Công nghệ mạng - Tìm hiểu radius server

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG BÁO CÁO ĐỀ TÀI Môn học: Công nghệ mạng Tìm hiểu Radius Server Giảng viên phụ trách : CH. Nguyễn Việt Hà Nhóm thực hiện: Nguyễn Văn Quốc Bảo 0820005 Nguyễn Quốc Hùng 0820073 Nguyễn Tiến Hoàng 0820061 Trương Quang Thông 0820165 Lớp 08ĐVT1 - Tháng 10/2011 - Quá trình thực hiện đề tài: Mục Lục Giao thức RADIUS Tổng quan về giao thức RADIUS Authentication, Authorization, and Accounting Giao thức Remote Authentication Dial In User Service (RADIUS) được định nghĩa trong RFC 2865 được đưa ra với định nghĩa: Với khả năng cung cấp xác thực tập trung, cấp phép và điều khiển truy cập (Authentication, Authorization, và Access Control – AAA) cho các phiên làm việc với SLIP và PPP Dial-up – như việc cung cấp xác thực của các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) đều dựa trên giao thức này để xác thực người dùng khi họ truy cập Internet. Nó cần thiết trong tất cả các Network Access Server (NAS) để làm việc với danh sách các username và password cho việc cấp phép, RADIUS Access-Request sẽ chuyển các thông tin tới một Authentication Server, thông thường nó là một AAA Server (AAA – Authentication, Authoriztion, và Accounting). Trong kiến trúc cua hệ thống nó tạo ra khả năng tập trung các dữ thông tin của người dùng, các điều kiện truy cập trên một điểm duy nhất (single point), trong khi có khả năng cung cấp cho một hệ thống lớn, cung cấp giải pháp NASs.Khi một user kết nối, NAS sẽ gửi một message dạng RADIUS Access-Request tới máy chủ AAA Server, chuyển các thông tin như username và password, thông qua một port xác định, NAS identify, và một message Authenticator.Sau khi nhận được các thông tin máy chủ AAA sử dụng các gói tin được cung cấp như, NAS identify, và Authenticator thẩm định lại việc NAS đó có được phép gửi các yêu cầu đó không. Nếu có khả năng, máy chủ AAA sẽ tìm kiểm tra thông tin username và password mà người dùng yêu cầu truy cập trong cơ sở dữ lệu. Nếu quá trình kiểm tra là đúng thì nó sẽ mang một thông tin trong Access-Request quyết định quá trình truy cập của user đó là được chấp nhận.Khi quá trình xác thực bắt đầu được sử dụng, máy chủ AAA có thể sẽ trả về một RADIUS Access-Challenge mang một số ngẫu nhiên. NAS sẽ chuyển thông tin đến người dùng từ xa (với ví dụ này sử dụng CHAP). Khi đó người dùng sẽ phải trả lời đúng các yêu cầu xác nhận (trong ví dụ này, đưa ra lời đề nghị mã hoá password), sau đó NAS sẽ chuyển tới máy chủ AAA một message RADIUS Access-Request.Nếu máy chủ AAA sau khi kiểm tra các thông tin của người dùng hoàn toàn thoả mãn sẽ cho phép sử dụng dịch vụ, nó sẽ trả về một message dạng RADIUS Access-Accept. Nếu không thoả mãn máy chủ AAA sẽ trả về một tin RADIUS Access-Reject và NAS sẽ ngắt kết nối với user.Khi một gói tin Access-Accept được nhận và RADIUS Accounting đã được thiết lập, NAS sẽ gửi mộtgói tin RADIUS Accounting-Request (Start) tới máy chủ AAA. Máy chủ sẽ thêm các thông tin vào file Log của nó, với việc NAS sẽ cho phép phiên làm việc với user bắt đầu khi nào, và kết thúc khi nào, RADIUS Accouting làm nhiệm vụ ghi lại quá trình xác thực của user vào hệ thống, khi kết thúc phiên làm việc NAS sẽ gửi một thông tin RADIUS Accounting-Request (stop). RADIUS là một giao thức sử dụng rộng rãi cho phép