RADIUS（远程身份验证拨入用户服务）协议

远程身份验证拨号用户服务 (RADIUS) 是一种网络协议，充当客户端和服务之间的中间件，通过连接和使用网络服务的客户端实现集中的**身份验证、授权**和记账 (AAA) 服务。它最初由 Livingston Enterprises, Incorporation 开发。现在，RADIUS 主要用于在网络基础设施中控制对资源的访问和促进服务，尤其是在服务提供商、企业和电信网络中。

定义

**RADIUS** 是一种客户端/服务器协议，其中 NAS 或 RADIUS 客户端与 RADIUS 服务器（也称为中央服务器）通信。这种通信有助于用户的访问控制和质量控制，以及后续的系统登录。通过加密密钥，RADIUS 通过 UDP 运行，通常连接到**端口 1812 用于身份验证**和**授权**，以及**端口 1813 用于记账**。

RADIUS 的目的和功能

RADIUS 的一些目的和功能如下：

• **身份验证：** 身份验证是指批准希望使用网络设施和服务的用户。因此，RADIUS 通过验证用户凭据（用户名、密码等）是否与集中身份验证服务器上的凭据匹配来执行此任务。这些服务器存储整个网络通用的用户帐户信息和身份验证规则，从而提供安全统一的身份验证环境。RADIUS 是一种多协议类型的身份验证器，支持各种身份验证机制，如**PAP (密码身份验证协议)、CHAP (挑战-握手身份验证协议)** 和 **EAP (可扩展身份验证协议)**，从而让管理员有机会根据网络要求设置身份验证机制。
• **授权：** 授权是根据分布在网络上的策略规则来设计经过身份验证的用户权限的过程。RADIUS 通过将用户拥有的特定属性集与会话的特定参数一起，与中央服务器中配置的现有策略集合进行比较来进行授权。这些安全策略指示用户可以访问哪些资源或服务，同时根据不同标准限制他们访问特定组。
• **记账：** 记账，也称为**审计**或**日志记录**，是指系统用户跟踪和记录交互会话中活动的过程。RADIUS 核心关注记账数据，包括会话开始和结束时间、数据传输量和其他专用详细信息。他们使用记账数据来观察用户活动、强制执行使用策略以及形成使用报告。这些数据对于记账、网络性能监控、合规性审计和取证非常重要。实时，RADIUS 记录的用户活动详细信息有助于管理员了解网络使用模式，识别异常情况并对资源利用负责。

RADIUS 组件

RADIUS 的几个组件如下：

RADIUS 客户端

RADIUS 客户端，有时也称为**网络访问服务器 (NAS)**，充当位于终端用户和 RADIUS 服务器之间的网络代理。RADIUS 协议通常将 **AAA** 用户请求发送到 RADIUS 服务器以获得批准。RADIUS 客户端的常见示例包括：

• **网络访问设备：** 包括路由器、交换机、无线接入点、VPN 服务器和提供拨号服务基础设施的调制解调器。
• **网络设备：** 包括防火墙和负载均衡器，它们需要用户身份验证才能进行访问控制。

在监控用户尝试连接到网络资源或服务时的网络用户活动时，RADIUS 客户端会捕获他们的身份验证凭据（用户名和密码），并将此信息发送到 RADIUS 服务器以验证此尝试。此请求包含用户的凭据和其他详细信息，身份验证服务利用这些信息来确定用户的角色和访问权限。在与 RADIUS 服务器通信并收到访问批准或拒绝后，客户端会做出相应的响应，根据服务器的决定授予或不授予访问权限。

RADIUS 服务器

RADIUS 架构中的**RADIUS 服务器**是执行身份验证、授权和访问记账的核心服务器。它是一个众所周知的术语，指的是访问 RADIUS 服务器处理请求。它包含统一的数据库、用户帐户、凭据、访问规则以及对帐户交易的记录。RADIUS 服务器的主要功能是托管 RADIUS 协议，分配用户访问权限，并与其他组件通信。

• **身份验证：** RADIUS 通过与中央数据库或 LDAP 或 Active Directory 等外部身份验证系统进行比较，来验证寻求访问网络的客户端提供的凭据。此存储库可以存储在基于 RADIUS 的服务器上，也可以与某些外部身份验证系统链接。
• **授权：** 根据预先设定的策略和规则，执行对被分配了特定级别权限的终端用户的授权验证。
• **记账：** 跟踪用户活动是审计、计费和监控涉及用户的网络活动的关键功能。

