身份认证——802.1x认证和MAC认证讲解

目录

802.1x基础

EAP（Extensible Authentication Protocol）可扩展认证协议

EAPoL（EAP over LAN）局域网可扩展认证协议

802.1x体系架构

受控端口的受控方式

802.1x认证

802.1x认证触发方式

客户端退出认证

802.1x认证方式

MAC认证

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802.1x基础

802.1x认证又称为EAPOE（Extensible Authentication Protocol Over Ethernet）认证

802.1x是一种基于端口的网络访问控制（NAC）协议，在接入设备的端口验证用户身份并控制其访问权限

802.1x协议使用EAP协议来完成身份验证，通过EAPoL在局域网传输EAP消息

EAP（Extensible Authentication Protocol）可扩展认证协议

EAP只是一个身份验证框架，可以承载携带多种认证协议（类似于IPSec），用于传输身份验证消息；802.1x与EAP结合，实现更好的扩展性和适应性，实现了对传统PPP认证架构的兼容

注意

1. 802.1x是二层协议（不是纯粹的二层），不需要到达三层，所以对接入设备的整体性能要求不高
2. EAP协议本身并不涉及身份验证方法的实现，只是提供了一个通用框架，使得各种不同的身份验证方法都可以在其上实现
3. EAP报文可以通过配置二层透传的方式进行传输（使得接入设备不处理EAP报文）

EAP体系架构

EAP支持TLS、MD5、PEAP等认证方式，可以用于802.1x认证、VPN客户端等

每种认证方式都定义了不同的认证过程和报文格式

PAP/CHAP认证方式

PPP协议讲解（PPP连接状态、CHAP/PAP认证、PPP报文）-CSDN博客

PEAP认证方式  受保护的可扩展身份验证协议
1、PEAP本身不指定认证方法，仅仅只是在请求方和认证服务器之间建立TLS加密通道
2、在TLS加密通道的基础上使用EAP的其它认证方法（例如EAP-MD5、EAP-MS-CHAPv2等）
3、PEAP一般用于无线场景，采用PEAP EAP-MS-CHAPv2认证方式（CHAPv2为双向认证，CHAP为单向认证）注意事项：此方式需要认证服务器申请数字证书作为自己的身份校验凭证

请求方安装CA根证书来校验服务器身份的合法性；服务器通过基于密码的EAP-MS-CHAPv2认证方法验证请求方的身份合法性

EAP分为两个阶段

认证阶段（本文只讲解认证阶段）

客户端和服务器之间交换身份验证信息来验证客户端的身份

根据交互的EAP报文选择认证方式

密钥生成阶段

客户端和服务器使用共享密钥加密数据传输

EAP报文

Code 表示EAP数据报文的类型

 1表示请求报文（EAP-Request）    

 2表示响应报文（EAP-Response）  

 3表示成功报文（EAP-Success）

 4表示失败报文（EAP-Failure）

Identifier 唯一标识符

 用来匹配Request和Respinse（请求所对应的响应包 ID值一致）

Length 报文长度

 表示EAP数据包的长度（包括Code、ID、Length、Data各字段）

 超出Length范围的字节视为填充字段，忽略

Data 包含EAP报文的相关信息

 Code为1或2的时候才会有Data字段（只有EAP请求和EAP响应会携带DATA信息）

 Code为3或4的时候不会有Data字段

  不同的Type表示不同的含义，包含不同的内容

EAPoL（EAP over LANs）局域网可扩展认证协议

为了使得EAP报文可以直接承载于LAN网络等其它网络环境中，802.1x定义了一种报文封装格式EAPoL；EAPoL是802.1x使用的数据链路层协议，通过EAPoL来封装EAP报文，使EAP可以在有线、无线以及其它网络传输（802.3为以太网、802.11为无线网络）

