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必不可少的網絡安全接入方案

生活 更新时间:2024-07-28 00:05:57
身份鑒别 【文末附有資料-自提】

定義:驗證主題真實身份與其所聲稱的身份是否符合的過程,主體可以是用戶、進程、主機。同時也可實現防重放,防假冒。

​ 分類:單向鑒别、雙向鑒别、三向鑒别。

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​ 主題身份标識信息:密鑰、用戶名和口令、證書和私鑰

Internet接入控制過程一些基本模型終端訪問網絡資源

​ 在一個簡化的單一線路網絡中,終端訪問網絡資源的過程且必需完成以下操作過程,如圖所示:

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  • 建立終端A與路由器的傳輸路徑。這條線路可能是公共電話網,則需要建立點對點信道;也可能是以太網網絡,則需要建立連接到該以太網的信道路徑
  • 終端A完成網絡信息配置過程**。**終端A需要配置IP地址、子網掩碼、默認網關地址等
  • 路由器路由表建立對應路由項。
終端接入Internet

​ 但訪問Internet網絡上的資源,不是我們接一根線到路由器上就完成得了的,對Internet上的資源,終端接入Internet的過程如圖所示:

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​ 也就是說在終端A接入Internet前,必須完成用戶注冊,隻能由注冊用戶開始終端A接入internet程,接入控制設備在确定啟動終端A接入Internet的先決條件是由注冊用戶情況下,才允許終端A完成接入Internet過程和在接入控制設備中建立路由項,這一過程需要完成身份認證。

這裡需要注意接入控制設備和路由器的區别:

  • 接入控制設備不僅具有普通路由器的功能還包含其他功能
  • 接入控制設備可以鑒别終端A用戶身份
  • 接入控制設備為終端A動态分配IP地址(有點像DHCP的功能,不知道是不是需要在接入控制設備中配置DHCP協議)
終端接入Internet過程
  • 建立終端A到接入控制設備之間的傳輸路徑。
  • 接入控制設備完成身份鑒别過程。确定終端A是注冊用戶。
  • 動态配置終端A的網絡信息。
  • 在接入控制設備路由表中動态配置相應路由項。
PPP與接入控制簡介

​ PPP(Point to Point Protocol)協議,是我們熟知的用于傳遞點對點信道數據包的數據鍊路層協議。但其實PPP協議也可作為接入控制協議。

​ 為什麼可以用PPP作為接入控制協議?

​ 在早期用戶使用的寬帶接入技術中,由于公共電話線路鋪設廣泛而其高頻分段的利用的空白為改造成數據傳輸路線創造了條件,ADSL(非對稱數字用戶線技術)占到了大多數。也就是撥号上網,使用的是基于PPPoE協議的ADSL。而接入控制設備在與終端A交換信息(A的用戶身份标識、接入控制設備為終端A配置的網絡信息)的過程中,由于終端A與接入控制設備之間的傳輸路徑是點對點語音信道,因此需要将這種信息風專場适合點對點傳輸的幀格式,PPP幀就是适合點對點語音信道傳輸的PPP幀。

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PPP幀中與接入控制相關的協議口令鑒别協議PAP(Password Authentication Protocol)

​ 其在PPP幀中協議屬性值為0xC023。終端A以明文方式向接入控制設備發送接入Internet需要的用戶名和口令。接入控制設備在在收到信息後,檢索注冊用戶信息庫,如果用戶名存在且密碼匹配,則準入終端A到Internet。

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挑戰握手鑒别協議CHAP(Challenge Handshake Authentication Protocol)

​ 在PPP幀首部的協議屬性值為0xC223。接入控制設備會先向終端A發送一個随機數C,終端A會将接收到的随機數和密碼串接,并經過MD5摘要算法運算後,再加上用戶名發送到接入控制設備。接入控制設備收到該消息後,在注冊用戶信息庫檢索到用戶的密碼和剛剛發送的随機數選出并經過MD5摘要算法運算後與接收到的消息進行比對。如果相同則準入終端A到Internet。前提:終端A和控制設備之間有共享密鑰K。

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IP控制協議IPCP(Internet Protocol Control protocol)

​ 其作用是為終端A動态分配IP等網絡信息。接入控制設備為終端A分配一個全球IP地址,并且在路由表中添加一項動态路由,該項路由是将終端A的IP地址和語音信道綁定在一起的。

PPP接入控制過程

​ 如圖所示

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​ 注:LCP也就是Link Control Protocol鍊路控制協議,用來建立、配置和測試數據鍊路連接的協議。

