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RADIUS

（遠程用户撥號認證系統）

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RADIUS：Remote Authentication Dial In User Service，遠程用户撥號認證系統由RFC2865，RFC2866定義，是應用最廣泛的AAA協議。AAA是一種管理框架，因此，它可以用多種協議來實現。在實踐中，人們最常使用遠程訪問撥號用户服務（Remote Authentication Dial In User Service，RADIUS）來實現AAA。
RADIUS是一種C/S結構的協議，它的客户端最初就是NAS（Net Access Server）服務器，任何運行RADIUS客户端軟件的計算機都可以成為RADIUS的客户端。RADIUS協議認證機制靈活，可以採用PAP、CHAP或者Unix登錄認證等多種方式。RADIUS是一種可擴展的協議，它進行的全部工作都是基於Attribute-Length-Value的向量進行的。RADIUS也支持廠商擴充廠家專有屬性。
由於RADIUS協議簡單明確，可擴充，因此得到了廣泛應用，包括普通電話上網、ADSL上網、小區寬帶上網、IP電話、VPDN（Virtual Private Dialup Networks，基於撥號用户的虛擬專用撥號網業務）、移動電話預付費等業務。IEEE提出了802.1x標準，這是一種基於端口的標準，用於對無線網絡的接入認證，在認證時也採用RADIUS協議。 [1] 
中文名
遠程用户撥號認證服務
外文名
Remote Authentication Dial In User Service
簡    稱
RADIUS
應用學科
網絡通信
屬    性
AAA認證協議
行業標準
RFC2865 RFC2866 IEEE802.1x

目錄

  1. 1 歷史
  2. 2 功能描述
  3. ▪ 組網應用
  1. ▪ 工作原理
  2. ▪ 優勢特點
  3. 3 協議結構
  1. 4 消息交互

RADIUS歷史

RADIUS協議最初是由Livingston公司提出的，原先的目的是為撥號用户進行認證和計費。後來經過多次改進，形成了一項通用的認證計費協議。
創立於1966年的Merit Network, Inc.是密歇根大學的一家非營利公司，其業務是運行維護該校的網絡互聯MichNet。1987年，Merit在美國NSF（國家科學基金會）的招標中勝出，贏得了NSFnet（即Internet前身）的運營合同。因為NSFnet是基於IP的網絡，而MichNet卻基於專有網絡協議，Merit面對着如何將MichNet的專有網絡協議演變為IP協議，同時也要把MichNet上的大量撥號業務以及其相關專有協議移植到IP網絡上來。
1991年，Merit決定招標撥號服務器供應商，幾個月後，一家叫Livingston的公司提出了建議，冠名為RADIUS，併為此獲得了合同。
1992年秋天，IETF的NASREQ工作組成立,隨之提交了RADIUS作為草案。很快，RADIUS成為事實上的網絡接入標準，幾乎所有的網絡接入服務器廠商均實現了該協議。
1997年，RADIUS RFC2058發表，隨後是RFC2138，最新的RADIUS RFC2865發表於2000年6月。

RADIUS功能描述

RADIUS組網應用

圖1 AAA組網 圖1 AAA組網
常見的AAA組網示意如圖1所示，其中RADIUS應用在AAA服務器上對用户進行認證、授權和計費服務。
圖1中NAS（網絡接入服務器）作為RADIUS客户端，向遠程接入用户提供接入及與RADIUS服務器交互的服務。RADIUS服務器上則存儲用户的身份信息、授權信息以及訪問記錄，對用户進行認證、授權和計費服務。 [2] 

RADIUS工作原理

用户接入NAS，NAS使用Access-Require數據包向RADIUS服務器提交用户信息，包括用户名、密碼等相關信息，其中用户密碼是經過MD5加密的，雙方使用共享密鑰，這個密鑰不經過網絡傳播；RADIUS服務器對用户名和密碼的合法性進行檢驗，必要時可以提出一個Challenge，要求進一步對用户認證，也可以對NAS進行類似的認證；如果合法，給NAS返回Access-Accept數據包，允許用户進行下一步工作，否則返回Access-Reject數據包，拒絕用户訪問；如果允許訪問，NAS向RADIUS服務器提出計費請求Account- Require，RADIUS服務器響應Account-Accept，對用户的計費開始，同時用户可以進行自己的相關操作。
RADIUS還支持代理和漫遊功能。簡單地説，代理就是一台服務器，可以作為其他RADIUS服務器的代理，負責轉發RADIUS認證和計費數據包。所謂漫遊功能，就是代理的一個具體實現，這樣可以讓用户通過本來和其無關的RADIUS服務器進行認證，用户到非歸屬運營商所在地也可以得到服務，也可以實現虛擬運營。
RADIUS服務器和NAS服務器通過UDP協議進行通信，RADIUS服務器的1812端口負責認證，1813端口負責計費工作。採用UDP的基本考慮是因為NAS和RADIUS服務器大多在同一個局域網中，使用UDP更加快捷方便，而且UDP是無連接的，會減輕RADIUS的壓力，也更安全。
RADIUS協議還規定了重傳機制。如果NAS向某個RADIUS服務器提交請求沒有收到返回信息，那麼可以要求備份RADIUS服務器重傳。由於有多個備份RADIUS服務器，因此NAS進行重傳的時候，可以採用輪詢的方法。如果備份RADIUS服務器的密鑰和以前RADIUS服務器的密鑰不同，則需要重新進行認證。 [3] 

