AAA及RADIUS/HWTACACS协议简介

AAA及RADIUS/HWTACACS协议简介

 

     AAA简介AAA是Authentication，Authorization and Accounting（认证、授权和计费）的简称，它提供了一个对认证、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。 

  具有访问权的用户可以得到哪些服务。 

  如何对正在使用网络资源的用户进行计费。 

针对以上问题，AAA必须提供认证功能、授权功能和计费功能。

1. 认证功能

AAA支持以下认证方式： 

  不认证：对用户非常信任，不对其进行合法检查。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）配置在设备上。本地认证的优点是速度快，可以降低运营成本；缺点是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，设备（如Quidway系列交换机）作为客户端，与RADIUS服务器或TACACS服务器通信。对于RADIUS协议，可以采用标准或扩展的RADIUS协议。

2. 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：根据设备上为本地用户帐号配置的相关属性进行授权。 

  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。

  HWTACACS授权：由TACACS服务器对用户进行授权。

 

 3. 计费功能

AAA支持以下计费方式： 

   不计费：不对用户计费。 

   远端计费：支持通过RADIUS服务器或TACACS服务器进行远端计费。

AAA一般采用客户端/服务器结构：客户端运行于被管理的资源侧，服务器上集中存放用户信息。因此，AAA框架具有良好的可扩展性，并且容易实现用户信息的集中管理。

1.1.2 ISP域简介

ISP域即ISP用户群，一个ISP域是由属于同一个ISP的用户构成的用户群。

在“userid@isp-name”形式的用户名中，“@”后的“isp-name”即为ISP域的域名。接入设备将“userid”作为用于身份认证的用户名，将“isp-name”作为域名。

在多ISP的应用环境中，同一个接入设备接入的有可能是不同ISP的用户。由于各ISP用户的用户属性（例如用户名及密码构成、服务类型/权限等）有可能各不相同，因此有必要通过设置ISP域的方法把它们区别开。

在ISP域视图下，可以为每个ISP域配置包括使用的AAA策略（使用的RADIUS方案等）在内的一整套单独的ISP域属性。

1.1.3 RADIUS协议简介

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RADIUS协议来实现AAA。

1. 什么是RADIUS 

RADIUS（Remote Authentication Dial-In User Service，远程认证拨号用户服务）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，常被应用在既要求较高安全性，又要求维持远程用户访问的各种网络环境中。

      RADIUS服务包括三个组成部分：

 协议：RFC 2865和RFC 2866基于UDP/IP层定义了RADIUS帧格式及其消息传输机制，并定义了1812作为认证端口，1813作为计费端口。

 服务器：RADIUS服务器运行在中心计算机或工作站上，包含了相关的用户认证和网络服务访问信息。

 客户端：位于拨号访问服务器设备侧，可以遍布整个网络。

RADIUS基于客户端/服务器模型。交换机作为RADIUS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对用户进行相应处理（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，然后给交换机返回所有需要的信息。

      RADIUS服务器通常要维护三个数据库 ,如图1-1所示.

  第一个数据库“Users”用于存储用户信息（如用户名、口令以及使用的协议、IP地址等配置）。

  第二个数据库“Clients”用于存储RADIUS客户端的信息（如共享密钥）。

  第三个数据库“Dictionary”存储的信息用于解释RADIUS协议中的属性和属性值的含义。

                 

                    图1-1 RADIUS服务器的组成

另外，RADIUS服务器还能够作为其他AAA服务器的客户端进行代理认证或计费。

2. RADIUS的基本消息交互流程

RADIUS客户端（交换机）和RADIUS服务器之间通过共享密钥来认证交互的消息，增强了安全性。RADIUS协议合并了认证和授权过程，即响应报文中携带了授权信息。用户、交换机、RADIUS服务器之间的交互流程如图1-2所示。

       

 

 图1-2 RADIUS的基本消息交互流程

基本交互步骤如下： 

(1) 用户输入用户名和口令。

(2) RADIUS客户端根据获取的用户名和口令，向RADIUS服务器发送认证请求包（Access-Request）。

(3) RADIUS服务器将该用户信息与Users数据库信息进行对比分析，如果认证成功，则将用户的权限信息以认证响应包（Access-Accept）发送给RADIUS客户端；如果认证失败，则返回Access-Reject响应包。

(4) RADIUS客户端根据接收到的认证结果接入/拒绝用户。如果可以接入用户，则RADIUS客户端向RADIUS服务器发送计费开始请求包（Accounting-Request），Status-Type取值为start。