xác thực tập trung, ủy quyền và kiểm toán truy cập cho mạng. Ban đầu được phát triển cho thiết lập kết nối từ xa. Radius bâu giờ thì hỗ trợ cho máy chủ VPN, các điểm truy cập không dây, chứng thực chuyển mạch internet, truy cập DSL, và các loại truy cập mạng khác. RADIUS được mô tả trong RFC 2865, "Remote Authentication Dial-in User Service (RADIUS), (IETF Draft Standard) and RFC 2866, "RADIUS Accounting" (Informational). Giới thiệu Có 2 loại giao thức RADIUS mô tả về: Giao thức RADIUS 1: Xác nhận quyền (authentication), phân quyền (authorization), thông tin cấu hình giữa máy chủ quản lý truy cập (NAS-Network Access Server) mà có các yêu cầu cần xác nhận và máy chủ xác nhận quyền dùng chung (Shared Authentication Server). Giao thức RADIUS 2: Thông tin về tài khoảng giữa NAS và máy chủ quản lý tài khoản dùng chung. Tính chất của RADIUS RADIUS thực ra là một giao dịch được xây dựng trên giao thức có các tính chất chính như sau: Nếu như yêu cầu (request) gởi tới máy chủ xác nhận quyền sơ cấp (primary authentication server) thất bại, thì yêu cầu này phải được gửi tới máy chủ sơ cấp (secondary server). Để thực hiện yêu cầu này, một bản sao yêu cầu phải được lưu trên lớp transport để cho phép việc truyền luân phiên. Điều này có nghĩa là phải có timers cho việc truyền lại (retransmission). Các đòi hỏi về thời gian của RADIUS rất khác biệt so với TCP. Một mặt, RADIUS không yêu cầu “câu trả lời” (responsive) về việc dò tìm dữ liệu bị mất. User sẵn sang chờ trong nhiều giây để cho việc xác nhận quyền được hoàn thành. Việc truyền lại thường xảy ra đối với các TCP dựa trên thời gian truyền nhận trung bình không cần thiết nữa, kể cả thời gian hao tổn cho việc nhận biết phản hồi về. Mặt khác, user không thể chờ đợi quá lâu trong nhiều phút cho việc xác nhận quyền. Việc phải chờ đợi quá lâu là không hữu ích. Việc sử dụng luân phiên nhanh chóng các server sẽ cho phép user truy cập được vào mạng trước khi họ bỏ cuộc. Trạng thái rất tự do của RADIUS đã đơn giản hóa việc sử dụng UDP. Các client và server có thể đăng ký vào hoặc ra khỏi mạng. Hệ thống bị khởi động lại vì một lý do nào đó, như: Nguồn điện bị mất…Các sự kiện bất thường này nói chung sẽ không gây nguy hiểm nếu như có những timeout tốt và xác định được các cầu nối TCP đã bị đứt. Tuy nhiên UDP hoàn toàn bỏ qua các sự cố đặt biệt này; Các client và server có thể một “ chuyến vận chuyển dữ liệu” UDP ngay lập tức và để nó tự nhiên truyền trên mạng với các sự kiện có thể có. UDP đơn giản hóa việc thực hiện server. Ở những phiên bản trước, server được thực hiện đơn luồng (single thread), có nghĩa là mỗi lúc chỉ có một yêu cầu được nhận, xử lí và trả về. Điều này không thể quản lý được trong môi trường kỹ thuật an toàn quay vòng (back-end security mechanism) dùng thời gian thực (real-time). Hàng đợi yêu cầu của server sẽ bị đầy, và trong một môi trường có hàng trăm người được yêu cầu xác nhận quyền trong mỗi phút, thời gian quay vòng của yêu cầu sẽ lớn hơn rất nhiều so với thời gian mà user chờ đợi. Do vậy, giải pháp được chọn là thực hiện server chế độ đa luồng (multu-thread) với UDP. Những quá trình xử lý độc lập sẽ được sinh ra trên server tương ứng với mỗi yêu cầu và những quá trình này sẽ trả lời trực tiếp với các NAS khách hàng bằng gói UDP tới lớp truyền dẫn chính của client. Giao thức RADIUS 