搭建Linux下RADIUS服务器（1）

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RADIUS主要用于对远程拨入的用户进行授权和认证。它可以仅使用单一的“数据库”对用户进行认证（效验用户名和口令）。它主要针对的远程登录类型有：SLIP、PPP、telnet和rlogin等。

其主要特征有：

1．客户机/服务器(C/S)模式

一个网络接入服务器(以下简称NAS)作为RADIUS的客户机，它负责将用户信息传入RADIUS服务器，然后按照RADIUS服务器的不同的响应来采取相应动作。另外，RADIUS服务器还可以充当别的RADIUS服务器或者其他种类认证服务器的代理客户。

2．网络安全（NetworkSecurity）

NAS和RADIUS服务器之间的事务信息交流由两者共享的密钥进行加密，并且这些信息不会在两者之间泄漏出去。

3．灵活认证机制（FlexibleAuthenticationMechanisms）

RADIUS服务器支持多种认证机制。它可以验证来自PPP、PAP、CHAP和UNIX系统登录的用户信息的有效性。

4．协议可扩展性(ExtensibleProtocol)

所有的认证协议都是基于“属性－长度－属性值”3元素而组成的。所以协议是扩展起来非常方便。在目前很多比较高版本的Linux中，它们都把RADIUS的安装程序包含在系统源码中。这样使得我们可以很容易地通过免费的Linux系统学习RADIUS授权、认证的原理和应用。


RADIUS协议原理


要弄清楚RADIUS协议为何能实现授权和认证，我们必须应该从四个方面去认识RADIUS协议：协议基本原理、数据包结构、数据包类型、协议属性。下面我们就来详细地介绍这些内容。

协议基本原理

NAS提供给用户的服务可能有很多种。比如，使用telnet时，用户提供用户名和口令信息，而使用PPP时，则是用户发送带有认证信息的数据包。

NAS一旦得到这些信息，就制造并且发送一个“Access-Request”数据包给RADIUS服务器，其中就包含了用户名、口令（基于MD5加密）、NAS的ID号和用户访问的端口号。

如果RADIUS服务器在一段规定的时间内没有响应，则NAS会重新发送上述数据包；另外如果有多个RADIUS服务器的话，NAS在屡次尝试主RADIUS服务器失败后，会转而使用其他的RADIUS服务器。

RADIUS服务器会直接抛弃那些没有加“共享密钥”（SharedSecret）的请求而不做出反应。如果数据包有效，则RADIUS服务器访问认证数据库，查找此用户是否存在。如果存在，则提取此用户的信息列表，其中包括了用户口令、访问端口和访问权限等。

当一个RADIUS服务器不能满足用户的需要时，它会求助于其他的RADIUS服务器，此时它本身充当了一个客户端。

如果用户信息被否认，那么RADIUS服务器给客户端发送一个“Access-Reject”数据包，指示此用户非法。如果需要的话，RADIUS服务器还会在此数据包中加入一段包含错误信息的文本消息，以便让客户端将错误信息反馈给用户。

相反，如果用户被确认，RADIUS服务器发送“Access-Challenge”数据包给客户端，并且在数据包中加入了使客户端反馈给用户的信息，其中包括状态属性。接下来，客户端提示用户做出反应以提供进一步的信息，客户端得到这些信息后，就再次向RADIUS服务器提交带有新请求ID的“Access-Request”数据包，和起初的“Access-Request”数据包内容不一样的是：起初“Access-Request”数据包中的“用户名/口令”信息被替换成此用户当前的反应信息（经过加密），并且数据包中也包含了“Access-Challenge”中的状态属性（表示为0或1）。此时，RADIUS服务器对于这种新的“Access-Request”可以有三种反应：“Access-Accept”、“Access-Reject”或“Access-Challenge”。

如果所有的要求都属合法，RADIUS返回一个“Access-Accept”回应，其中包括了服务类型(SLIP,PPP,LoginUser等)和其附属的信息。例如：对于SLIP和PPP，回应中包括了IP地址、子网掩码、MTU和数据包过滤标示信息等。