EAPoL有四种消息类型

 EAPoL-Packet：   用于承载认证信息（用于承载EAP报文）

 EAPoL-Start：       客户端要发起802.1x认证时发送

 EAPoL-Logoff：     客户端要断开与网络的连接时发送

 EAPoL-Key：         密钥信息报文（用于协商加密业务数据的密钥，支持对EAP报文加密）

 EAOoL-Start、Logoff、Key仅在终端和接入端存在

EAPoL报文

物理层头

 包含源目MAC、以太网类型

 EAPoL协议的以太网类型为0x888E

EAPoL头

Protocol Version   EAPoL的协议版本号

 0x01：支持802.1x-2001

 0x02：支持802.1x-2004

 0x03：支持802.1x-2010

Protocol Type     EAPoL的数据帧类型

 0x00：EAPOL-Packet认证信息帧

 0x01：Start认证发起帧

 0x02：Logoff退出请求帧

 0x03：Key密钥信息帧

Length 数据长度

 只包含Packet Body字段的长度

 为0表示没有Packet Body字段

Packet Body 携带EAP报文信息（不定长）

 EAPoL-Packet和Key报文携带此字段

 Start和Logoff消息都没有Packet Body字段，Length都为0

802.1x体系架构

802.1x是典型的Client/Server结构，包括终端、Radius客户端、Radius服务器三个实体

精简图

客户端

位于局域网段一端的一个实体，由接入控制设备对其进行认证

终端需要安装802.1x客户端来发起认证（即终端必须支持EAPOL协议）

接入控制器NAS（通常为Radius客户端）

对所连接的终端进行认证，为终端提供接入局域网的端口（可以物理端口，可以逻辑端口）

通常为支持802.1x协议的交换机或AC

认证服务器（通常为Radius服务器）

为接入控制设备提供认证服务的实体，通常为Radius服务器，但不是唯一的

用于对用户进行认证、授权、计费

详细图

客户端PAE（结合802.1x认证触发方式看）

1、可以主动向接入控制端发送认证请求和下线请求

2、通过响应接入控制端的认证请求，向接入控制端提交用户的认证请求

非受控端口

非受控端口始终处于双向联通的状态，主要用来传递EAPoL协议，保证客户端始终可以发送或接受认证信息

受控端口（认证端口）

受控端口只有在用户通过认证的情况下才打开，用来传递业务信息

为适应不同的应用环境，受控端口可以配置为单向受控和双向受控两种方式

 双向受控时，禁止帧的发送和接收，只有通过认证才可以；

 单向受控时，禁止NAS从客户端接口帧，但允许NAS向客户端发送帧，用户通过认证后才可以允许NAS从客户端接收帧

接入控制端PAE（设备端PAE）

利用认证服务器对需要接入局域网的客户端进行认证

并根据认证结果将相应的受控端口配置成授权/非授权状态

受控端口的受控方式

基于接口的认证方式

只要该接口下的第一个用户通过此接口认证通过，其余用户通过此接口就不需要认证

当第一个用户下线时，其余用户就会被拒绝使用网络

基于MAC的认证方式

该物理接口下的所有接入用户都需要单独认证

受控端口的控制方式

自动识别

用户认证成功会授权，认证失败不授权

强制授权

无论是否认证成功，都授权

强制非授权

无论是否认证成功，都不授权

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802.1x认证

802.1x认证触发方式

接入控制端主动触发（用于终端不可发送EAPoL-Start报文的情况，客户端PAE相应NAS的请求触发认证）

1、单播方式（知道客户端地址）

接入设备在接收到用户终端发送的DHCP/ARP等报文后，向用户终端发送EAP-Request/Identity报文（通过EAPoL封装）要求用户发送身份标识

2、组播方式（不知道客户端地址）

接入控制设备每隔30s主动向客户端发送EAP-Request/Identity组播报文（通过EAPoL封装），要求用户发送身份标识

客户端主动触发（客户端PAE主动触发）

用户通过802.1x客户端输入用户和密码来向接入设备发送EAPoL-Start报文来触发认证，接入控制器收到客户端发送的EAPoL-Start报文之后，会向客户端发送EAP-Request/Identity报文，要求用户发送身份标识

组播发送：向目的MAC地址0180-C200-0003发送EAPOL-Start报文

广播发送：广播发送EAPoL-Start

客户端退出认证

1. 客户端与NAS之间连接失败，认证超时
2. 客户端没有响应NAS发起的认证请求
3. 客户端发送EAPoL-Logoff报文，主动下线

802.1x认证方式

EAP中继

对用户口令信息进行加密处理的随机加密字也由Radius服务器生成，接入控制器只是负责将EAPoL报文透传给Radius服务器，要求Radius服务器支持EAP属性

EAPoR（EAP over Radius报文）

Radius为了支持EAP属性，增加了两个TLV属性，将此扩展的Radius报文称为称为EAPoR

TLV79：EAP-Message（携带EAP消息）

TLV80：Message-Authenticator（消息认证码）

认证过程

1. PC将发出请求认证（EAPOL-Start报文）的报文给交换机，开始启动一次认证过程
2. 交换机收到请求认证的数据帧后，将发出一个请求帧（EAP-Request/Identity报文）要求用户的PC发送输入的用户名
3. PC响应交换机发出的请求，将用户名信息通过数据帧（EAP-Response/Identity报文）发送给交换机。交换机将PC发送的数据帧经过封包处理后（RADIUS Access-Request报文）送给Radius服务器进行处理
4. Radius服务器收到设备端转发的用户名信息后，将该信息与本地中的用户名表对比，找到该用户名对应的密码信息，用随机生成的一个加密字对它进行加密处理，同时也将此加密字通过RADIUS Access-Challenge报文发送给交换机，由交换机转发给客户端程序
5. PC收到由交换机传来的加密字（EAP-Request/MD5 Challenge报文）后，用该加密字对密码部分进行加密处理（此种加密算法通常是不可逆的），生成EAP-Response/MD5 Challenge报文，并通过交换机传给Radius服务器
6. Radius服务器将收到的已加密的密码信息（RADIUS Access-Request报文）和本地经过加密运算后的密码信息进行对比，如果相同，则认为该用户为合法用户，反馈认证通过的消息（RADIUS Access-Accept报文和EAP-Success报文）
7. 设备收到认证通过消息后将端口改为授权状态，允许用户通过端口访问网络并通知PC认证成功

EAP终结

对用户口令信息进行加密处理的随机加密字由接入控制器生成，然后通过标准的Radius报文把用户名、随机加密字、客户端加密后的口令信息一起传输给Radius服务器

将EAPoL报文在接入控制器终结，接入控制设备提取出EAPoL报文中的EAP信息，并将提取出的信息重新封装在Radius报文中发送给认证服务器

即：客户端与接入控制器通过EAPoL报文交互，接入控制器与服务器通过Radius报文交互

EAP终结方式中，对用户密码信息进行加密处理的MD5 Challenge信息由设备接入端生成，之后设备接入端会把用户名、MD5 Challenge和客户端加密后的密码信息一起送给Radius服务器，由Radius服务器进行相关的认证处理

EAP中继方式中，对用户密码进行加密处理的挑战字由认证服务器生成，设备接入端只是负责将EAP报文封装在RADIUS报文中透传认证服务器，整个认证处理都由认证服务器来完成

注意事项

802.1x是二层协议，不需要IP报文封装

Radius是三层协议，需要IP报文封装

无线802.1x认证流程

Wlan——STA接入无线网络的流程以及STA如何通过802.1x接入网络_静下心来敲木鱼的博客-CSDN博客

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MAC认证

其实就是接入控制端主动触发进行802.1x认证，不过不通过用户密码认证了，而是通过MAC进行认证