1 Cơ chế hoạt động Khi một client được cấu hình để sử dụng RADIUS, thì bất kỳ user nào của client đều giới thiệu những thông tin xác nhận quyền với client. Đó có thể là dấu nhắc lệnh đăng ký vào mạng yêu cầu user nhập username và password vào. User có thể lựa chọn việc sử dụng protocol thích hợp để thực hiện giới thiệu những thông tin này các gói dữ liệu chẳng hạn như PPP. Mỗi client nhận được thông tin như vậy, nó có thể chọn dùng RADIUS để xác nhận quyền. Client sẽ tạo ra một “yêu cầu truy cập” (access request) chứa các thuộc tính như trên: mật khẩu của user, ID của client và ID port mà user này sẽ truy cập vào. Mật khẩu khi nhập vào sẽ được ẩn (Mã hóa RSA hoặc MD5). “Yêu cầu truy cập” (access request) sẽ được gửi cho RADIUS thông qua mạng. Nếu không trả lời trong một khoảng thời gian qui ước thì yêu cầu sẽ được gửi lại. Client có thể chuyển (forward) yêu cầu cho các server dự phòng trong trường hợp server chính bị tắt hoặc hư hỏng hoặc hoạt động theo kiểu round-bin. Mỗi khi RADIUS server nhận được yêu cầu, nó sẽ xác nhận client gửi. Những yêu cầu từ các client nào không chia sẽ thông tin bảo mật với RADIUS sẽ không được xác nhận và trả lời. Nếu client là hợp lệ, RADIUS server sẽ tìm kiếm trong cơ sở dữ liệu (CSDL) user có cùng tên trong yêu cầu. Chỉ mục của user trong CSDL sẽ chứa danh sách các đòi hỏi cần thiết cho phép user truy cập vào mạng. RADIUS luôn luôn xác nhận mật khẩu của user và có thể cả ID của client và ID port mà user được phép truy cập. RADIUS server có thể yêu cầu các server khác xác nhận yêu cầu. Lúc đó RADIUS đóng vai trò của một client. Nếu bất cứ điều kiện nào không thỏa mãn, RADIUS server sẽ gửi một trả lời ‘từ chối truy cập” (access reject) biểu thị rằng yêu cầu của user là không hợp lệ. Server có thể kèm theo một thông báo dạng văn bản (text massage) trong access-reject để client có thể hiển thị cho user. Không có một thuộc tính nào khác được phép chứa trong access-reject. Nếu tất cả các điều kiện đều thỏa mãn và RADIUS server muốn đưa ra một yêu cầu đòi hỏi user phải trả lời, thì RADIUS sẽ gửi một trả lời “đòi hỏi truy cập” (access-challenge), nó có thể dưới dạng một thông báo dạng văn bản được hiển thị cho user bởi client hoặc là một thuộc tính trạng thái (state attribute). Client sẽ nhận access-challenge, và nếu nó được trang bị challenge/ response, nó sẽ hiển thị thông báo nhắc nhở user trả lời yêu cầu. Sau đó client sẽ gửi lại (re-submit) “yêu cầu truy cập” (original access-request) vơi một số hiệu yêu cầu (request ID) mới, nhưng thuộc tính usename-password được lấy từ thông tin vừa mới nập vào, và kèm luôn cả thuộc tính trạng thái từ access-challenge. RADIUS server có thể trả lời một access-request bằng một access-accept, access-reject hoặc một access-challenge khác. Nếu cuối cùng tất cả các điều kiện trên được thỏa mãn, thì danh sách các giá trị cấu hình cho user được đặt vào trả lời “access-accept”. Các giá trị này bao gồm kiểu của dịch vụ (SLIP, PPP, Login..) và các giá trị cần thiết để cấp phát dịch vụ này. Ví dụ như đối với SLIP hay PPP, các giá trị này có thể là địa chỉ IP, subnet mask, MTU, phương pháp nén và số hiệu lọc gói. ở chế độ ký tự (character mode), các giá trị này có thể là giao thức và tên máy chủ. Dạng gói của packet Một cách chính xác, một gói RADIUS được bao bọc trong trường