完整处理方案：RADIUS协议

1.摘要

目前，电信运营商和服务提供商采用的认证方式主要包括本地认证，RADIUS认证和不认证。计费策略更加丰富多彩，常见的包括非计费（按月订阅）和基于时间的费用，按流量计费，按端口计费等。在所有这些身份验证和计费方法中，使用RADIUS服务器集中式身份验证和计费应用程序是最流行和广泛使用的。

AAA是“身份验证，授权和计费”的缩写。它是网络安全管理的基本框架。 RADIUS（远程身份验证拨号用户服务）是远程身份验证拨入用户服务，它是一种分布式的客户端/服务器结构化信息交换协议，可以保护网络免受未经授权的访问。两者的结合可以实现对远程访问用户身份，权限和流量的严格控制。 RADIUS为服务提供商和公司提供了灵活而通用的协议，以完成集中的用户身份验证，密码加密，服务选择，过滤和帐户检查。当建立PAP / CHAP连接或连接到第三方身份验证服务器时，单个RADIUS服务器可以同时管理多个复杂网络上的多个安全系统，并且可以用来维护数千个用户的信息安全。

RADIUS不仅是指服务器上运行的软件，还包括网络访问服务器与RADIUS服务器之间的交互操作协议。

以下是RADIUS协议的原理和特定应用的详细介绍。

2.AAA简介2.1 AAA概述

AAA是Authentication，Authorization and Accounting的缩写，它是在NAS（网络访问服务器）上运行的客户端程序。提供一个一致的框架，用于配置身份验证，授权和计费这三个安全功能，这实际上是对网络安全的管理。这里的网络安全主要是指访问控制。包括哪些用户可以访问网络服务器；具有访问权限的用户可以获得哪些服务；以及如何向使用网络资源的用户收费。

2.2 AAA的实现

AAA框架图

?本地身份验证-即身份验证，授权和记帐在NAS端执行，

?远程身份验证-通过协议进行远程身份验证，授权和计费。

AAA的实现可以使用RADIUS协议。 RADIUS用于使用串行端口和调制解调器来管理大量分散的用户。

网络访问服务器称为NAS。当用户想要通过某个网络（例如电话网络）与NAS建立连接以访问其他网络时，NAS可以选择在NAS上执行本地身份验证和记帐，或将用户信息传递给NAS。 RADIUS服务器，由RADIUS身份验证和记帐执行； 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，完成身份验证并传输所需的配置信息。配置信息返回给NAS。授权用户后，RADIUS服务器还可以完成正常的联机，联机和脱机过程中的用户帐户计费功能。

3.RADIUS协议概述3.1简介

RADIUS远程身份验证拨入用户服务是用于NAS和AAA服务器之间通信的协议。 RADIUS支持AAA的所有三个组成部分：身份验证，授权和记帐。

网络允许外部用户通过公共网络访问它，并且其用户将在地理位置上极为分散。用户可以将自己的信息传递到该网络，也可以从该网络获得他们想要的信息。由于内部和外部的双向数据流，网络安全尤为重要。该网络管理的内容包括：哪些用户可以获得访问权限；具有访问权限的用户可以使用哪些服务；如何向使用网络资源的用户收费。 AAA很好地完成了这三个任务。

RADIUS通过建立唯一的用户，存储用户名和用户密码来执行身份验证；存储交付给用户以完成授权的服务类型和相应的配置信息。

3.2 RADIUS密钥功能

?客户端/服务器模式（客户端/服务器）

NAS作为RADIUS客户端运行。该客户端负责将用户信息传递到指定的RADIUS服务器并执行返回的响应。 RADIUS服务器负责接收用户的连接请求，对用户进行身份验证，并返回用户向客户端提供服务所需的所有配置信息。 RADIUS服务器可以充当其他RADIUS服务器或其他类型的身份验证服务器的代理。

?网络安全（网络安全）

使用永不通过Internet传输的共享密钥机制对客户端和RADIUS服务器之间的事务进行身份验证。另外，客户端和RADIUS服务器之间的所有用户密码都将被加密和传输。这是为了避免在不安全的网络上监视和获取用户密码的可能性。

?灵活的身份验证机制（灵活的身份验证机制）

RADIUS服务器可以支持多种验证用户的方法。包括点对点PAP身份验证（PPP PAP），点对点CHAP身份验证（PPP CHAP），UNIX登录操作（UNIX登录）和其他身份验证机制。

?可扩展协议?