(5) RADIUS服务器返回计费开始响应包（Accounting-Response）。

(6) 用户开始访问资源。

(7) RADIUS客户端向RADIUS服务器发送计费停止请求包（Accounting-Request），Status-Type取值为stop。

(8) RADIUS服务器返回计费结束响应包（Accounting-Response）。

(9) 用户访问资源结束。

 

3. RADIUS协议的报文结构

RADIUS协议采用UDP报文来承载数据，通过定时器管理机制、重传机制、备用服务器机制，确保RADIUS服务器和客户端之间交互消息正确收发。RADIUS报文结构如图1-3所示。

       

 图1-3 RADIUS报文结构

              (1) Code域（1字节）决定RADIUS报文的类型，如表1-1所示。

         

(2) Identifier域（1字节）用于匹配请求包和响应包，随着Attribute域改变、接收到有效响应包而不断变化，而在重传时保持不变化。

(3) Length域（2字节）指明整个包的长度，内容包括Code，Identifier，Length，Authenticator和Attribute。超过长度域的字节被视为填充，在接收时应被忽略；如果包比长度域所指示的短时，则应被丢弃。

(4) Authenticator域（16字节）用于验证RADIUS服务器传输回来的报文，并且还用于密码隐藏算法中，分为Request Authenticator和Response Authenticator。

(5) Attribute域携带专门的认证、授权和计费信息，提供请求和响应报文的配置细节，该域采用（Type、Length、Value）三元组的形式提供。

  类型（Type）域1个字节，取值为1～255，用于指明属性的类型。表1-2列出了RADIUS授权、认证常用的属性。

  长度（Length）域1个字节，指明此属性的长度，单位为字节，包括类型字段、长度字段和属性值字段。

  属性值（Value）域包括该属性的信息，其格式和内容由类型域和长度域决定，最大长度为253字节。

表1-2 RADIUS属性

              

RADIUS协议具有良好的可扩展性，协议中定义的26号属性（Vendor-Specific）用于设备厂商对RADIUS进行扩展，以实现标准RADIUS没有定义的功能。如图1-4所示的报文结构，Vendor-ID域占4字节，表示厂商代号，最高字节为0,其余3字节的编码见RFC1700。厂商可以封装多个自己定义的“（Type,Length、Value）”子属性，从而在应用中得以扩展。

 

1.1.4 HWTACACS协议简介

1. HWTACACS特性

HWTACACS（HUAWEI Terminal Access Controller Access Control System）是在TACACS（RFC 1492）基础上进行了功能增强的安全协议。该协议与RADIUS协议类似，主要是通过Client-Server模式与TACACS服务器通信来实现多种用户的AAA功能，可用于PPP和VPDN接入用户及终端用户的认证、授权和计费。

 

 

HWTACACS 的典型应用是拨号用户或终端用户需要登录到设备上进行操作。交换机作为 HWTACACS 的客户端，将用户名和密码发给 TACACS 服务器进行验证，验证通过并得到授权之后可以登录到交换机上进行操作。如图 1-5 所示。

 2. HWTACACS的基本消息交互流程

以Telnet用户为例，说明使用HWTACACS对用户进行认证、授权和计费.基本消息交互流程图如图1-6所示。

在整个过程中的基本消息交互流程如下： 

(1) 用户请求登录交换机，TACACS客户端收到请求之后，向TACACS服务器发送认证开始报文。

(2) TACACS服务器发送认证回应报文，请求用户名；TACACS客户端收到回应报文后，向用户询问用户名。

(3) TACACS客户端收到用户名后，向TACACS服务器发送认证持续报文，其中包括了用户名。

(4) TACACS服务器发送认证回应报文，请求登录密码；TACACS客户端收到回应报文，向用户询问登录密码。

(5) TACACS客户端收到登录密码后，向TACACS服务器发送认证持续报文，其中包括了登录密码。

 

(7) TACACS客户端向TACACS服务器发送授权请求报文。

(8) TACACS服务器发送授权回应报文，指示用户通过授权。

(9) TACACS客户端收到授权回应成功报文，向用户输出交换机的配置界面。

(10) TACACS客户端向TACACS服务器发送计费开始报文。

(11) TACACS服务器发送计费回应报文，指示计费开始报文已经收到。

(12) 用户退出，TACACS客户端向TACACS服务器发送计费结束报文。

(13) TACACS服务器发送计费回应报文，指示计费结束报文已经收到。

 

 1.1.5 二者的区别

 

  与RADIUS相比，HWTACACS具有更加可靠的传输和加密特性，更加适合于安全控制。HWTACACS协议与RADIUS协议的主要区别如表1-3所示。