dữ liệu của gói UDP, và trường địa chỉ đích có số hiệu cổng là 1812. Khi gói trả lời được tạo ra, số hiệu cổng của địa chỉ nguồn và đích được bảo lưu. Một gói dữ liệu của RADIUS được xác định như sau (các trường được gửi đi từ trái sang phải). Hình 41 Packet Format Code: Code field là một octet, và xác định kiểu gói của RADIUS. Khi một gói có mã không hợp lệ sẽ không được xác nhận RADIUS code (decimal) được chỉ định như sau: 1 Access-Request 2 Access-Accept 3 Access-Reject 4 Accounting-Request 5 Accounting-Response 11 Access-Challenge 12 Status-Server (experimental) 13 Status-Client (experimental) 255 Reserved Mã số 4 và số 4 được che đậy trong tài liệu RADIUS accouting [5]. Mã số 12 và 13 là dành riêng cho việc có thể sử dụng, nhưng nó không được đề cập ở đây. Identifier (Trường định danh ) Indentifier field là một octet, và phù hợp với việc hỗ trợ yêu cầu và trả lời. Các máy chủ RADIUS có thể phát hiện một yêu cầu trùng lặp, nếu có các client có cùng một địa chỉ IP nguồn và UDP port và định danh trong một thời gian ngắn. Length Length field là hai octet, nó bao gồm các code field, indentifier, length, authentication, và trường thuộc tính (attribute field). Những byte nằm ngoài khoảng qui định bởi length sẽ được coi là những byte thừa, và sẽ bị bỏ qua khi nhận. Nếu gói ngắn hơn giá trị trường length, nó sẽ không được xác nhận và trả lời. Giá trị nhỏ nhất của trường length là 20 và giá trị lớn nhất là 4096. Authenticator Trường authenticator là 16 octet. Octet lớn nhất được truyền đi đầu tiên. Giá trị này được sử dụng để xác nhận các trả lời từ RADIUS server và được sử dụng trong thuật toán ẩn mật khẩu. Request Authenticator: Trong các gói access-request, giá trị của trường xác nhận (authenticator field) là một số ngẫu nhiên 16 byte được gọi là bộ xác nhận yêu cầu (request authenticator). Giá trị này không thể dự đoán trước và duy nhất trong suốt thời gian sống của “thông tin bí mật” (mật khẩu dùng chung giữa client và RADIUS server); Vì nếu có sự lặp lại của giá trị này có nghĩa là một attacker có thể trả lời câu hỏi này không cần sự xác nhận của RADIUS server. Do đó, bộ xác nhận yêu cầu nên có giá trị toàn cục và duy nhất theo thời gian. Mặc dù, giao thức RADIUS không có khả năng ngăn chặn sự nghe lé phiên xác thực qua đường dây, nhưng việc sinh ra các giá trị không thể đoán trước được cho bộ xác nhận yêu cầu có thể hạn chế rất nhiều sự kiện này. NAS và RADIUS server chia sẽ ‘thông tin bí mật’. Thông tin bí mật chung này có được sau khi giá trị của “bộ xác nhận yêu cầu” được thuật toán MD5 băm để tạo ra giá trị 16 byte. Giá trị này được XOR với mật khẩu mà user nhập vào, kết quả sẽ được đặt vào thuộc tính user-password trong gói access-accept. Response authenticator: Giá trị của trường xác nhận (authenticator field value) trong các gói access-request, access-reject, access-challenge được coi là bộ xác nhận trả lời (response authenticator). Giá trị này được tính bởi băm MD5 chuỗi các byte của code field, indentifier, length, xác nhận của gói access-request, và cộng thêm các thuộc tính trả lời và thông tin bí mật dùng chung ResponseAuth = MD5(Code+ID+Length+RequestAuth+Attributes+Secret) where + denotes concatenation. Administrative Note Thông tin bí mật (chia sẽ password giữa client và RADIUS server) nên ít nhất là lớn và phứt tạp