Radius协议-学习

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

目录

• RFC Radius 协议
• Radius-学习
  • RADIUS协议的主要特征
    • 客户端/服务器模式
    • 安全的消息交互机制
    • 良好的扩展性
  • AAA介绍
  • C/S结构
  • RADIUS在协议栈中的位置
  • RADIUS网络安全
    • 包加密
    • 口令加密
    • 口令加密与口令验证过程
  • RADIUS报文
    • 报文格式
    • 报文类型
  • RADIUS认证、授权、计费流程
  • RADIUS CoA/DM报文
    • 交互流程
    • 会话识别
• 代码实现（Java）
• 参考链接

百度百科定义：

RADIUS：Remote Authentication Dial In User Service，远程用户拨号认证系统由RFC2865，RFC2866定义，是应用最广泛的AAA协议。AAA是一种管理框架，因此，它可以用多种协议来实现。在实践中，人们最常使用远程访问拨号用户服务（Remote Authentication Dial In User Service，RADIUS）来实现AAA。

RADIUS是一种C/S结构的协议，它的客户端最初就是NAS（Net Access Server）服务器，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（Virtual Private Dialup 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。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。

RFC Radius 协议

RFC文档中心

RFC 2865 Radius 中文版

RFC 2866 Radius Accounting 中文版

RFC 2869 Radius Extensions 中文版

RFC 3576 Dynamic Authorization Extensions to Radius 中文版

Radius-学习

摘 要：

目前，电信运营商和服务提供商所采用的认证方式主要有本地认证、RADIUS认证和不认证；而计费策略更是丰富多彩，常见的有不计费（包月）、按时长计费、按流量计费、按端口计费等等。目前在所有这些认证计费方式中，以采用RADIUS Server进行集中认证计费应用的最为普及和广泛。

AAA是认证（Authentication）、授权（Authorization）和计费（Accounting）的简称，它是一种对网络安全进行管理的基本框架。而RADIUS （Remote Authentication Dia• -In User Service）即远程认证拨号用户服务，是一种分布式的、客户机/服务器结构的信息交互协议，它能保护网络不受未授权访问的干扰。二者结合可以实现对远程接入用户身份、权限以及流量的严格控制。RADIUS为服务供应商和公司提供了一种灵活通用的协议，用来完成集中式的用户认证、口令加密、服务选择、过滤和帐目核对等工作。当进行PAP/CHAP连接或连接第三方认证服务器时，一个单独的RADIUS数据库服务器可以在多个复杂网络上同时管理多个安全系统，并可用于维护成千上万用户的信息安全。

RADIUS不仅指运行于服务器上的软件，还包括网络访问服务器与RADIUS服务器之间的交互操作协议。

AAA可以通过多种协议来实现，在实际应用中，最常使用RADIUS协议。

RADIUS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。该协议定义了基于UDP（User Datagram Protocol）的RADIUS报文格式及其传输机制，并规定UDP端口1812、1813分别作为默认的认证、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，如以太网接入等。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。

RADIUS协议的主要特征

• 客户端/服务器模式
• 安全的消息交互机制
• 良好的扩展性

客户端/服务器模式

• RADIUS客户端 一般位于网络接入服务器NAS（Network Access Server）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）。 设备作为RADIUS协议的客户端，实现以下功能：
  • 支持标准RADIUS协议及扩充属性，包括RFC2865、RFC2866。
  • 对RADIUS服务器状态探测功能。
  • 计费结束请求报文的本地缓存重传功能。
  • RADIUS服务器主备或负载分担功能。
• 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。

• Users：用于存储用户信息（如用户名、密码以及使用的协议、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。

安全的消息交互机制

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。共享密钥是一个带外传输的、客户端和服务器都知道的字符串，不需要单独进行网络传输。RADIUS报文中有一个16字节的验证字字段，它包含了对整个报文的数字签名数据，该签名数据是在共享密钥的参与下利用MD5算法计算得出。收到RADIUS报文的一方要验证该签名的正确性，如果报文的签名不正确，则丢弃它。通过这种机制，保证了RADIUS客户端和RADIUS服务器之间信息交互的安全性。另外，为防止用户密码在不安全的网络上传递时被窃取，在RADIUS报文传输过程中还利用共享密钥对用户密码进行了加密。