RADIUS协议具有良好的可伸缩性。 RADIUS报文由报文头和一定数量的属性组成。可以添加新属性，而不会中断现有协议的执行。

3.3 C / S结构

用户，NAS，RADIUS服务器之间的关系

RADIUS使用典型的客户端/服务器结构。它的客户最初是NAS。现在，任何运行RADIUS客户端软件的计算机都可以成为RADIUS客户端。 NAS上运行的AAA程序是用户的服务器和RADIUS服务器的客户端。负责将用户信息传输到指定的RADIUS服务器，然后根据从服务器返回的信息执行相应的处理（例如访问/挂断用户）。 RADIUS服务器负责接收用户连接请求，对用户进行身份验证，然后将所有必需的信息返回给NAS。

1、RADIUS客户端通常在访问服务器（NAS）上运行。 RADIUS服务器通常在工作站上运行。 RADIUS服务器可以同时支持多个RADIUS客户端（NAS）。

2、大量信息存储在RADIUS服务器上，并且访问服务器（NAS）不需要存储此信息，而是通过RADIUS协议访问该信息。这些信息的集中统一存储使管理更加方便和安全。

3、RADIUS服务器可以用作代理，与其他RADIUS服务器或其他类型的身份验证服务器作为客户端进行通信。用户漫游通常是通过RADIUS代理实现的。简而言之，代理服务器是可以充当其他RADIUS服务器的代理的服务器，并负责转发RADIUS身份验证和记帐数据包。所谓漫游功能是代理的具体实现，因此可以通过与它无关的RADIUS服务器对用户进行身份验证。

3.4 RADIUS在协议栈中的位置

RADIUS是一种流行的AAA协议，使用UDP协议进行传输，它在协议栈中的位置如下：

RADIUS在协议栈中的位置

RADIUS使用UDP而不是TCP的原因如下：

1、NAS和RADIUS服务器之间传输的数据长度通常为几十到几百个字节，并且用户可以忍受几秒钟到十秒钟的等待时间来进行身份验证。服务器在处理大量用户时采用多线程，而UDP简化了服务器的实现过程。

2、 TCP必须成功建立连接，然后才能进行数据传输。当大量用户使用时，此方法不是实时的。

3、当对主服务器的请求失败时，必须将请求发送到备用服务器。因此，RADIUS必须具有重传机制和备份服务器机制。 TCP无法满足其使用的计时机制。

RADIUS协议使用UDP协议。数据包可能会在网络上丢失。如果客户端未收到响应，则可以重新发送请求数据包。如果多次传输后仍未收到响应，则RADIUS客户端可以将请求数据包发送到备用RADIUS服务器。

3.5 RADIUS网络安全性

使用MD5加密算法对RADIUS协议进行加密。密钥保存在RADIUS客户端（NAS）和服务器（RADIUS服务器）上。 RADIUS协议使用此密钥来使用MD5算法对RADIUS进行加密。密钥将不会在网络上传输。

RADIUS的加密主要体现在以下两个方面：

3.5.1个数据包加密

在RADIUS数据包中，有一个16字节的验证器（authenticator）用于对数据包进行签名。接收RADIUS数据包的一方应检查签名的正确性。如果包裹的签名不正确，包裹将被丢弃。还使用MD5算法（使用密钥）对包裹进行签名，没有密钥的人无法构造签名。

3.5.2密码加密

在对用户进行身份验证时，不会在NAS和RADIUS服务器之间以明文形式传输用户的密码，而是使用MD5算法对密码进行加密。没有密钥的人无法正确加密密码，也无法正确解密加密的密码。