đó là cách lựa chọn mật khẩu tốt. Mức ưu tiên có thể chấp nhận được ít nhất là 16 octet. Điều này để đảm bảo phạm vi đủ lớn cho việc cung cấp các cơ chế bảo mật chống lại các cuộc tấn công tìm kiếm. Packet type (kiểu packet) Packet type được xác định bởi code field chiếm byte đầu tiên của gói RADIUS. Access-Request Gói access-request được gửi tới RADIUS server. Nó chuyên chở thông tin dùng để xác định xem user có được phép truy cập vào NAS và các dịch vụ được chỉ định hay không. Code field của gói phải có giá trị 1. Gói access-request phải chứa các thuộc tính user-name, user-password hoặc CHAP-password, và có thể chứa các thuộc tính NAS-IP-Address, NAS-Indentifier, NAS-PORT, NAS-PORT-TYPE. Trường indentifier phải được thay đổi khi nội dung của trường thuộc tính bị thay đổi khi nội dung của trường thuộc tính bị thay đổi hoặc là đã nhận được trả lời hợp lệ cho yêu cầu trước đó. Trong trường hợp phải gửi lại gói, trường indentifier không đượ thay đổi. Hình 42 Access-request Packet Format Access-accept Gói access-accept đưcọ gởi trả bởi RADIUS server khi tất cả các giá trị thuộc tính của gói access-request. Nó cung cấp thông tin cấu hình cần thiết để cấp phát các dịch vụ cho user. Trường code phải có giá trị 2. Gói access-accept nhận được ở NAS phải có trường danh hiệu trùng khớp với access-request tương ứng đã gởi trước đó và phải có xác nhận (response authenticator) phù hợp với thông tin bí mật dùng chung. Hình 43 Access-accept Packet Format Access-reject Gói access-reject được gởi trả từ RADIUS server khi có giá trị thuộc tính không được thỏa. Trường code của mã phải có giá trị 3. Gói có thể chứa 1 hoặc nhiều thuộc tính reply-message với một thông báo dạng văn bản mà NAS sẽ hiển thị nó với user. Trường indentifier của gói access-reject chính là bản sao của gói access-request tương ứng. Hình 44 Access-reject packet format Access-challenge Gói access-challenge được RADIUS server gửi đến user đòi hỏi thêm thông tin cần thiết mà user phải trả lời. Trường code của gói phải có giá trị 11. Gói có thể chứa 1 hoặc nhiều thuộc tính reply-message và có thể có 1 thuộc tính state. Các thuộc tính khác không được xuất hiện trong gói access-chanllenge. Trường indentifier của gói access-challenge phải trùng khớp với gói access-request tương ứng đã gửi đi trước đó và phải có trường xác nhận (authenticator field) phù hợp với thông tin bí mật dùng chung. Nếu NAS không được trang bị challenge/ response thì gói access-challenge nhận được sẽ coi như gói access-reject. Nếu NAS được trang bị chức năng challenge/ response và gói access-challenge nhận được là hợp lệ thì NAS sẽ hiển thị thông báo và yêu cầu user trả lời thông tin mà RADIUS server yêu cầu. Sau đó NAS sẽ gửi gói access-request gốc nhưng với danh hiệu yêu cầu (request ID) và xác nhận yêu cầu (request authenticator) mới, đồng thời thuộc tính user-password cũng được thay thế bởi thông tin trả lời của user (đã được mã hóa) và có thể bao gồm cả thuộc tính state từ gói access-challenge. Hình 45 Access-challenge packet format Attributes (các thuộc tính) Các thuộc tính của RADIUS, chứa trong các gói yêu cầu/ trả lời, mang thông tin xác thực quyền, phân quyền, cấu hình cần thiết để cấp phát các dịch vụ cho user. Giá trị các trường length của gói RADIUS sẽ qui định điểm kết thúc của các thuộc tính trong