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淺析IEEE 802.1x及其客戶端軟件
【摘要】針對無線局域網(wǎng)有多種認證方法可以應用,IEEE 802.1x標準就是其中的一種,它是一種基于端口的訪問控制協(xié)議,包括三部分:客戶端、訪問點和認證服務器。本文側(cè)重于客戶端,對現(xiàn)有的IEEE 802.1x的客戶端軟件進行了描述、比較和分析。
【關(guān)鍵詞】IEEE 802.1x;客戶端;認證
1. IEEE 802.1x
隨著IEEE 802.11無線局域網(wǎng)的迅速發(fā)展,通過應用無線通訊技術(shù),公司和個人都獲益匪淺。公司們降低了布線的成本,并且為他們的員工提供了極大的便利。普通用戶通過使用筆記本電腦或者個人數(shù)字助理(PDA),通過無線局域網(wǎng),可以在舒適的環(huán)境中方便的享受各種網(wǎng)絡服務。
當一個用戶試圖訪問IEEE 802.11網(wǎng)絡的時候,一個常見的安全特性就是在提供給用戶的設備任何服務之前,需要對用戶的無線設備進行認證。目前針對無線局域網(wǎng)有多種認證方法,本文側(cè)重研究IEEE 802.1x標準。
什么是IEEE 802.1x? 根據(jù)802.1X-2004標準,對IEEE 802.1x的描述如下:
它是一種基于端口的網(wǎng)絡訪問控制,利用IEEE 802局域網(wǎng)架構(gòu)的特性,為具有點對點連接特性的從屬于局域網(wǎng)端口的設備提供一種認證和授權(quán)的方法。如果對設備的認證和授權(quán)失敗,則阻止設備訪問。這里的端口指的是從屬于局域網(wǎng)架構(gòu)的單個節(jié)點。" 【1】
由此可見,IEEE 802.1x為通過IEEE 802局域網(wǎng)和無線局域網(wǎng)進行互聯(lián)的設備提供了一致的認證和授權(quán)機制。通常來說,IEEE 802.1x包含三個實體【1】: 客戶端、認證端、認證服務器。
客戶端是一個實體,通常是某個點對點網(wǎng)絡的一端,并尋求被鏈路另一端的認證端認證。有許多名稱經(jīng)常被用來描述這個實體,例如"用戶","客戶端","認證點"。在本文中我們用"客戶端"來描述這個實體。
認證端是一個實體,位于點對點網(wǎng)絡的另一端,負責對連接到鏈路另一端的實體進行認證。因此認證端控制著客戶端的網(wǎng)絡訪問。
認證服務器為認證端提供認證服務,這個服務決定,在客戶端向認證服務器出示自己的身份以后,是否能夠獲得訪問認證端所在系統(tǒng)提供服務的授權(quán)。因此認證服務器的職責是做授權(quán)決定,而認證端的職責是執(zhí)行這個決定。
盡管我們主要關(guān)注的是應用802.1x到無線局域網(wǎng)領(lǐng)域,從802.1x的定義我們可以看出,802.1x最初的開發(fā)是應用到有線局域網(wǎng)和使用點對點協(xié)議的撥號連接,防止一些人將網(wǎng)線接到墻上就可以獲得網(wǎng)絡連接除非他們獲得授權(quán)。在一個撥號的點對點協(xié)議的情況下,三個實體的關(guān)系如圖1所示。
如圖1所示,客戶端希望通過連接網(wǎng)絡訪問服務器訪問網(wǎng)絡,我們首先假定一開始客戶端沒有訪問網(wǎng)絡的權(quán)限,因此網(wǎng)絡訪問服務器(NAS)一開始阻止客戶端訪問網(wǎng)絡。網(wǎng)絡訪問服務器沒有權(quán)利決定是否讓客戶端訪問網(wǎng)絡。而這個決定基于認證數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù),由認證服務器決定。因此,網(wǎng)絡訪問服務器中的認證端在將開關(guān)的狀態(tài)變?yōu)殚]合之前(也就是授予客戶端訪問網(wǎng)絡的權(quán)限),需要和認證服務器進行溝通。只有客戶端被認證服務器成功認證之后,網(wǎng)絡訪問服務器才閉合開關(guān)允許客戶端訪問網(wǎng)絡。