3.5.3密码加密和密码验证过程

用户上线时，NAS将决定要为用户使用哪种身份验证方法。下面介绍使用RADIUS身份验证时PPP用户和NAS之间的PAP和CHAP身份验证过程。

RADIUS服务器可以使用H3C的iMC服务器，CISCO的ACS服务器或其他第三方服务器。

?PAP验证：

Radius Server PAP认证

用户以纯文本格式将用户名和密码传递给NAS，NAS将用户名和加密密码放入身份验证请求数据包的相应属性中，并将其传递给RADIUS服务器。 RADIUS服务器根据NAS上传的帐户进行验证，以确定是否允许用户访问Internet并返回结果。 NAS可以包含服务类型属性Attribute Service-Type = Framed-User和Framed-Protoco?= PPP，以提示告诉RADIUS服务器PPP是所需的服务。

秘密密码= Password XOR MD5（挑战+密钥）

（挑战是RADIUS消息中的身份验证者）

?CHAP验证：

对于CHAP（挑战握手身份验证协议），它提供了一种加密用户密码的机制。

RADIUS服务器CHAP身份验证

当用户请求浏览Internet时，NAS会为该用户生成一个16字节的随机代码（以及ID号码，即本地路由器的主机名）。客户端获取此软件包后，请使用其自己的唯一设备或软件客户端通过MD5算法对CHAP ID和用户密码（密码）进行加密，以生成秘密密码，该密码将与用户名一起发送至NAS。

NAS分别使用返回的用户名和密码作为用户名和密码，并将原始的16字节随机码和CHAP ID发送到RADIUS服务器。 RADIUS根据用户名在服务器端搜索，并在用户端获取用于加密的密钥。它使用MD5算法对发送的CHAP ID，密钥和16字节随机码进行加密，并将结果传输给它。比较传入的密码，如果匹配，则服务器发送回访问许可数据包，否则发送回访问拒绝数据包。

4.RADIUS体系结构

当用户的PC通过某个网络（例如电话网络）与NAS建立连接以访问其他网络时，NAS可以选择在NAS上执行本地身份验证和记帐，或传递用户信息到RADIUS服务器。 RADIUS执行身份验证和记帐； RADIUS协议规定了如何在NAS和RADIUS服务器之间传输用户信息和计费信息。 RADIUS服务器负责接收用户的连接请求，完成身份验证并返回将服务交付给用户所需的配置信息。 NAS。

通常，RADIUS协议的认证服务端口号是1645（早期实现）或1812，计费服务端口号是1646（早期实现）或1813。当我们将NAS设备和RADIUS服务器连接时，由于制造商可能不同，并且相应的服务器端口号也不同，则需要调整服务器端口号。例如，与其他制造商的radius协议的默认端口号是1645和1646。他们协商并调整为相同的端口号，以便连接成功。

4.1 RADIUS消息交互过程

RADIUS服务器对用户的身份验证过程通常需要使用NAS和其他设备的代理身份验证功能。 RADIUS客户端和RADIUS服务器通过共享密钥对彼此的消息进行身份验证，并且用户密码在网络上以密文形式传输，从而增强了安全性。 RADIUS协议结合了认证和授权过程，即响应消息中携带授权信息。操作流程图和步骤如下：

RADIUS的典型实现过程

将客户端设置为使用RADIUS协议后，使用该终端的任何用户都需要向该客户端提供身份验证信息。该信息可能显示为自定义的提示，用户需要输入其用户名和密码。或者他们也可以选择例如点对点传输协议（Point-to-Point Protoco?），并通过身份验证包信息传递此身份验证。

基本的交互过程如下：

1)用户输入用户名和密码；

2)RADIUS客户端根据获取的用户名和密码向RADIUS服务器发送认证请求报文（Access-Request）。

3)RADIUS服务器将用户信息与用户信息进行比较和分析。如果认证成功，则通过认证响应报文（Access-Accept）将用户的权限信息发送给RADIUS客户端。如果验证失败，则返回Access-Reject响应数据包。

4)RADIUS客户端根据收到的身份验证结果访问/拒绝用户。如果可以访问该用户，则RADIUS客户端向RADIUS服务器发送计费请求报文，并且Status-Type的值为start;

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