童子方 李亦杰

海軍飛行學院 遼寧 125001

0 前言

802.1x協(xié)議是基于Client/Server的訪問控制和認證協(xié)議。它可以限制未經(jīng)授權的用戶/設備通過接入端口訪問LAN/WLAN。在獲得交換機或LAN提供的各種業(yè)務之前，802.1x對連接到交換機端口上的用戶/設備進行認證。在認證通過之前，802.1x只允許 EAPoL(基于局域網(wǎng)的擴展認證協(xié)議)數(shù)據(jù)通過設備連接的交換機端口；認證通過以后，正常的數(shù)據(jù)可以順利地通過以太網(wǎng)端口。

網(wǎng)絡訪問技術的核心部分是 PAE(端口訪問實體)。在訪問控制流程中，端口訪問實體包含 3部分：認證者--對接入的用戶/設備進行認證的端口；請求者--被認證的用戶/設備；認證服務器—根據(jù)認證者的信息，對請求訪問網(wǎng)絡資源的用戶/設備進行實際認證功能的設備。

以太網(wǎng)的每個物理端口被分為受控和不受控的兩個邏輯端口，物理端口收到的每個幀都被送到受控和不受控端口。對受控端口的訪問，受限于受控端口的授權狀態(tài)。認證者的PAE根據(jù)認證服務器認證過程的結果，控制“受控端口”的授權/未授權狀態(tài)。處在未授權狀態(tài)的控制端口將拒絕用戶/設備的訪問。

1 802.1x認證特點

基于以太網(wǎng)端口認證的 802.1x協(xié)議有如下特點：IEEE802.1x協(xié)議為二層協(xié)議，不需要到達三層，對設備的整體性能要求不高，可以有效降低建網(wǎng)成本；借用了在 RAS系統(tǒng)中常用的 EAP(擴展認證協(xié)議)，可以提供良好的擴展性和適應性，實現(xiàn)對傳統(tǒng)PPP認證架構的兼容；802.1x的認證體系結構中采用了“可控端口”和“不可控端口”的邏輯功能，從而可以實現(xiàn)業(yè)務與認證的分離，由RADIUS和交換機利用不可控的邏輯端口共同完成對用戶的認證與控制，業(yè)務報文直接承載在正常的二層報文上通過可控端口進行交換，通過認證之后的數(shù)據(jù)包是無需封裝的純數(shù)據(jù)包；可以使用現(xiàn)有的后臺認證系統(tǒng)降低部署的成本，并有豐富的業(yè)務支持；可以映射不同的用戶認證等級到不同的VLAN；可以使交換端口和無線LAN具有安全的認證接入功能。

2 802.1x工作過程

（1）當用戶有上網(wǎng)需求時打開802.1X客戶端程序，輸入已經(jīng)申請、登記過的用戶名和口令，發(fā)起連接請求。此時，客戶端程序將發(fā)出請求認證的報文給交換機，開始啟動一次認證過程。

（2）交換機收到請求認證的數(shù)據(jù)幀后，將發(fā)出一個請求幀要求用戶的客戶端程序將輸入的用戶名送上來。

（3）客戶端程序響應交換機發(fā)出的請求，將用戶名信息通過數(shù)據(jù)幀送給交換機。交換機將客戶端送上來的數(shù)據(jù)幀經(jīng)過封包處理后送給認證服務器進行處理。

（4）認證服務器收到交換機轉發(fā)上來的用戶名信息后，將該信息與數(shù)據(jù)庫中的用戶名表相比對，找到該用戶名對應的口令信息，用隨機生成的一個加密字對它進行加密處理，同時也將此加密字傳送給交換機，由交換機傳給客戶端程序。

（5）客戶端程序收到由交換機傳來的加密字后，用該加密字對口令部分進行加密處理(此種加密算法通常是不可逆的)，并通過交換機傳給認證服務器。

（6）認證服務器將送上來的加密后的口令信息和其自己經(jīng)過加密運算后的口令信息進行對比，如果相同，則認為該用戶為合法用戶，反饋認證通過的消息，并向交換機發(fā)出打開端口的指令，允許用戶的業(yè)務流通過端口訪問網(wǎng)絡。否則，反饋認證失敗的消息，并保持交換機端口的關閉狀態(tài)，只允許認證信息數(shù)據(jù)通過而不允許業(yè)務數(shù)據(jù)通過。