RADIUS 代理

路由网关的主要功能是代表客户端和服务器传输 RADIUS 消息。网络细分或域是不同网络中 RADIUS 服务的重要组成部分。

• **流量路由：** 此消息路由机制根据涉及的路由策略或标准（例如，目标服务器组或网络段）在客户端和服务器之间运行。
• **负载均衡：** 在多个 RADIUS 服务器之间分配 RADIUS 流量，增强 OS 资源，并确保可扩展性和速度。
• **冗余和故障转移：** 它通过在服务器发生故障和网络中断时将正在运行的 RADIUS 请求重定向到下一个服务器来提供故障转移和备份功能。

**RADIUS 代理**通常用于大规模连接许多客户端到网络，支持许多供应商，或在更复杂的网络拓扑中，其中 RADIUS 服务和客户端之间的直接通信不可靠或速度慢。通过消除集群消息路由并充分利用各种资源，它提高了 RADIUS 的可靠性、可扩展性和灵活性。

RADIUS 数据包结构

RADIUS (远程身份验证拨号用户服务) 通过其通信通道以离散数据包的形式传输消息。每个 RADIUS 帧（数据包）基本上由**头部**和**有效负载**两部分组成，它们记录了特定且不同类型的 RADIUS 消息属性。RADIUS 数据包结构化为缓冲数据包，兼容 TCP/IP，可被客户端和服务器读取。

1. Access-Request

• **目的：** 当 RADIUS 客户端 (NAS) 发送消息时，该请求被转发到 RADIUS 服务器，以授权和验证即将访问网络资源或服务的用户。
• **属性：** 此属性提供用户访问个人数据（用户名、密码）、NAS IP 地址、NAS 端口标识符以及导致身份验证和授权的相关信息。
• **响应：** RADIUS 服务器处理请求配置文件，验证用户凭据，并在收到请求后，发送以下响应之一：Access-Accept、Access-Reject 或 Access-Challenge。

2. Access-Accept

• **目的：** RADIUS 服务器作为对成功身份验证和授权请求的响应，将此消息发送到 RADIUS 客户端。
• **属性：** 此部分提供授权属性，用于强制执行用户的权利和权限，以及访问参数，例如服务类型、会话时间、VLAN 分配和其他配置数据。
• **操作：** **Access_Accept** 数据包中的属性随后用于识别 RADIUS 客户端的用户。

3. Access-Reject

• **目的：** RADIUS 服务器向 RADIUS 客户端发送 RADIUS 数据包，以拒绝访问身份验证或授权请求 (Access Request)。
• **属性：** 它可以包含一条说明拒绝原因的消息以及可选状态，以防用户需要诉诸替代的授权方法或某些指示。
• **操作：** RADIUS 客户端通过响应从 Access-Reject 数据包中获取的 Access-Reject 消息来拒绝用户访问。

4. Accounting-Request

• **目的：** 发送给 RADIUS 服务器，用于记录用户会话信息和网络时长，目的是接收记账和计费等信息。
• **属性：** 它包括记账属性记录，用于跟踪会话时间戳分析、操作传输量和其他相关数据。
• **响应：** RADIUS 客户端发送的记账请求由 RADIUS 服务器的记账响应数据包确认，表明记账数据处理已完成。

5. Accounting-Response

• **目的：** RADIUS 服务器响应 Accounting-Request 发送给 RADIUS 客户端，此消息确认收到和处理了记账数据。
• **属性：** 它可能提供其他记账信息或状态指示器，显示记账活动的结束。
• **操作：** RADIUS 客户端记录 Accounting-Response 数据包，并可能根据需要发送更多 Accounting-Requests 来跟踪用户会话和网络使用。

身份验证流程

身份验证流程包含几个步骤。身份验证流程的一些步骤如下：

启动身份验证

• **目的：** 当用户尝试通过 RADIUS 客户端登录网络以访问资源或服务时，身份验证开始。通常，用户会在客户端计算机上输入凭据（至少是用户名和密码）。
• **RADIUS 客户端角色：** 在 RADIUS 客户端交互期间，会捕获用户的身份验证凭据，并启动一个 Access-Request 数据包，其中包含用户凭据以及有关 NAS 的其他信息（例如，NAS IP 地址、端口 ID 等）。
• **网络传输：** Access-Request 数据包由 Outstation（客户端）发送到 RADIUS 服务器，该服务器请求在网络中对用户进行身份验证和授权。

RADIUS 服务器身份验证

• **身份验证验证：** 收到 Access-Request 数据包后，RADIUS 服务器通过在中央数据库或任何其他外部身份验证源（如 LDAP 或 Active Directory）中搜索用户的凭据来区分用户。
• **凭据验证：** 服务器将提供的用户名和密码与用户帐户关联的数据数组中的凭据进行比较。服务器上要执行的过程（例如，PAP、CHAP、EAP 等）取决于所使用的身份验证方法。当服务器执行任何额外的加密操作来验证凭据时，可以提高凭据的安全性。
• **身份验证决策：** 在确认用户凭据后，RADIUS 服务器会评估身份验证尝试是否成功。如果凭据与数据库中的凭据匹配并通过任何额外的身份验证测试（例如，帐户状态和密码策略合规性），则认为身份验证成功。否则，则认为失败。