良好的扩展性

RADIUS报文是由报文头和一定数目的属性（Attribute）构成，新属性的加入不会破坏协议的原有实现。

AAA介绍

AAA概述

AAA是认证（Authentication）、授权（Authorization）和计费（Accounting）的缩写，它是运行于NAS（网络访问服务器）上的客户端程序。提供了一个用来对认证、授权和计费这三种安全功能进行配置的一致性框架，实际上是对网络安全的一种管理。这里的网络安全主要指访问控制。包括哪些用户可以访问网络服务器；具有访问权的用户可以得到哪些服务；以及如何对正在使用网络资源的用户进行计费。

下面简单介绍一下AAA所提供的三种服务：

1. 认证功能

AAA支持以下认证方式：

• 不认证：对用户非常信任，不对其检查，一般情况下不采用这种方式。

• 本地认证：将用户信息（包括本地用户的用户名、密码和各种属性）配置在接入服务器上。本地认证的优点是速度快，降低运营成本；但存储信息量受设备硬件条件限制。

• 远端认证：支持通过RADIUS协议或HWTACACS协议进行远端认证，由接入服务器作为Client端，与RADIUS服务器或TACACS服务器通信。

1. 授权功能

AAA支持以下授权方式：

• 直接授权：对用户非常信任，直接授权通过。

• 本地授权：根据宽带接入服务器上为本地用户账号配置的相关属性进行授权。

• if-authenticated授权：如果用户通过了认证，并且使用的认证方法不是none，则对用户授权通过。

• RADIUS认证成功后授权：RADIUS协议的认证和授权是绑定在一起的，不能单独使用RADIUS进行授权。

1. 计费功能

AAA支持以下计费方式：

• 不计费

• 远端计费：支持通过RADIUS服务器或TACACS服务器进行远端计费。

• 本地认证——即在NAS端进行认证、授权和计费，

• 远程认证——通过协议进行远程的认证、授权和计费。

AAA的实现可采用RADIUS协议。RADIUS用来管理使用串口和调制解调器的大量分散用户。

网络接入服务器简称NAS。当用户想要通过某个网络(如电话网)与NAS建立连接从而获得访问其他网络的权利时，NAS可以选择在NAS上进行本地认证计费，或把用户信息传递给RADIUS服务器，由RADIUS进行认证计费；RADIUS 协议规定了NAS与RADIUS 服务器之间如何传递用户信息和计费信息，即两者之间的通信规则；RADIUS服务器负责接收用户的连接请求，完成认证，并把用户所需的配置信息返回给NAS。用户获得授权后，在其正常上线、在线和下线过程中，RADIUS服务器还完成对用户账号计费的功能。

C/S结构

RADIUS采用典型的客户端/服务器（Client/Server）结构，它的客户端最初就是NAS，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。NAS上运行的AAA程序对用户来讲为服务器端，对RADIUS服务器来讲是作为客户端。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（如接入/挂断用户）。RADIUS服务器负责接收用户连接请求，认证用户，然后给NAS返回所有需要的信息。

1、RADIUS的客户端通常运行于接入服务器（NAS）上，RADIUS服务器通常运行于一台工作站上，一个RADIUS服务器可以同时支持多个RADIUS客户（NAS）。

2、RADIUS的服务器上存放着大量的信息，接入服务器（NAS）无须保存这些信息，而是通过RADIUS协议对这些信息进行访问。这些信息的集中统一的保存，使得管理更加方便，而且更加安全。

3、RADIUS服务器可以作为一个代理，以客户的身份同其他的RADIUS服务器或者其他类型的认证服务器进行通信。用户的漫游通常就是通过RADIUS代理实现的。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。