EAP簡介

​ EAP全稱為Extensible Authentication Protocol,中文名稱拓展鑒别協議。在身份鑒别過程中,需要在鍊路上傳送鑒别信息,但在不同的鍊路上所需要的數據鍊路層幀格式不同,比如在點對點信道上使用PPP幀,在以太網上使用MAC幀。由于網絡環境日益複雜,在終端到接入控制設備之間可能不單單隻有一種通信信道的情況下,為了避免鑒别協議的數據幀與通信信道兩兩綁定的關系,EAP應運而生。

EAP就是将多種鑒别協議對應的PDU統一封裝成拓展鑒别協議EAP報文,然後将EAP報文封裝成不同類型傳輸網絡對應的鍊路層幀格式。

​ EAP包含鑒别數據PDU,鍊路層幀格式包含EAP。

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​ 這樣,鑒别協議也就不再具有必須與數據鍊路層協議綁定的特殊性,而可以随用戶終端或者接入控制設備來進行指定。

EAP報文格式

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  • 編碼:1~4,分别對應請求報文、響應報文、成功報文和失敗報文
  • 标識符:一組請求/報文過程中,其請求報文和響應報文的标識必需相同,在相鄰兩個請求報文中,也必須采用不同的标識符
  • 長度:EAP報文總的長度
  • 類型:1-身份報文;4-CHAP鑒别協議;5-OTP鑒别協議;13-TLS協議
EAP over PPP簡介

​ PPP協議是點對點網絡下的對應的鍊路層協議,自然也是點對點網絡環境下的EAP載體協議,用于實現用戶和鑒别者之間的EAP報文傳輸。這也就是所謂的EAP over PPP。

​ PPP封裝EAP的報文如圖所示

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​ 也就是在PPP報文的協議字段位置處的值為0xC227

鑒别過程

​ CHAP鑒别模式下的EAP over PPP報文鑒别過程如圖所示

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​ 在建立PPP鍊路的過程中,在鑒别身份之前,會約定采用EAP作為鑒别協議。在服務器向終端A發出的EAP請求報文中其類型值就是身份。注意在終端A會送EAP響應時,會把EAP字段的标識符也納入到MD5的報文摘要計算之中,用以防止假冒攻擊。

EAP over LAN簡介

​ 假如終端用戶與接入控制設備之間的傳輸信道不再是點對點路線,而是處于某一個以太網中,這個時候所采用的鍊路層幀格式多半是MAC幀。

基于局域網的拓展認證協議(EAP over PPP)給出了将EAP報文封裝成LAN對應的幀格式(大都是V2版本的MAC幀)的過程。

​ 其報文格式如下所示

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​ 在MAC幀的頭部字段值中類型值為0x888E(0x0800時為IP報文)。

​ 與單純的MAC幀可以說相同也可以說不同,将版本、報文類型、報文體長度和報文體都當作MAC幀的數據時就跟v2 版本的MAC幀是完全一緻的,但是這個數據部分又相比單單的EAP報文多出了幾個首部。其中一個首部字段值分類及其意思如上圖所示。所以我們可以特地稱其為EAPOL報文。

802.1X

​ 802.1X就是一種實現用戶身份鑒别,并開通連接進以太網的用戶終端接入權限端口的接入控制協議。

​ 目前支持802.1X的局域網主要是以太網和無線局域網。

​ 以下是802.1X的操作模型

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​ 與後文的RAIUS協議配合使用,且在鑒别者中的端口分為受控端口和非受控端口。受控端口用于對鑒别者提供正常服務,在完成身份鑒别過程後才會打開;非受控端口一直允許接收EAP報文,直接進行鑒别操作或對EAP報文進行轉發。也就是說,在完成用戶身份鑒别之前,該端口隻能輸入輸出EAP報文和廣播幀,隻有在用戶身份鑒别成功後,才可使用正常服務。

鑒别過程

​ 鑒别過程如圖所示

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​ 相比于用戶A通過EAP over PPP完成鑒别過程,802.1X是允許雙方即鑒别者和用戶均可發起鑒别過程的,上圖是由用戶發起鑒别的過程。