當應用IEEE 802.1x到無線局域網(wǎng)領(lǐng)域,訪問點(AP)取代了網(wǎng)絡訪問服務器,無線鏈路取代了物理連接,客戶端和AP之間的無線通訊基于可擴展認證協(xié)議(EAP)或者更精確說基于局域網(wǎng)的可擴展認證協(xié)議。在無線局域網(wǎng)中三個實體的關(guān)系如圖2所示。
在圖2中,無線設備,例如一個PDA或者一個筆記本電腦,是一個想要訪問網(wǎng)絡的客戶端。為了得到授權(quán),他必須回應認證端的數(shù)據(jù)請求。注意認證端不單單是訪問點,但是他可以是訪問點的一個組成部分。在圖2中,認證端包含在訪問點之內(nèi),但是他也可以由其它的設備來實現(xiàn)。在有線局域網(wǎng)的情況下,一旦認證服務器認證了客戶端,認證端將允許客戶端訪問網(wǎng)絡,來自被認證客戶端的所有數(shù)據(jù)包可以通過(邏輯端口)開關(guān)。
基于可擴展認證協(xié)議,IEEE 802.1x為無線局域網(wǎng)提供了許多認證機制。其中的一些認證機制如下【2】:
"可擴展認證協(xié)議-消息摘要5 (EAP-MD5)【3】
"基于證書的方法例如可擴展認證協(xié)議-傳輸層安全(EAP-TLS)【4】
"可擴展認證協(xié)議-隧道模式 傳輸層安全(EAP-TTLS)【5】
"輕型可擴展認證協(xié)議 (LEAP)
"基于智能卡的方法例如可擴展認證協(xié)議-用戶辨別模式(EAP-SIM)
"基于密碼的方法例如可擴展認證協(xié)議-一次性密碼(EAP-OTP)
"受保護的可擴展認證協(xié)議(PEAP)【6】
2. 什么是客戶端
術(shù)語客戶端是IEEE 802.1x標準中一個基本的概念。一般說來,客戶端是一個尋求被認證端認證的實體?？蛻舳丝梢酝ㄟ^點對點協(xié)議,IEEE 802.3,或者IEEE 802.11鏈路連接到認證端。而在實際應用當中,客戶端是由操作系統(tǒng)廠商或者第三方廠商開發(fā)的軟件,安裝在終端用戶的計算機上。例如微軟為Windows XP, ME, 甚至更早期的版本提供了客戶端。此外,還有一些802.1x的客戶端軟件,其中一些是商用的,而另外的一些可以免費獲得,其中有一些甚至是開源產(chǎn)品,源代碼是公開的。一些研究網(wǎng)絡安全技術(shù)的公司已經(jīng)相互合作,建立了OpenSEA聯(lián)盟來開發(fā)開源的802.1x客戶端軟件【7】。接下來我們將描述比較和分析現(xiàn)有的IEEE 802.1x客戶端軟件。
3. 現(xiàn)有的IEEE 802.1x客戶端軟件
"思科安全服務客戶端
思科安全服務客戶端(前身是Meetinghouse數(shù)據(jù)通信公司出品的AEGIS SecureConnect【8】)為訪問有線和無線網(wǎng)絡提供了802.1x的客戶端認證。它支持多種操作系統(tǒng),包括:Windows,Linux, 和MacOS。它也支持多種EAP認證方法包括MD5, TLS, TTLS和LEAP。除此之外,做為思科聯(lián)合無線網(wǎng)絡的一部分,安全服務客戶端具備以下優(yōu)點【9】:
(1)簡化了有線網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡的管理
(2)改善了網(wǎng)絡安全
(3)降低了網(wǎng)絡運營的總成本
"Juniper Network Odyssey訪問客戶端
Funk軟件的兩個著名產(chǎn)品是Odyssey訪問客戶端和Steel-Belted Radius【10】。Odessey訪問客戶端是一個適用于有線網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡的802.1x 客戶端。Steel-Belted Radius是一個認證服務器【11】。但是Funk軟件被Juniper網(wǎng)絡收購了, Juniper網(wǎng)絡的Odessey訪問客戶端是一個企業(yè)級的802.1x 客戶端,并且很好的支持無線局域網(wǎng)的安全協(xié)議【12】。它可以應用與Windows 98/ME/2000/XP, 并且它支持MD5和LEAP EAP認證方法。Juniper具有以下優(yōu)點【13】:
(1)它是一個安全的802.1x客戶端可用于企業(yè)和政府機構(gòu)等。
