申健++朱婧

摘 要：校園網(wǎng)是高校信息化建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用服務(wù)已經(jīng)深入教學(xué)科研、行政管理及師生員工工作、學(xué)習(xí)和生活的各個(gè)方面。多種多樣的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)及各式智能網(wǎng)絡(luò)終端的使用，對(duì)校園網(wǎng)不斷提出新的要求。介紹長(zhǎng)安大學(xué)校園網(wǎng)自建立以來(lái)認(rèn)證系統(tǒng)的發(fā)展變化情況。在當(dāng)前有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)及無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共存的形勢(shì)下，如何選擇符合校園網(wǎng)需求的認(rèn)證系統(tǒng)，以滿(mǎn)足用戶(hù)使用各種智能終端，安全、便捷的享受校園網(wǎng)服務(wù)，是高校校園網(wǎng)建設(shè)和管理必須面對(duì)和解決的重要問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：校園網(wǎng)；認(rèn)證技術(shù)；智能網(wǎng)絡(luò)終端；應(yīng)用和發(fā)展

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2015）05-00-03

0 引 言

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展使得網(wǎng)絡(luò)服務(wù)已涵蓋到工作、生活的各個(gè)方面，多種多樣的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、無(wú)處不在的應(yīng)用和信息交流，使得國(guó)民經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行、各行各業(yè)的生產(chǎn)和人們的生活越來(lái)越依賴(lài)于網(wǎng)絡(luò)這個(gè)交流平臺(tái)，校園網(wǎng)也同樣如此。校園網(wǎng)不僅是高校對(duì)外交流的重要平臺(tái)之一，也是展現(xiàn)學(xué)校風(fēng)貌和特點(diǎn)的窗口。隨著近年來(lái)國(guó)家對(duì)高校信息化建設(shè)投入的增加，中國(guó)高校校園網(wǎng)開(kāi)始進(jìn)入高速發(fā)展階段，規(guī)模不斷擴(kuò)大，應(yīng)用領(lǐng)域日益增多，而眾多信息系統(tǒng)的建設(shè)為教學(xué)科研、實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)、行政管理、娛樂(lè)生活提供了一個(gè)方便、快捷、穩(wěn)定、安全、高效的信息交流和資源共享平臺(tái)。但是網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展也帶來(lái)了很多問(wèn)題，主要表現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)資源不能合理分配、非校園網(wǎng)用戶(hù)的接入影響了正常網(wǎng)絡(luò)秩序，以及校園網(wǎng)內(nèi)部信息的安全等。面對(duì)這些問(wèn)題，各高校都采用了用戶(hù)認(rèn)證接入系統(tǒng)，可以在一定程度上確保網(wǎng)絡(luò)服務(wù)只能由校園網(wǎng)合法用戶(hù)使用，從而對(duì)網(wǎng)絡(luò)秩序的建立、資源的合理分配和網(wǎng)絡(luò)信息的安全起到了保障作用。本文以長(zhǎng)安大學(xué)校園網(wǎng)認(rèn)證系統(tǒng)為例，介紹了在當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展階段校園網(wǎng)認(rèn)證技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展。

1 認(rèn)證系統(tǒng)的必要性

經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)在已經(jīng)成為人類(lèi)生活不可缺少的交流平臺(tái)之一。據(jù)CNNIC（中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心）中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)調(diào)查顯示：截至2013年12月，我國(guó)網(wǎng)民規(guī)模已達(dá)6.18億，全年共計(jì)新增網(wǎng)民5358萬(wàn)人。而在高校校園內(nèi)，隨著信息化建設(shè)的不斷推進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用已經(jīng)遍及教學(xué)科研、行政管理、師生員工學(xué)習(xí)和生活的方方面面：從學(xué)生報(bào)到后的食宿安排、每學(xué)期開(kāi)學(xué)的排課選課，到教師上課安排教室、聯(lián)系實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)，教學(xué)名師網(wǎng)上授課、課件查詢(xún)與答疑，行政單位發(fā)送、接收通知公告和辦公文件、科研項(xiàng)目管理，到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和資源利用與支配，以及后勤保障等，基本涵蓋了學(xué)校正常運(yùn)行的所有機(jī)構(gòu)和行為。以長(zhǎng)安大學(xué)為例，目前校內(nèi)擁有的網(wǎng)絡(luò)終端已超過(guò)2.4萬(wàn)臺(tái)。龐大的網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)數(shù)量和繁多的應(yīng)用需求，給校園網(wǎng)的有序、規(guī)范和安全發(fā)展帶來(lái)了一定的混亂和影響。為此，必須對(duì)網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)進(jìn)行管理。

