng)認(rèn)證成功/失敗報(bào)文到接入設(shè)備。假如成功，攜帶協(xié)商參數(shù)，以及用戶的相關(guān)業(yè)務(wù)屬性給用戶授權(quán)。假如認(rèn)證失敗，則流程到此結(jié)束；

(10)  假如認(rèn)證通過，用戶通過標(biāo)準(zhǔn)的DHCP協(xié)議(可以是DHCP Relay)，通過接入設(shè)備獲取規(guī)劃的ip地址；

(11)  假如認(rèn)證通過，接入設(shè)備發(fā)起計(jì)費(fèi)開始請(qǐng)求給RADIUS用戶認(rèn)證服務(wù)器；

(12)  RADIUS用戶認(rèn)證服務(wù)器回應(yīng)計(jì)費(fèi)開始請(qǐng)求報(bào)文。用戶上線完畢。

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四、802.1x認(rèn)證組網(wǎng)應(yīng)用

按照不同的組網(wǎng)方式，802.1x認(rèn)證可以采用集中式組網(wǎng)(匯聚層設(shè)備集中認(rèn)證)、分布式組網(wǎng)(接入層設(shè)備分布認(rèn)證)和本地認(rèn)證組網(wǎng)。不同的組網(wǎng)方式下，802.1x認(rèn)證系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)位置有所不同。

1、802.1x集中式組網(wǎng)(匯聚層設(shè)備集中認(rèn)證)

802.1x集中式組網(wǎng)方式是將802.1x認(rèn)證系統(tǒng)端放到網(wǎng)絡(luò)位置較高的LAN Switch設(shè)備上，這些LAN Switch為匯聚層設(shè)備。其下掛的網(wǎng)絡(luò)位置較低的LAN Switch只將認(rèn)證報(bào)文透?jìng)鹘o作為802.lx認(rèn)證系統(tǒng)端的網(wǎng)絡(luò)位置較高的LAN Switch設(shè)備，集中在該設(shè)備上進(jìn)行802.1x認(rèn)證處理。這種組網(wǎng)方式的優(yōu)點(diǎn)在于802.1x采用集中治理方式，降低了治理和維護(hù)成本。匯聚層設(shè)備集中認(rèn)證如圖4所示。

圖4　802.1x集中式組網(wǎng)(匯聚層設(shè)備集中認(rèn)證)

2、802.1x分布式組網(wǎng)(接入層設(shè)備分布認(rèn)證)

802.1x分布式組網(wǎng)是把802.lx認(rèn)證系統(tǒng)端放在網(wǎng)絡(luò)位置較低的多個(gè)LAN Switch設(shè)備上，這些LAN Switch作為接入層邊緣設(shè)備。認(rèn)證報(bào)文送給邊緣設(shè)備，進(jìn)行802.1x認(rèn)證處理。這種組網(wǎng)方式的優(yōu)點(diǎn)在于，它采用中/高端設(shè)備與低端設(shè)備認(rèn)證相結(jié)合的方式，可滿足復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的認(rèn)證。認(rèn)證任務(wù)分配到眾多的設(shè)備上，減輕了中心設(shè)備的負(fù)荷。接入層設(shè)備分布認(rèn)證如圖5所示。

圖5　802.1x分布式組網(wǎng)(接入層設(shè)備分布認(rèn)證)

802.lx分布式組網(wǎng)方式非常適用于受控組播等特性的應(yīng)用，建議采用分布式組網(wǎng)對(duì)受控組播業(yè)務(wù)進(jìn)行認(rèn)證。假如采用集中式組網(wǎng)將受控組播認(rèn)證設(shè)備端放在匯聚設(shè)備上，從組播服務(wù)器下行的流在到達(dá)匯聚設(shè)備之后，由于認(rèn)證系統(tǒng)還下掛接入層設(shè)備，將無法區(qū)分最終用戶，若打開該受控端口，則匯聚層端口以下的所有用戶都能夠訪問到受控組播消息源。反之，假如采用分布式組網(wǎng)，則從組播服務(wù)器來的組播流到達(dá)接入層認(rèn)證系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)組播成員的精確粒度控制。

3、802.1x本地認(rèn)證組網(wǎng)

802.1x的AAA認(rèn)證可以在本地進(jìn)行，而不用到遠(yuǎn)端認(rèn)證服務(wù)器上去認(rèn)證。這種本地認(rèn)證的組網(wǎng)方式在專線用戶或小規(guī)模應(yīng)用環(huán)境中非常適用。它的優(yōu)點(diǎn)在于節(jié)約成本，不需要單獨(dú)購(gòu)置昂貴的服務(wù)器，但隨著用戶數(shù)目的增加，還需要由本地認(rèn)證向RADIUS認(rèn)證遷移。

五、結(jié)束語(yǔ)

802.1x認(rèn)證系統(tǒng)提供了一種用戶接入認(rèn)證的手段，它僅關(guān)注端口的打開與關(guān)閉。對(duì)于合法用戶(根據(jù)賬號(hào)和密碼)接入時(shí)，該端口打開，而對(duì)于非法用戶接入或沒有用戶接入時(shí)，則使端口處于關(guān)閉狀態(tài)。認(rèn)證的結(jié)果在于端口狀態(tài)的改變，而不涉及其它認(rèn)證技術(shù)所考慮的IP地址協(xié)商和分配問題，是各種認(rèn)證技術(shù)中最為簡(jiǎn)化的實(shí)現(xiàn)方案。

必須注重到802.1x認(rèn)證技術(shù)的操作顆粒度為端口，合法用戶接入端口之后，端口始終處于打開狀態(tài)，此時(shí)其它用戶(合法或非法)通過該端口接入時(shí)，不需認(rèn)證即可訪問網(wǎng)絡(luò)資源。對(duì)于無線局域網(wǎng)接入而言，認(rèn)證之后建立起來的信道(端口)被獨(dú)占，不存在其它用戶非法使用的問題。但假如802.lx認(rèn)證技術(shù)應(yīng)用于寬帶IP城域網(wǎng)，就存在端口打開之后，其它用戶(合法或非法)可自由接入且難以控制的問題。因此，在提出可運(yùn)營(yíng)、可治理要求的寬帶IP城域網(wǎng)中如何使用該認(rèn)證技術(shù)，還需要謹(jǐn)慎分析所適用的場(chǎng)合，并考慮與其它信息綁定組合認(rèn)證的可能性。