(2)它使用WPA2協(xié)議來保護無線鏈路上用戶的身份和網(wǎng)絡數(shù)據(jù)。
(3)它降低了企業(yè)的成本。
"微軟802.1x客戶端
微軟Windows 2000,Windows XP, and Windows Server 2003家族為IEEE 802.1x 客戶端提供了嵌入的支持。微軟的客戶端支持MD5和TLS EAP認證方法。
以上介紹了最流行的商用的802.1x 客戶端軟件。下面介紹一些開源的和免費的客戶端軟件。主要有三種開源的軟件:XSupplicant【13】, wpa_supplicant【14】, 和Wire1x【15】. XSupplicant和wpa_supplicant主要使用在像Unix,Linux這樣的操作系統(tǒng)上。而Wire1x是為各種各樣的Windows平臺而設計的。關(guān)于這三種客戶端軟件的詳細介紹如下:
"XSupplicant
XSupplicant是Open1X 項目的產(chǎn)物。Open1X 項目的目標是開發(fā)IEEE 802.1x協(xié)議的開源實現(xiàn),項目側(cè)重于客戶端和認證端的開發(fā)。XSupplicant是一個802.1x的實現(xiàn)可以用于有線局域網(wǎng)和無線局域網(wǎng)。XSupplicant使用了模塊式架構(gòu),這樣新的認證方法可以很容易的被添加。而且新的安全機制可以被集成到原有的系統(tǒng)中。最新版本的XSupplicant支持Linux/BSD和蘋果計算機的Mac OS, 并且擁有圖形用戶界面。
XSupplicant支持以下EAP認證方法:EAP-MD5, LEAP, EAP-MSCHAPv2,EAP-AKA,EAP-SIM,EAP-TLS,EAP-TTLS, EAP-OTP, EAP-PEAP (v0和v1)。
基于存在的XSupplicant,六個網(wǎng)絡和安全技術(shù)公司(Extreme Networks, Identity Engines, Infoblox, Symantec Corporation, TippingPoint, and Trapeze Networks) 建立了一個名為OpenSEA聯(lián)盟的組織用來從事開源802.1x客戶端的開發(fā)。這個聯(lián)盟的目標是開發(fā)一個開源的802.1x客戶端,不僅具備XSupplicant的優(yōu)點,而且拓展了它的功能支持其它平臺。
"Wpa_supplicant
Wpa_supplicant是一個免費的IEEE 802.1x客戶端軟件,支持多種操作系統(tǒng),包括:Linux,BSD, 蘋果計算機的Mac OS, 以及微軟的Windows操作系統(tǒng)。它同時支持(無線受保護訪問)WPA和WPA2(IEEE 802.11i / RSN)。Wpa_supplicant被設計成在后臺運行來控制無線連接。同時擁有圖形用戶界面和命令行界面來監(jiān)聽運行的客戶端。通過這些用戶界面,用戶可以看到所有可得到的網(wǎng)絡。Wpa_supplicant支持以下的WPA/IEEE 802.11i 特性:
"WPA 和全部的 IEEE 802.11i/RSN/WPA2
"WPA 和EAP (例如RADIUS認證服務器)
"CCMP, TKIP, WEP的密鑰管理
"WPA-PSK 和WPA2-PSK (預先共享密鑰)
Wpa_supplicant也支持很多EAP認證方法,包括EAP-AKA, EAP-SIM, EAP-PSK, EAP-FAST, EAP-PAX, EAP-SAKE, EAP-IKEv2,EAP-TLS, EAP-TTLS, EAP-PEAP(PEAPv0和PEAPv1),LEAP(需要特殊的驅(qū)動支持)。
"WIRE1X
WIRE1X是另一個開源實現(xiàn)的IEEE 802.1x客戶端軟件,由臺灣國立清華大學無線網(wǎng)絡研究及工程實驗室開發(fā)。盡管WIRE1X的實現(xiàn)基于Open1x,這個客戶端是設計用來在不同的微軟Windows操作系統(tǒng)下運行。和微軟自帶的IEEE 802.1x 客戶端軟件相比,用戶可以更加方便安全的訪問網(wǎng)絡。目前,WIRE1X支持Windows Vista,Windows XP, Windows 2000, Windows ME, and Windows 98,支持的EAP認證方法包括AKA, MD5, SIM, TLS, TTLS, PEAP, MSCHAPv2。