RADIUS在协议栈中的位置

RADIUS是一种流行的AAA协议，采用UDP协议传输，在协议栈中位置如下：

RADIUS为何采用UDP，而不是TCP的原因如下：

1、NAS和RADIUS服务器之间传递的一般是几十至上百个字节长度的数据，用户可以容忍几秒到十几秒的验证等待时间。当处理大量用户时服务器端采用多线程，UDP简化了服务器端的实现过程。

2、TCP是必须成功建立连接后才能进行数据传输的，这种方式在有大量用户使用的情况下实时性不好。

3、当向主用服务器发送请求失败后，还要必须向备用的服务器发送请求。于是RADIUS要有重传机制和备用服务器机制，它所采用的定时机制，TCP不能很好的满足。

RADIUS协议采用的是UDP协议，数据包可能会在网络上丢失，如果客户没有收到响应，那么可以重新发送该请求包。多次发送之后如果仍然收不到响应，RADIUS客户可以向备用的RADIUS服务器发送请求包。

RADIUS网络安全

RADIUS协议的加密是使用MD5加密算法进行的，在RADIUS的客户端（NAS）和服务器端（RADIUS Server）保存了一个密钥（key），RADIUS协议利用这个密钥使用MD5算法对RADIUS中的数据进行加密处理。密钥不会在网络上传送。

RADIUS的加密主要体现在以下两方面：

包加密

在RADIUS包中，有16字节的验证字（authenticator）用于对包进行签名，收到RADIUS包的一方要查看该签名的正确性。如果包的签名不正确，那么该包将被丢弃，对包进行签名时使用的也是MD5算法（利用密钥），没有密钥的人是不能构造出该签名的。

口令加密

在认证用户时，用户的口令在NAS和RADIUS Server之间不会以明文方式传送，而是使用了MD5算法对口令进行加密。没有密钥的人是无法正确加密口令的，也无法正确地对加密过的口令进行解密。

口令加密与口令验证过程

当用户上网时，NAS将决定对用户采用何种认证方法。下面对使用RADIUS认证的情况下PPP用户与NAS之间的PAP和CHAP认证过程进行介绍。

• PAP 验证

用户以明文的形式把用户名和他的密码传递给NAS，NAS把用户名和加密过的密码放到验证请求包的相应属性中传递给RADIUS服务器。RADIUS服务器根据NAS上传的帐号进行验证来决定是否允许用户上网并返回结果。NAS可以在其中包含服务类型属性Attribute Service-Type=Framed-User，和Framed-Protoco• =PPP作为提示来告诉RADIUS服务器PPP是所希望的服务。

Secret password =Password XOR MD5（Challenge ＋ Key）

(Challenge就是RADIUS报文中的Authenticator)

• CHAP验证

对于CHAP（挑战握手认证协议），它提供对用户口令进行加密的机制。

当用户请求上网时，NAS产生一个16字节的随机码给用户（同时还有一个ID号，本地路由器的Host name）。用户端得到这个包后使用自己独有的设备或软件客户端将CHAP ID、用户密码（口令字）用MD5算法对该随机码进行加密生成一个Secret Password，随同用户名user name一并传给NAS。

NAS把传回来的user name和Secret Password分别作为用户名和密码，并把原来的16字节随机码以及CHAP ID传给RADIUS服务器。RADIUS根据用户名在服务器端查找数据库，得到和用户端进行加密所用的一样的密钥，用MD5算法对CHAP ID，密钥和传来的16字节的随机码进行加密，将其结果与传来的Password作比较，如果相匹配，服务器送回一个接入允许数据包，否则送回一个接入拒绝数据包。