1.1 國(guó)家相關(guān)法規(guī)對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理的要求

根據(jù)國(guó)家網(wǎng)絡(luò)安全管理的相關(guān)法規(guī)，互聯(lián)網(wǎng)使用單位必須落實(shí)上網(wǎng)人員身份認(rèn)證和日志留存等相關(guān)技術(shù)措施，并對(duì)上網(wǎng)內(nèi)容和網(wǎng)上行為提供審計(jì)功能。因此，上網(wǎng)人員身份認(rèn)證和日志留存是國(guó)家對(duì)互聯(lián)網(wǎng)安全管理的強(qiáng)制規(guī)定[1]。

1.2 有利于網(wǎng)絡(luò)地址的規(guī)劃使用

校園網(wǎng)為師生的教學(xué)科研、行政管理和學(xué)習(xí)生活提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)及互聯(lián)網(wǎng)資源，其中IP地址是連接網(wǎng)絡(luò)的基本需要，相當(dāng)于用戶(hù)的網(wǎng)絡(luò)身份號(hào)碼。但有的用戶(hù)基于各種原因，在沒(méi)有得到網(wǎng)絡(luò)管理人員許可的情況下，擅自更改自己的IP地址，造成其他用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)中斷的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。實(shí)行認(rèn)證制度，將每一位用戶(hù)的用戶(hù)名、口令和唯一的IP地址綁定，對(duì)于IP地址的規(guī)劃、利用和避免地址資源浪費(fèi)起到了重要作用。

1.3 有利于規(guī)范用戶(hù)上網(wǎng)行為，降低網(wǎng)絡(luò)資源浪費(fèi)

由于規(guī)模和用戶(hù)不斷增加，為了確保校園網(wǎng)能夠穩(wěn)定、正常運(yùn)行，學(xué)校每年都要投入大量經(jīng)費(fèi)以支付出口線(xiàn)路租用和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的升級(jí)維護(hù)。流量數(shù)據(jù)的分析表明，生活?yuàn)蕵?lè)方面的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用占據(jù)了較多帶寬資源，使教學(xué)科研和行政管理等受到了很大影響。本著更好的實(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)規(guī)范化管理，合理利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)帶寬資源和降低運(yùn)行成本的目的，必須對(duì)出口總流量進(jìn)行控制，將網(wǎng)絡(luò)資源向教學(xué)、科研和行政管理傾斜，生活?yuàn)蕵?lè)等方面消耗帶寬資源的租賃費(fèi)用由用戶(hù)自行承擔(dān)，在不以盈利為目地的前提下對(duì)校園網(wǎng)用戶(hù)實(shí)行認(rèn)證計(jì)費(fèi)，是有效控制網(wǎng)絡(luò)資源分配的重要手段。

2 常見(jiàn)的認(rèn)證技術(shù)

目前，校園網(wǎng)認(rèn)證計(jì)費(fèi)系統(tǒng)主要有三種認(rèn)證技術(shù)，即PPPoE認(rèn)證、Web+ Portal（網(wǎng)頁(yè)）認(rèn)證和802.1x認(rèn)證，這三種認(rèn)證利用不同的運(yùn)行平臺(tái)和技術(shù)特點(diǎn)在應(yīng)用方面具有各自的優(yōu)勢(shì)[2]。

2.1 PPPoE認(rèn)證技術(shù)

PPPoE（Point-to-Point Protocol over Ethernet）即以太網(wǎng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信協(xié)議，通過(guò)PPPoE協(xié)議可以在以太網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議的主要功能，使以太網(wǎng)主機(jī)通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的橋接設(shè)備連到一個(gè)遠(yuǎn)端的接入集中器上，而遠(yuǎn)端接入設(shè)備則能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)每個(gè)接入用戶(hù)的控制。

PPPoE的通信過(guò)程分為發(fā)現(xiàn)和會(huì)話(huà)兩個(gè)階段，當(dāng)主機(jī)準(zhǔn)備開(kāi)始一個(gè)PPPoE會(huì)話(huà)時(shí)它首先要進(jìn)入發(fā)現(xiàn)階段，主機(jī)以廣播方式尋找可以連接的接入設(shè)備[3]，其步驟如下：