RADIUS優勢特點

RADIUS協議承載於UDP之上，官方指定端口號為認證授權端口1812、計費端口1813。RADIUS協議簡單明確、擴展性好，因此得到了廣泛應用，具有以下特點：
  • 採用通用的客户端/服務器結構組網
NAS作為RADIUS的客户端負責將用户信息傳遞給指定的RADIUS服務器，然後處理RADIUS服務器的返回結果。RADIUS服務器負責接收用户的連接請求，對用户進行認證，給客户端返回用户配置信息。
  • 採用共享密鑰保證網絡傳輸安全性
客户端與RADIUS服務器之間的交互是通過共享密鑰來進行相互認證的，以減少在不安全的網絡中用户密碼被偵聽到的可能性。
  • 具有良好的可擴展性
RADIUS是一種可擴展的協議，所有的交互報文由多個不同長度的ALV（Attribute-Length-Value）三元組組成，新增加屬性和屬性值不會破壞到協議的原有實現。因此RADIUS協議也支持設備廠商擴充廠家專有屬性。
  • 協議認證機制靈活
RADIUS協議認證機制靈活，支持多種認證用户的方式。如果用户提供了用户名和用户密碼的明文，RADIUS協議能夠支持PAP、CHAP、UNIX login等多種認證方式。
RADIUS協議簡單明確、擴展性強，因此得到了廣泛應用。在普通電話撥號上網、ADSL撥號上網、社區寬帶上網、VPDN業務、移動電話預付費等業務中都能見到RADIUS的身影。 [4] 

RADIUS協議結構

Code域長度為1個字節，用於標明RADIUS報文的類型，如果Code域中的內容是無效值，報文將被丟棄,有效值如下： [5] 
RADIUS協議結構 RADIUS協議結構
1、請求訪問（Access-Request）；
2、接收訪問（Access-Accept）；
3、拒絕訪問（Access-Reject）；
4、計費請求（Accounting-Request）；
5、計費響應（Accounting-Response）；
11、挑戰訪問（Access-Challenge）；
12、服務器狀況（Status-Server — Experimental）；
13、客户機狀況（Status-Client — Experimental）；
255、預留（Reserved）
Identifier― 匹配請求和響應的標識符。
Length― 信息大小，包括頭部。
Authenticator域佔用16個字節，用於Radius Client 和Server之間消息認證的有效性，和密碼隱藏算法。訪問請求Access-Request報文中的認證字的值是16字節隨機數，認證字的值要不能被預測並且在一個共享密鑰的生命期內唯一。
1.訪問請求認證字
在Access-Request包中認證字的值是16字節隨機數,認證字的值要不能被預測,並且在一個共享密鑰的生命期內唯一； [6] 
2.訪問迴應認證字
Access-Accept Access-Reject 和Access-Challenge包中的認證字稱為訪問迴應認證字，訪問迴應認證字的值定義為MD5(Code+ID+Length+RequestAuth+Attributes+Secret)； [6] 
3.計費請求認證字
在計費請求包中的認證字域稱為計費請求認證字，它是一個16字節的MD5校驗和，計費請求認證字的值定義為MD5(Code + Identifier + Length + 16 zero octets + request attributes +shared secret)； [6] 
4.計費迴應認證字
在計費迴應報文中的認證字域稱為計費迴應認證字，它的值定義為MD5(Accounting-Response Code + Identifier + Length + the RequestAuthenticator field from the Accounting-Request packet being replied to +the response attributes + shared secret)； [6] 

RADIUS消息交互

radius服務器對用户的認證過程通常需要利用nas等設備的代理認證功能，radius客户端和radius 服務器之間通過共享密鑰認證相互間交互的消息，用户密碼採用密文方式在網絡上傳輸，增強了安全性。radius 協議合併了認證和授權過程，即響應報文中攜帶了授權信息。 [7] 
基本交互步驟如下：
(1) 用户輸入用户名和口令；
(2) radius客户端根據獲取的用户名和口令，向radius服務器發送認證請求包（access-request）。
(3) radius服務器將該用户信息與users 數據庫信息進行對比分析，如果認證成功，則將用户的權限信息以認證響應包（access-accept）發送給radius客户端；如果認證失敗，則返回access-reject 響應包。
(4) radius客户端根據接收到的認證結果接入/拒絕用户。如果可以接入用户，則radius客户端向radius服務器發送計費開始請求包（accounting-request），status-type 取值為start；
(5) radius服務器返回計費開始響應包（accounting-response）；
(6) radius客户端向radius服務器發送計費停止請求包（accounting-request），status-type 取值為stop；
(7) radius服務器返回計費結束響應包（accounting-response）。
參考資料