和微軟的客戶端軟件相比,WIRE1X支持更多的EAP認證方法。此外,WIRE1X的用戶界面友好,使用方便,用戶可以很容易地完成安裝和配置。因此,WIRE1X比微軟的客戶端軟件更加實用,應用的更加廣泛。
4. 結(jié)論
本文對IEEE 802.1x標準進行了詳細的介紹,側(cè)重于客戶端部分,闡釋了客戶端的定義和作用,對現(xiàn)有的客戶端軟件進行了比較和分析。對于一般用戶來說,開源免費的客戶端軟件無疑是一個不錯的選擇,用戶可根據(jù)自己的使用習慣選擇不同的客戶端軟件。
【參考文獻】
[1] IEEE, "IEEE Standards for Local and Metropolitan Area Networks: Standard for
Port Based Network Access Control", IEEE Std 802.1x-2004, October 2004, available at:
[2] 王裕平, 劉義文, 陳志成. "WIRE1x的設計與實現(xiàn)", 臺灣國立清華大學,availableat:wire.cs.nthu.edu.tw/wire1x/TANET03.pdf.
[3] W. Simpson, "PPP Challenge Handshake Authentication Protocol (CHAP)", RFC 1994, August 1996, available at:
[4] B. Aboba and D. Simon, "PPP EAP TLS Authentication Protocol", RFC 2716, October 1999, available at:
[5] Paul Funk, "EAP Tunneled TLS Authentication Protocol (EAP-TTLS)", March2002, available at:
[6] H. Andersson, S. Josefsson, G. Zorn, and B. Aboba, "Protected Extensible Authentication Protocol (PEAP) ", Internet Draft, October 2001, available at:
[7] OpenSEA Alliance Formed by Leading Vendors to Develop and Distribute Open Source 802.1X Supplicant, available at:
[8] AEGIS (network), available at:
[9] Cisco Systems Completes Acquisition of Meetinghouse Data Communications,availableat:
[10] Juniper Networks Odyssey Access Client, available at:
[11] Sean Michael Kerner, "Network Access Heats Up With 802.1x Funk", July 2006, available at:
[12] Juniper Networks Completes Acquisition of Funk Software, available at:
[13] IEEE 802.1x Open Source Implementation, available at:
[14] Linux WPA/WPA2/IEEE 802.1X Supplicant, available at:
[15] Wire1x, available at:
作者簡介:
張恒�(1981.10--),男,山東煙臺,瑞典皇家理工大學 信息與通信技術(shù)學院,已獲理學碩士(網(wǎng)絡工程專業(yè))在讀媒體管理碩士研究生,研究方向: 信息技術(shù)
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