响应处理

• **身份验证响应：** 在评估授权请求后，RADIUS 服务器发送最终响应数据包。反过来，它又发送回 RADIUS 客户端。响应数据包可以包含以下结果之一：
  • **Access-Accept：** 表示身份验证和授权成功。用户被授予访问其请求的网络资源或服务的权限。
  • **Access-Reject：** 表示身份验证或授权失败。用户的访问请求被拒绝，通常会附带拒绝原因。
  • **Access Challenge：** 在某些情况下，服务器可能会向用户显示额外的身份验证要求或提示。Access-Challenge 响应会启动下一个身份验证阶段，要求用户或客户端设备提供额外信息或凭据以完成身份验证过程。
• **客户端处理：** 如果身份验证服务器授予或拒绝对网络的访问，接收响应数据包的 RADIUS 客户端会处理该响应，并根据服务器的决定采取适当的操作。一方面，将授予对共享资源的访问权限（Access-Granted）。如果客户端拒绝访问，通过检查访问拒绝（Deny-Access），将向用户显示错误消息。

授权流程

授权流程包含几个步骤。授权流程的一些步骤如下：

用户授权

• **目的：** 下一步是授权过程，其目的是在用户成功通过身份验证后，为用户在网络内可以访问的特定操作、资源和服务提供授权。
• **属性评估：** RADIUS 服务器在完成身份验证过程后，使用与用户相关的不同属性来验证请求者。其中一些因素包括用户的角色和组成员身份、访问策略、会话时长和带宽。
• **动态授权：** 在某些情况下，授权策略可以在用户会话期间随时动态修改，因为主要条件或事件发生变化。服务器执行此类访问策略的一种方式是实施基于时间的限制，同时考虑 **QoS 策略或基于实时网络状态的动态特权**调整。

服务授权

• **服务特定属性：** RADIUS 属性以这种方式旨在表示服务特定的授权信息。这些特性构建了性能规范，例如支持的协议（例如，PPP、IPsec）、服务类型（例如，Internet、VoIP）、设置的服务质量级别、VLAN 控制和防火墙规则。
• **细粒度控制：** 服务授权确保用户仅被允许与为其工作角色和网络任务发布的那些服务和资源进行交互。它消除了未经授权访问的可能性，从而有助于减少批准资源的利用。

响应处理

• **授权响应：** 根据用户的身份验证要求，RADIUS 服务器将响应数据包发送到 RADIUS 客户端，并暂时存储在那里。
• **访问控制：** 因此，RADIUS 客户端通过执行根据指定访问控制标准施加的访问限制来处理身份验证响应。如果用户被授权访问某些服务或资源的权限，客户端将创建一个通过网络传输特定流量的可能性。一方面，如果授予了特权，客户端将扩展访问权限，并在完成后通知用户或审计访问。另一方面，如果拒绝了特权，客户端将限制访问，并可能通知用户或记录访问尝试。
• **动态策略更新：** 动态授权场景可能导致 RADIUS 服务器在会话期间（在此期间事件和发生的情况可能导致条件发生变化）主动更新用户的授权策略。它通过动态访问控制协议扩展了环境，用户获得了访问级别的请求。
• **反馈机制：** 提供 RADIUS 服务的客户端可以为用户提供反馈，以指示结果和访问状态消息或错误通知。这对于帮助用户理解他们的角色以及可能对他们使用施加任何限制的网络策略至关重要。

记账流程

记账流程包含几个步骤。记账流程的一些步骤如下：

记录用户会话

• **目的：** 记账流程包括在网络活动期间的用户活动条目和记录。账户活动包括审计、计费和监控。
• **会话开始：** 在用户发出会话请求后，RADIUS 客户端会分配一个特殊的 Accounting-Request 数据包，该数据包会立即发送到 RADIUS 服务器。以下数据包启动会话，并包含当前会话信息（例如，用户身份、开始时间、NAS 标识）。
• **会话结束：** 如果用户已结束会话（例如，注销或断开连接），RADIUS 客户端将关闭 Accounting-Request 数据包，该数据包标志着会话的结束。
• **会话时长：** RADIUS 服务器从 Accounting-Request 数据包发送的**注册**和**终止时间戳**推断会话时长。这些数据将附加到其余的会话数据中，这些数据也可以稍后进行审查。