RADIUS报文

报文格式

RADIUS协议是基于UDP协议的 。

各字段的解释如下：

• Code：长度为1个字节，用来说明RADIUS报文的类型。不同RADIUS报文的Code值不相同。例如，Code为1时表示Access-Request报文，Code为2时表示Access-Accept报文。
• Identifier：长度为1个字节，用来匹配请求报文和响应报文，以及检测在一段时间内重发的请求报文。RADIUS客户端发送请求报文后，RADIUS服务器返回的响应报文中的Identifier值应与请求报文中的Identifier值相同。
• Length：长度为2个字节，用来指定RADIUS报文的长度。超过Length取值的字节将作为填充字符而忽略。如果接收到的报文的实际长度小于Length的取值，则该报文会被丢弃。
• Authenticator：长度为16个字节，用来验证RADIUS服务器的响应报文，同时还用于用户密码的加密。
• Attribute：即RADIUS属性字段，长度不定，为报文的内容主体，用来携带专门的认证、授权和计费信息，提供请求和响应报文的配置细节。Attribute可以包括多个RADIUS属性，每一个RADIUS属性都采用（Type、Length、Value）三元组的结构来表示。
  • 类型（Type）：长度为1个字节，取值为1～255，用于表示RADIUS属性的编号。
  • 长度（Length）：长度为1个字节，表示该RADIUS属性（包括类型、长度和属性值）的长度，单位为字节。
  • 属性值（Value）：最大长度为253字节，表示该RADIUS属性的信息，其格式和内容由类型和长度决定。

报文类型

RADIUS认证报文

RADIUS计费报文

RADIUS认证、授权、计费流程

RADIUS CoA/DM报文

设备支持RADIUS CoA/DM功能，提供一种动态修改在线用户权限或者强制用户下线的机制。

RADIUS CoA/DM报文

交互流程

CoA（Change of Authorization）是指用户认证成功后，管理员可以通过RADIUS协议来修改在线用户的权限或对其进行重认证。

DM（Disconnect Message）是指用户下线报文，即由RADIUS服务器主动发起的强制用户下线的报文。

与用户上线授权或用户主动下线过程相比，CoA/DM的特点是请求报文是由服务器发送的，回应报文是由设备发送的，成功则回应ACK报文、失败则回应NAK报文。

会话识别

NAS设备为用户提供的每一个服务构成一个会话，会话的开头定义为首次提供服务的点，会话的结束定义为服务结束点。

设备接收到RADIUS服务器的CoA-Request报文或者DM-Request报文后，根据报文中的某些RADIUS属性来识别用户。用来识别用户的RADIUS属性包括：

• RADIUS标准属性：User-Name（1）
• RADIUS标准属性：Acct-Session-ID（4）
• RADIUS标准属性：Framed-IP-Address（8）
• RADIUS标准属性：Calling-Station-Id（31）

匹配的方式包括以下两种：

• any方式 其中一个属性与设备上的用户信息进行匹配检查。识别用户所用的RADIUS属性优先级为：Acct-Session-ID（4） > Calling-Station-Id（31） > Framed-IP-Address（8）。按照优先级在请求报文中查找属性，优先找到哪个属性就用哪个属性与设备上的用户信息进行匹配，匹配成功时，设备回应ACK报文，否则回应NAK报文。
• all方式 所有的属性与设备上的用户信息进行匹配检查。识别用户所用的RADIUS属性包括：Acct-Session-ID（4）、Calling-Station-Id（31）、Framed-IP-Address（8）和User-Name（1）。请求报文中以上属性都要与设备上的用户信息进行匹配，全部匹配成功时，设备回应ACK报文，否则回应NAK报文。

RADIUS服务器的CoA-Request报文或DM-Request报文与设备上的用户信息匹配失败时，设备会在回应的CoA-NAK报文或DM-NAK报文中通过错误码描述失败的原因。

CoA-NAK报文中的错误码

DM-NAK报文中的错误码

代码实现（Java）

参考链接

http://www.h3c.com/cn/d_201309/922098_30005_0.htm

https://support.huawei.com/enterprise/zh/doc/EDOC1100086522

发布者：全栈程序员栈长，转载请注明出处：https://javaforall.cn/154632.html原文链接：https://javaforall.cn