gói. Dạng của thuộc tính như sau: Hình 46 Attributes type Type Mỗi trường type là một octet, giá trị từ 192-223 là dành riêng cho nghiên cứu, giá trị từ 224-240 là dành cho việc thực hiện cụ thể, 241-255 là dành riêng và không nên sử dụng. RADIUS server có thể bỏ qua các thuộc tính với một loại không rõ. RADIUS client có thể bỏ qua các thuộc tính với một loại không rõ. Điều này quan tâm đặc tả các giá trị sau: 1 User-Name 2 User-Password 3 CHAP-Password 4 NAS-IP-Address 5 NAS-Port 6 Service-Type 7 Framed-Protocol 8 Framed-IP-Address 9 Framed-IP-Netmask 10 Framed-Routing 11 Filter-Id 12 Framed-MTU 13 Framed-Compression 14 Login-IP-Host 15 Login-Service 16 Login-TCP-Port 17 (unassigned) 18 Reply-Message 19 Callback-Number 20 Callback-Id 21 (unassigned) 22 Framed-Route 23 Framed-IPX-Network 24 State 25 Class 26 Vendor-Specific 27 Session-Timeout 28 Idle-Timeout 29 Termination-Action 30 Called-Station-Id 31 Calling-Station-Id 32 NAS-Identifier 33 Proxy-State 34 Login-LAT-Service 35 Login-LAT-Node 36 Login-LAT-Group 37 Framed-AppleTalk-Link 38 Framed-AppleTalk-Network 39 Framed-AppleTalk-Zone 40-59 (reserved for accounting) 60 CHAP-Challenge 61 NAS-Port-Type 62 Port-Limit 63 Login-LAT-Port Length (trường độ dài) Biểu thị độ dài của thuộc tính cho các trường kiểu, length và value. Nếu thuộc tính trong gói access-request có trường độ dài không hợp lệ thì RADIUS server sẽ trả về gói access-reject. Nếu thuộc tính trong gói access-reject, access-accept, access-challenge có trường độ dài không hợp lệ thì NAS client sẽ xem như là gói access-reject hoặc là không xác nhận và trả lời. Value (trường giá trị) Dạng và chiều dài của trường giá trị được xác định bởi trường kiểu (type field) và trường độ dài (length field). Có 4 loại dữ liệu cho trường giá trị như sau: Text 1-253 octets containing UTF-8 encoded 10646 [7] characters. Text of length zero (0) MUST NOT be sent; omit the entire attribute instead. String 1-253 octets containing binary data (values 0 through 255 decimal, inclusive). Strings of length zero (0) MUST NOT be sent; omit the entire attribute instead. Address 32 bit value, most significant octet first. Integer 32 bit unsigned value, most significant octet first. Time 32 bit unsigned value, most significant octet first -- seconds since 00:00:00 UTC, January 1, 1970. The standard Attributes do not use this data type but it is presented here for possible use in future attributes. Giao thức RADIUS 2 Cơ chế hoạt động Khi client được cài đặt để sử dụng RADIUS Accouting, thì lúc bắt đầu cấp phát dịch vụ client sẽ sinh ra một gói “bắt đầu cấp phát tài khoản” mô tả kiểu của dịch vụ sẽ được cấp phát và user sẽ được cấp phát dịch vụ đó; sau đó gửi gói này đến RADIUS accouting server mà tới lượt nó sẽ gửi lại một thông báo nhận biết là gói đã được nhận. Lúc kết thúc cấp phát dịch vụ client sẽ sinh ra một gói “kết thúc cấp phát tài khoản” mô tả kiểu dịch đã được cấp phát và các thông tin thống kê có thể lọc dựa như thời gian trôi qau, các byte nhập/ xuất, các gói nhập/xuất; sau đó gửi gói này đến RADIUS accouting server mà tới lượt nó sẽ gửi lại một thông báo nhận biết là gói đã nhận được. “Yêu cầu cấp phát tài khoản” (accouting-request) của hai loại start và stop được gửi cho RADIUS accouting server qua mạng. thường thì client sẽ tiếp tục cố gắ