数据收集

• **属性日志记录：** RADIUS 服务器在用户会话期间收集大量的记账参数，以辨别与网络使用和活动相关的相关操作。这些因素可能包括每次会话的交易量、会话时长、服务使用情况、IP 地址以及其他性能/可衡量会话细节。
• **粒度：** 根据网络配置和组织要求，可以以不同的程度进行保存。
• **数据保留：** 实际的记账数据通常以文件或数据库的形式存储在 RADIUS 服务器中。这种能力使管理员能够不仅仅使用数据进行审计、计费和报告目的，还有助于历史数据保留。

响应处理

• **确认：** 当 RADIUS 服务器收到来自 RADIUS 客户端的 Accounting-Request 数据包时，它会通过向客户端发送 Accounting-Response 数据包来响应。该数据包确认收到记账数据并报告记账事务的结果。
• **日志记录确认：** RADIUS 客户端记录 Accounting-Response 数据包，并确认已成功收到服务器的响应。它确保记账数据在客户端和服务器之间准确记录和同步。
• **错误处理：** 在记账流程中发生故障或中断时（例如，网络问题或服务器不可用），RADIUS 客户端可能会尝试重新发送 Accounting-Request 数据包或根据 Accounting-Response 数据包中收到的错误代码采取适当措施。错误处理系统用于维护数据完整性和记账记录的准确性。
• **报告和分析：** RADIUS 服务器捕获的记账数据可用于生成使用统计信息、分析网络模式以及检测异常或可疑活动。利用记账数据，管理员可以深入了解网络使用模式，优化资源分配，并有效地执行使用规定。

RADIUS 的优点

RADIUS 的几个优点如下。RADIUS 的一些主要优点如下：

• **集中式身份验证：** RADIUS 使身份验证过程集中化，因此，组织可以从一个面板管理访问权限。此外，这还统一了用户管理，确保了跨所有用户的一致身份验证策略。
• **可扩展性：** RADIUS 是一种高度可扩展的协议，可以处理大量用户和网络设备的身份验证和授权请求。它可以以最小的性能下降来支持不断增长的网络基础设施。
• **灵活性：** RADIUS 提供多种身份验证方法和协议，使其能够灵活地适应各种网络设置和身份验证要求。它可以与现有的用户数据库和身份验证系统（如 LDAP 和 Active Directory）配合使用。
• **问责制：** RADIUS 记账选项被组织使用，有助于计算和记录网络会话期间发生的用户活动。它使管理员能够跟踪资源使用情况并检测非法访问尝试，从而改进审计、计费和合规性工作。
• **互操作性：** RADIUS 是一种广泛使用的行业标准，得到各种网络设备和软件应用程序的支持。其通用性确保了与各种网络设备的兼容性，并易于集成到异构网络环境中。
• **负载均衡和冗余：** RADIUS 部署可以配置负载均衡和冗余技术，将身份验证请求均匀分配到多个服务器，同时保持高可用性。冗余选项减少了服务停机时间，并提高了容错能力。

局限性和挑战

RADIUS 存在一些局限性。RADIUS 的一些主要局限性如下：

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• **配置复杂性：** 当在包含多个服务器或具有许多复杂身份验证策略的系统中使用 RADIUS 基础设施时，实施和维护的复杂性会增加。管理员可能需要更多的专业 RADIUS 服务器管理技能和背景才能确保系统正常运行。
• **潜在的性能瓶颈：** 在高活动情况下，RADIUS 服务器可能会遇到容量问题，因为在执行身份验证和记账等任务时，处理方面会承受过大的压力。策略的实施不能不经过适当的服务器资源和优化策略，以确保在流量大的环境中达到最大效率。
• **安全风险：** 尽管 RADIUS 具有高安全标准，但它并非免疫于安全威胁，如 MTDMTD 漏洞、DoS 攻击和未经授权的访问尝试。及时评估、咨询和缓解安全威胁对于保护 RADIUS 网络免受漏洞侵害并保持其可靠性至关重要。
• **对高级身份验证方法支持有限：** RADIUS 支持不同的身份验证协议，但它可能无法处理更复杂的身份验证方法（如多因素身份验证和生物识别身份验证）提供的身份验证协议。寻求强大身份验证功能的组织可能希望选择与 RADIUS 系统结合使用其他身份验证服务。
• **合规性挑战：** 在 RADIUS 环境中，尤其是在数据隐私、数据保留和限制访问方面，遵守法规和行业要求（例如，GDPR、HIPAA）可能是一项艰巨的任务。反过来，组织应采取一切必要措施来建立和制定策略和程序，以期妥善履行合规义务。