RADIUS原理介绍及其在Linux下的搭建

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（Network Security）

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（Flexible Authentication Mechanisms）

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(Extensible Protocol)

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。

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”（Shared Secret）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, Login User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（Data field)）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
code	Identifier	Length
Authenticator（128位）
Attributes…（不定长）

· Code Code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
1	Access-Request
2	Access-Accept
3	Access-Reject
4	Accounting-Request
5	5Accounting-Response
11	Access-Challenge
12	Status-Server(experimenta)
13	Status-client(experimenta)
255	Reserved

· Identifier Identifier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) Request Authenticator

在“Access-Request”数据包中，Authenticator是一个16字节的随机数，称为“Request Authenticator”。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) Response Authenticator

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

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）
Type	Length	value…

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
1	User-Name	5	NAS-Port-Id
2	Password	6	Service-Type
3	CHAP-Password	7	Framed-Protocol
4	NAS-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＝1	Identifier-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＝2	Identifier-和“Access－Request”的Identifier相同	Length
Authenticator(128位)－属于Response Authenticator，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＝3	Identifier－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）
Type	Length	Value…

Value有4种类型：

◆ String —— 0~253字节，字符串

◆ Ipaddress —— 32位，IP地址

◆ Integer —— 32位，整数

◆ Time —— 32位，从00:00:00 GMT, January 1, 1970到当前的总秒数

从这里可看出，RADIUS协议是一个不定长的协议栈。

 

安装RADIUS Server

要安装整套的IC-RADIUS，首先我们需要如表9所示的几个软件包。需要说明一下：表9中的源码包都是免费得到的，它们可以帮助我们架设一个完整的RADIUS应用环境。

软件源码包	说明
mysql-3.23.39.tar.gz	MySQL数据库系统
DBI-1.18.tar.gz	Perl调用数据库的通用接口
Msql-Mysql-modules-1.2216.tar.gz	Perl DBI针对MySQL的Driver，即DBD for MySQL
RadiusPerl-1.05.tar.gz	Perl对Radius的Authen模块
icradius-0.18.1.tar.gz	IC－RADIUS源码包

假设所有的原码包都被拷贝到了/usr/tmp目录下了。

安装MySQL

1.解压源码包：

Linux]#cd /usr/tmp Linux]#gzip zxvf mysql-3.23.39.tar.gz Linux]#cd mysql-3.23.39

2.配置参数，安装软件:

//将mysql安装在/usr/local/mysql中 Linux]#./configure prefix=/usr/local/mysql Linux]#make //编译，时间有点长，要有耐心 Linux]#make install //安装到/usr/local/mysql中

3.创建初始数据库:

Linux]#cd /usr/local/msyql/bin Linux]#./mysql_install_db

4.创建共享库链接

Linux]#ldconfig //更新系统共享库链接

5.复制启动/停止脚本:

Linux]#cp /usr/tmp/mysql-3.23.39/support-files/mysql.server 　　　　　/etc/rc.d/init.d/mysql.server

6.复制并修改初始化配置文件:

Linux]#cp /usr/tmp/mysql-3.23.39/support-files/my-medium.cnf /etc/my.cnf

使用vi打开my.cnf，在[client]下加入user=root，password处留空。

7.改变root口令:

Linux]#mysqladmin u root p password ‘新口令’

8.如果有多个版本的mysql共存

在/etc/my.cnf的[mysqld]下加入：

1． Log-bin 2． Server-id=1 //必须是唯一的，以区别于其他的mysql.server的id

安装DBI

Linux]#cd /usr/tmp Linux]#tar zxvf DBI-1.18.tar.gz Linux]#cd DBI-1.18 Linux]#perl Makefile.PL Linux]#make test //如果测试不通过，则使用make test TEST_VERBOSE=1 Linux]#make install

安装DBD for MySQL

Linux]#cd /usr/tmp Linux]#tar zxvf Msql-Mysql-modules-1.2216.tar.gz Linux]#cd Msql-Mysql-modules-1.2216 Linux]#perl Makefile.PL

这时，系统开始和用户交互，如下：

MySQL only mSQL only (either of mSQL 1 or mSQL 2) MySQL and mSQL (either of mSQL 1 or mSQL 2) mSQL 1 and mSQL 2 MySQL,mSQL1andmSQL2 Enter the appropriate number: [3] 1

在我们这里的需求，应该回答1（说明此模块是同时for MySQL和mSQL的）

Do you want to install the MysqlPerl emulation? You might keep your old Mysql module (to be distinguished from DBD::mysql!) if you are concerned

about compatibility to existing applications! [n] n 这里回答n

Where is your MySQL installed? Please tell me the directory that

contains the subdir 'include'. [/usr/local/mysql]?

这是缺省的mysql安装目录，我们已经按照上面的方式安装，则MySQL自动被安装到这个目录下，则这里直接回车即可

Which database should I use for testing the MySQL drivers? [test]

直接回车即可

On which host is database test running (hostname, ip address

or host:port) [localhost]?

若mysql服务器和icradius服务器安装在同一个服务器上 则这里直接回车即可

User name for connecting to database test? [undef] root?

root Password for connecting to database test? [undef] passwd?

这里输入mysql的root用户的密码

make make test make install

　　
安装RadiusPerl:Authen模块

Radius数据库
dictionary	radgroupcheck
hints	radgroupreply
nas	radreply
radacct	realmgroup
radact_summary	realms
radcheck	usergroup

安装IC-RADIUS

1. 安装软件:

Linux]#cd /usr/tmp Linux]#tar zxvf icradius-0.18.1.tar.gz Linux]#cd icradius-0.18.1 Linux]#cp Makefile.lnx Makefile Linux]#make Linux]#make install

2.创建radius数据库:

Linux]#cd scripts Linux]#mysql u root p mysql Mysql>create database radius; //创建radius数据库 //添加radius用户 Mysql>grant all on radius.* on radius@localhost identified by ‘radius’; Linux]#mysqladmin u root p refresh //刷新数据库内容

3.导入数据表:

Linux]# mysql -u root -pyourpassword radius < radius.db 修改dictimport.pl，设置 my $dbusername = 'radius'; my $dbpassword = 'radius'

然后，导入dictionary内容，使radius.dictionary数据表中包含了基本的属性(ATTRIBUTE)和属性值(VALUE)等信息。

Linux]# ./dictimport.pl ../raddb/dictionary

Radius数据库结构如表10所示。

Radius数据库
dictionary	radgroupcheck
hints	radgroupreply
nas	radreply
radacct	realmgroup
radact_summary	realms
radcheck	usergroup

4. 启动radiusd

Linux]#cd /etc/rc.d/init.d Linux]#radiusd start

这样，我们已经在Linux上成功的安装了一个完整的RADIUS服务器，你可以体验一下RADIUS服务器运行的感觉了。若你对RADIUS协议的开发还兴趣的话，你可以在此基础上做深入的研究。