3 802.1x應用環(huán)境特點

（1）交換式以太網(wǎng)絡環(huán)境

對于交換式以太網(wǎng)絡中，用戶和網(wǎng)絡之間采用點到點的物理連接，用戶彼此之間通過VLAN隔離，此網(wǎng)絡環(huán)境下，網(wǎng)絡管理控制的關鍵是用戶接入控制，802.1x不需要提供過多的安全機制。

（2）共享式網(wǎng)絡環(huán)境

當802.1x應用于共享式的網(wǎng)絡環(huán)境時，為了防止在共享式的網(wǎng)絡環(huán)境中出現(xiàn)類似“搭載”的問題，有必要將PAE實體由物理端口進一步擴展為多個互相獨立的邏輯端口。邏輯端口和用戶/設備形成一一對應關系，并且各邏輯端口之間的認證過程和結果相互獨立。在共享式網(wǎng)絡中，用戶之間共享接入物理媒介，接入網(wǎng)絡的管理控制必須兼顧用戶接入控制和用戶數(shù)據(jù)安全，可以采用的安全措施是對 EAPoL和用戶的其它數(shù)據(jù)進行加密封裝。在實際網(wǎng)絡環(huán)境中，可以通過加速WEP密鑰重分配周期，彌補WEP靜態(tài)分配秘鑰導致的安全性的缺陷。

4 802.1x認證的安全性分析

802.1x協(xié)議中，有關安全性的問題一直是802.1x反對者攻擊的焦點。實際上，這個問題的確困擾了802.1x技術很長一段時間，甚至限制了802.1x技術的應用。但技術的發(fā)展為這個問題給出了答案：802.1x結合EAP，可以提供靈活、多樣的認證解決方案。

5 802.1x認證的優(yōu)勢

綜合IEEE802.1x的技術特點，其具有的優(yōu)勢可以總結為以下幾點。

簡潔高效：純以太網(wǎng)技術內核，保持了IP網(wǎng)絡無連接特性，不需要進行協(xié)議間的多層封裝，去除了不必要的開銷和冗余；消除網(wǎng)絡認證計費瓶頸和單點故障，易于支持多業(yè)務和新興流媒體業(yè)務。

容易實現(xiàn)：可在普通L3、L2、IPDSLAM上實現(xiàn)，網(wǎng)絡綜合造價成本低，保留了傳統(tǒng)AAA認證的網(wǎng)絡架構，可以利用現(xiàn)有的RADIUS設備。

安全可靠：在二層網(wǎng)絡上實現(xiàn)用戶認證，結合 MAC、端口、賬戶、VLAN和密碼等；綁定技術具有很高的安全性，在無線局域網(wǎng)網(wǎng)絡環(huán)境中 802.1x結合 EAP－TLS，EAPTTLS，可以實現(xiàn)對WEP證書密鑰的動態(tài)分配，克服無線局域網(wǎng)接入中的安全漏洞。

行業(yè)標準：IEEE標準，和以太網(wǎng)標準同源，可以實現(xiàn)和以太網(wǎng)技術的無縫融合，幾乎所有的主流數(shù)據(jù)設備廠商在其設備，包括路由器、交換機和無線AP上都提供對該協(xié)議的支持。在客戶端方面微軟 WindowsXP操作系統(tǒng)內置支持，Linux也提供了對該協(xié)議的支持。

應用靈活：可以靈活控制認證的顆粒度，用于對單個用戶連接、用戶ID或者是對接入設備進行認證，認證的層次可以進行靈活的組合，滿足特定的接入技術或者是業(yè)務的需要。

易于運營：控制流和業(yè)務流完全分離，易于實現(xiàn)跨平臺多業(yè)務運營，少量改造傳統(tǒng)包月制等單一收費制網(wǎng)絡即可升級成運營級網(wǎng)絡，而且網(wǎng)絡的運營成本也有望降低。