数据包结构

RADIUS数据包被包装在UDP数据报的数据块（Datafield)）中，其中的目的端口为1812。具体的数据包结构如表1。


8位8位16位
codeIdentifierLength
Authenticator（128位）
Attributes…（不定长）



·CodeCode域长度为8位，具体取值见表2。其中，1、2、3用于用户认证，而4、5则是统计流量用，12、13用于试验阶段，255作为保留。


code含义
1Access-Request
2Access-Accept
3Access-Reject
4Accounting-Request
55Accounting-Response
11Access-Challenge
12Status-Server(experimenta)
13Status-client(experimenta)
255Reserved



·IdentifierIdentifier域长度为8位，主要用于匹配请求和回应数据包，也即是数据包的编号。

·Length长度为16位，取值范围（20<=Length<=4096），此长度包括Code、Identifier、Length、Authenticator和Attribute五个数据域的长度总和（Code、Identifier、Length、Authenticator为定长，Attribute为变长)。超出范围的数据将被视为附加数据（Padding）或直接被忽略。

·Authenticator长度为16个字节(128位)，主要用于鉴定来自RADIUS服务器的回应，同时也用于对用户口令进行加密。

(1)RequestAuthenticator

在“Access-Request”数据包中，Authenticator是一个16字节的随机数，称为“RequestAuthenticator”。它在NAS和RADIUS服务器之间通过“共享密码”(secret)传输数据的整个生命周期中是唯一的。

(2)ResponseAuthenticator

在“Access-Accept”、“Access-Reject”和“Access-Challenge”中的Authenticator域被称为“ResponseAuthenticator”。

有下面的计算方法：

ResponseAuth=MD5(Code+ID+Length+RequestAuth+Attributes+Secret)——（公式1）



·Attributes属性域的数据格式如表3所示。


8位8位不定长（0或多个字节）
TypeLengthvalue…



Type指示了Atribute的类型，通用的有几十种，如表4所示。


Type说明Type说明
1User-Name5NAS-Port-Id
2Password6Service-Type
3CHAP-Password7Framed-Protocol
4NAS-IP-Address……



数据包类型

RADIUS数据包的类型由其Code域（头8位）指定。

·Access-Request（接入-请求）

“Access-Request”数据包由NAS发出，由RADIUS服务器接收。

其中的“User-Password”或“CHAP-Password”属性值被默认地以MD5方法加密。

数据包结构如表5所示。


8位8位16位
Code＝1Identifier-随着Attributes的Value变化而变化，重传时则保持不变Length
Authenticator（128位）—根据Identifier变化而变化
Attributes…（不定长）



Attributes应该包括以下几个属性：

◆“User-Name”
◆“User-Password”或“CHAP-Password”
◆“NAS-IP-Address”
*“NAS-Identifier”
◆“NAS-Port”
◆“NAS-Port-Type”



·Access-Accept

“Access-Accept”由RADIUS服务器发出，返回给NAS。表示用户的信息是合法的。其中包括了必要的配置信息，以便下一步为用户提供服务。数据包结构如表6所示。


8位8位16位
Code＝2Identifier-和“Access－Request”的Identifier相同Length
Authenticator(128位)－属于ResponseAuthenticator，由公式1计算得到
Attributes…（不定长）



Access-Reject“Access-Reject”由RADIUS服务器发出，返回给NAS。表示用户的信息是非法的。其中应该包括一个或多个的“Reply-Message”（回复消息，包含一些便于NAS返回给用户的一些错误信息）。数据包结构如表7所示。


8位8位16位
Code＝3Identifier－和“Access－Request”的Identifier相同Length
Authenticator（128位）－属于Response的Authenticator，由公式1计算得到
Attributes…（不定长）



属性

属性如表8所示。其中，Length的计算方法为：Type+Length+Value。


8位8位不定长（0或多个字节）
TypeLengthValue…



Value有4种类型：