（1）主機(jī)廣播發(fā)起分組（PADI）向接入設(shè)備提出要求提供的服務(wù)；

（2）接入設(shè)備收到PADI后，發(fā)送PPPoE有效發(fā)現(xiàn)提供包（PADO）分組來(lái)響應(yīng)要求；

（3）主機(jī)在收到的PADO分組中選擇合適的一個(gè)，向所選擇的接入設(shè)備發(fā)送PPPoE有效發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求分組（PADR）；

（4）接入設(shè)備收到PADR分組后準(zhǔn)備開(kāi)始會(huì)話(huà)，并發(fā)送一個(gè)PPPoE有效發(fā)現(xiàn)會(huì)話(huà)確認(rèn)分組（PADS）。

在發(fā)現(xiàn)階段主機(jī)獲得接入設(shè)備以太網(wǎng)MAC地址并建立一個(gè)會(huì)話(huà)標(biāo)識(shí)號(hào)碼（PPPoE SESSION-ID），從會(huì)話(huà)開(kāi)始主機(jī)發(fā)送PPP數(shù)據(jù)直到會(huì)話(huà)結(jié)束SEESION-ID不能改變。PPPoE有一個(gè)PADT分組可以在會(huì)話(huà)建立后的任何時(shí)間通過(guò)主機(jī)或接入設(shè)備發(fā)送，用來(lái)終止會(huì)話(huà)。PPPoE通信流程如圖1所示。

圖1 PPPoE通信流程

接入設(shè)備收到用戶(hù)的認(rèn)證信息后將其傳遞給指定的RADIUS（Remote Authehtication Dial In User Service，遠(yuǎn)程認(rèn)證接入用戶(hù)服務(wù)）服務(wù)器，RADIUS在接受請(qǐng)求進(jìn)行用戶(hù)身份驗(yàn)證的同時(shí)開(kāi)始審計(jì)和記賬，并將處理結(jié)果響應(yīng)給接入設(shè)備。

2.2 Web+Portal認(rèn)證技術(shù)

Web+Portal是一種業(yè)務(wù)類(lèi)型的認(rèn)證，這種認(rèn)證方式不需要特定的客戶(hù)端軟件來(lái)執(zhí)行。主機(jī)連接到網(wǎng)絡(luò)通過(guò)BRAS（Broadband Remote Access Server）寬帶遠(yuǎn)程接入服務(wù)器提供的DHCP服務(wù)獲得一個(gè)IP地址，登陸到指定的Portal Server認(rèn)證頁(yè)面進(jìn)行用戶(hù)名和密碼認(rèn)證，Portal Server得到用戶(hù)信息與后臺(tái)認(rèn)證服務(wù)器通信驗(yàn)證并完成認(rèn)證過(guò)程[4]。具體流程如圖2所示。

圖2 Web+Portal認(rèn)證流程

2.3 802.1x認(rèn)證技術(shù)

802.1x協(xié)議是一種使用客戶(hù)端和服務(wù)器進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)控制的協(xié)議，它通過(guò)端口訪(fǎng)問(wèn)實(shí)體PAE（port access entity），根據(jù)認(rèn)證服務(wù)器認(rèn)證過(guò)程的結(jié)果，控制主機(jī)與接入交換機(jī)鏈接端口的開(kāi)啟和關(guān)閉來(lái)限制非注冊(cè)用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò)[5]。支持802.1x的接入交換機(jī)擁有兩個(gè)邏輯端口，即受控端口和非受控端口，在認(rèn)證未通過(guò)前，802.1x允許非受控端口傳遞EAPoL（EAP OVER LAN），即基于局域網(wǎng)的擴(kuò)展認(rèn)證協(xié)議來(lái)確保認(rèn)證數(shù)據(jù)能夠通過(guò)，認(rèn)證通過(guò)后受控端口打開(kāi)用來(lái)傳遞網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和資源[6]。整個(gè)認(rèn)證體系由客戶(hù)端、認(rèn)證服務(wù)器和交換機(jī)三部分組成[7]。認(rèn)證的具體流程為：

（1）用戶(hù)輸入用戶(hù)名和口令通過(guò)客戶(hù)端發(fā)起連接請(qǐng)求，客戶(hù)端將請(qǐng)求認(rèn)證報(bào)文發(fā)送給交換機(jī)；