Template:Expand IEEE 802.1X是IEEE制定關于用戶接入網(wǎng)絡的認證標準(注意：此處X是大寫，詳細請參看IEEE關于命名的解釋)。它的全稱是“基于端口的網(wǎng)絡接入控制”。于 2001年標準化，之后為了配合無線網(wǎng)絡的接入進行修訂改版，于2004年完成。

IEEE 802.1X協(xié)議在用戶接入網(wǎng)絡(可以是以太網(wǎng)，也可以是Wi-Fi網(wǎng))之前運行，運行于網(wǎng)絡中的MAC層。EAP協(xié)議RADIUS協(xié)議。cs:IEEE 802.1X de:IEEE 802.1x en:IEEE 802.1X es:IEEE 802.1X fi:802.1x fr:IEEE 802.1X it:IEEE 802.1x pl:802.1X

IEEE802.1x協(xié)議具有完備的用戶認證、管理功能，可以很好的支撐寬帶網(wǎng)絡的計費、安全、運營和管理要求，對寬帶 IP城域網(wǎng)等電信級網(wǎng)絡的運營和管理具有極大的優(yōu)勢。IEEE802.1x協(xié)議對認證方式和認證體系結構上進行了優(yōu)化，解決了傳統(tǒng)PPPOE和WEB/PORTAL認證方式帶來的問題，更加適合在寬帶以太網(wǎng)中的使用。

6 我院一個園區(qū)采用802.1X協(xié)議解決方案

6.1 網(wǎng)絡拓撲圖

圖1 網(wǎng)絡拓撲圖

6.2 工作原理

首先在認證服務器制定認證策略，建立各計算機用戶資料檔案。在每一個用戶上裝入一個客戶端小程序，服務器即可發(fā)現(xiàn)客戶端的用戶計算機，檢查客戶端是否得到授權允許登錄網(wǎng)絡，如果允許即可通過二層交換機上網(wǎng)訪問，或通過路由器到全軍綜合信息網(wǎng)訪問。如果未允許，及不可訪問內網(wǎng)的各種應用，也不可訪問全軍綜合信息網(wǎng)。

6.3 解決安全問題

（1）對用戶的身份進行標識和認證，保證只有授權的用戶可以訪問校園網(wǎng)；符合上級對網(wǎng)絡真實身份登錄的要求；

（2）及時發(fā)現(xiàn)影響網(wǎng)絡運行的異常行為的來源，以便采取控制措施減小對網(wǎng)絡的影響；

（3）一些安全事件的事后追查，有時也需要追蹤到用戶的身份，我院是在發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡病毒未能及時查處用戶身份后，下決心上這套系統(tǒng)的。

6.4 存在的不足

但是 802.1X的部署也給網(wǎng)絡的管理者和使用者都造成了一定的不便，主要是增加了工作強度和難度，這幾乎是不可避免的結果。

（1）需要考慮諸如相關的網(wǎng)絡設備是否支持 802.1X協(xié)議。

（2）與過去管理相對開放、寬松，網(wǎng)絡和設備的資產管理復雜現(xiàn)象，現(xiàn)在需要實現(xiàn)集中式、強制性的管理措施，用戶不習慣，有時不適應。

（3）網(wǎng)絡管理工作強度增大，對每一個用戶逐個認證，下發(fā)權限策略，一旦用戶更換位置或計算機需要從新認證。

總之，802.1X在安全性方面的優(yōu)勢比較值得肯定，可以實現(xiàn)細粒度的身份認證、細粒度的控制、安全事件的追蹤、集中管理用戶訪問權限(通過VLAN設置)、用戶安全狀態(tài)的檢查與更新。

可以說，基于802.1X的身份認證技術和準入控制思想給網(wǎng)絡管理者提供了一個美好的藍圖，在很大程度上滿足了管理者的需求。

[1]陳善為.校園網(wǎng)網(wǎng)絡安全分析及防范對策淺析.網(wǎng)絡安全技術與應用.2010.

[2]中國教育和科研計算機網(wǎng).教育信息化專欄.2010.

[3]銳捷網(wǎng)絡.教育行業(yè)案例集.2010.

[4]銳捷網(wǎng)絡.GSN網(wǎng)絡安全解決方案.2010.