以太網接入控制過程

​ 那麼我們在上一模塊僅僅講了PPP信道中的接入控制過程,并未提及到以太網是如何進行從以太網接入Internet的過程,有了以上知識作為鋪墊,可以簡單叙述一下。

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​ 值得一提的是現在的以太網交換機實現的802.1X都是基于MAC地址的,而不是基于端口。因為在一個局域網中,一個端口可能涉及到多台主機,所以禁用端口是不現實的。隻有當用戶完成用戶身份鑒别後,交換機才會将該終端的MAC地址列入接收到EAP報文的端口對應的訪問訪問控制列表,并将訪問控制設置為允許訪問。

RADIUS簡介

​ 其實我們可以思考一下在上面所示的接入控制協議中,其鑒别服務器都停留在局域網層面,然而實際上,如果将接入控制設備設置在每一個以太網下面,其成本非常高難以維護,而且是非常不安全的,因為每一個接入控制設備都需要存儲所有接入用戶的身份标識信息。所以為了實現統一鑒别,我們需要将鑒别服務器放在互聯網中的任何位置,至少這個位置是易于維護,且安全的。

​ 遠程鑒别撥入用戶服務RADIUS(Remote Authentication Dial In User Service)就是這樣一種可以實現接入控制設備等鑒别者與服務器之間的雙向身份鑒别和身份标識信息鑒别者與鑒别服務器之間安全傳輸應用層協議。設置鑒别服務器在互聯網的某一個地方,鑒别服務器統一管理用戶,完成對用戶的身份鑒别、授權和計費操作。設置鑒别者在以太網層面附近。用戶和鑒别者之間仍然可以通過鍊路層傳輸路徑完成EAP報文傳輸過程,使用的與傳輸網絡相對應的鍊路層協議,如ADSL的ppp鍊路,或傳送MAC幀。但鑒别者和鑒别服務器之間的傳輸路徑往往是由路由器互連的多段鍊路層傳輸路徑所組成的,因此,必須用IP以上的協議作為載體協議。

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​ 其端口包括1812的認證授權端口1813的計費端口

RADIUS消息格式封裝格式

​ 因為RADIUS是應用層協議,而且需要在形态各異的網絡上進行傳輸,肯定是需要IP以上的協議的,如圖所示,是RADIUS消息的封裝格式

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RADIUS消息格式

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RADIUS消息格式如上圖所示

  • 編碼code字段:表示當前RADIUS消息類型,目前一共有16種報文類型,分為3大類别:認證報文計費報文授權報文,這裡僅對認證報文作消息介紹。編碼值為1時,表示請求接入報文,用于傳輸用戶的身份标識信息如用戶名和口令等;編碼值為2時,表示允許接入報文,完成對用戶的身份鑒别;編碼為3時,表示拒絕接入報文,未成功完成用戶鑒别,拒絕接入網絡;編碼為11時,表示挑戰接入報文,需要用戶提供更多的身份标識信息或者需要用戶根據約定的鑒别機制對挑戰接入消息中包含的數據進行運算
  • 标識符Identifier字段:用于匹配請求接入消息和對應的響應消息。
  • 長度Length字段:給出RADIUS消息總長
  • 鑒别信息Authenticator字段:用于鑒别發送響應消息的鑒别服務器。首先由網絡接入服務器NAS(Network Access Server)發送的RADIUS消息中的鑒别信息是一個16字節的随機數,用于防止防重放攻擊,在有效期内,不允許出現相同的随機數。而鑒别服務器所發送的響應消息中,鑒别消息會經過如下計算所得
  • 響應消息中的鑒别消息=MD5(響應消息||對應請求接入消息的鑒别消息(s随機數)||共享密鑰K)
  • 共享密鑰K可鑒别鑒别服務器的身份,防止黑客假冒
  • 屬性Attribute字段:屬性字段用于給出用戶身份标識信息和NAS标識信息,如用戶名、口令、NAS标識符、NAS IP地址等。根據NAS标識符确定共享密鑰K。屬性部分本來是支持各種鑒别協議的如PAP或CHAP,但是新發展的鑒别協議要同時支持EAP和RADIUS略顯麻煩。所以為了避免重複勞動,EAP不斷增加和新發展的鑒别機制相匹配的數據類型,但在RADIUS中隻需要設置用于封裝EAP報文的EAP屬性。對于敏感屬性值,如用戶名和口令等,需要進行加密運算,使用共享密鑰K進行MD5運算。
RADIUS完整應用

一次鑒别身份,接入控制如圖所示

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以上就是我分享的網絡安全接入控制的知識點了,希望對自學的你有一些啟發和幫助,同時我也整理了一套網絡安全自學教程,需要的話可以關注發送私信:321自動獲取

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