（2）交換機(jī)接收到請(qǐng)求報(bào)文后，會(huì)要求客戶(hù)端發(fā)送用戶(hù)身份信息過(guò)來(lái)；

（3）交換機(jī)將客戶(hù)端發(fā)送的用戶(hù)身份信息提交認(rèn)證服務(wù)器處理；

（4）認(rèn)證服務(wù)器比對(duì)確認(rèn)交換機(jī)發(fā)送的身份信息，如通過(guò)認(rèn)證則將確認(rèn)信息發(fā)送回交換機(jī)；

（5）交換機(jī)收到認(rèn)證通過(guò)的信息后將客戶(hù)端連接交換機(jī)的受控端口打開(kāi)，并向客戶(hù)端發(fā)送認(rèn)證通過(guò)信息；

（6）客戶(hù)端收到認(rèn)證通過(guò)信息后即可獲取IP地址等網(wǎng)絡(luò)信息，開(kāi)始正常網(wǎng)絡(luò)通信[8]。802.1x認(rèn)證體系結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3 認(rèn)證技術(shù)在校園網(wǎng)中的應(yīng)用和發(fā)展

長(zhǎng)安大學(xué)校園網(wǎng)建立至今已經(jīng)歷了20年的時(shí)間，從2003年實(shí)行認(rèn)證計(jì)費(fèi)開(kāi)始認(rèn)證系統(tǒng)的選擇標(biāo)準(zhǔn)就一直伴隨著校園網(wǎng)的不斷發(fā)展和用戶(hù)需求的不斷提高而變化。

3.1 初期認(rèn)證系統(tǒng)

建網(wǎng)初期，使用基于802.1x的CAMS認(rèn)證系統(tǒng)，購(gòu)置了能夠兼容認(rèn)證系統(tǒng)的接入層交換機(jī)，在交換機(jī)上開(kāi)啟802.1x協(xié)議對(duì)下連用戶(hù)的交換機(jī)端口實(shí)現(xiàn)控制管理，用戶(hù)通過(guò)CAMS專(zhuān)用認(rèn)證客戶(hù)端進(jìn)行認(rèn)證。每位用戶(hù)都能得到一個(gè)靜態(tài)IP地址，認(rèn)證系統(tǒng)綁定用戶(hù)名、口令、IP地址和網(wǎng)卡的MAC地址。這一措施實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)賬號(hào)的實(shí)名制管理，規(guī)范了上網(wǎng)行為，為校園網(wǎng)發(fā)展初期階段整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能夠安全、穩(wěn)定的運(yùn)行提供了保障。

圖3 802.1x認(rèn)證體系結(jié)構(gòu)

3.2 發(fā)展階段認(rèn)證系統(tǒng)

隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展和各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)的日益豐富，學(xué)校的教學(xué)科研、行政管理、學(xué)習(xí)交流、生活?yuàn)蕵?lè)等各個(gè)方面都在迅速向網(wǎng)絡(luò)化轉(zhuǎn)變，統(tǒng)一的教學(xué)、科研和辦公系統(tǒng)讓工作流程變得更加規(guī)范、合理和透明，各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)也讓生活?yuàn)蕵?lè)更加多彩。在此快速發(fā)展階段校園網(wǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)大、用戶(hù)數(shù)量急劇增長(zhǎng)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的要求也不斷提升，用戶(hù)希望網(wǎng)絡(luò)的使用不再局限于電腦終端和有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，筆記本電腦、平板電腦、手機(jī)等便攜式智能終端也能通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式使用校園網(wǎng)。

面對(duì)用戶(hù)這種新的需求，校園網(wǎng)技術(shù)人員對(duì)PPPoE、Web+Portal和802.1x三種常見(jiàn)認(rèn)證方式進(jìn)行了測(cè)試和對(duì)比，得出如下結(jié)果：

（1）三種認(rèn)證方式都是通過(guò)賬號(hào)和密碼來(lái)進(jìn)行用戶(hù)身份確認(rèn)。

（2）認(rèn)證客戶(hù)端的差異：以原有認(rèn)證系統(tǒng)為例，基于802.1x技術(shù)的CAMS專(zhuān)用客戶(hù)端軟件，由于存在不同操作系統(tǒng)之間的差異，除windows系統(tǒng)之外的其他操作系統(tǒng)不能支持普通的CAMS客戶(hù)端，必需由認(rèn)證系統(tǒng)廠(chǎng)家重新進(jìn)行研發(fā)；PPPoE認(rèn)證方式可以由各個(gè)操作系統(tǒng)自帶的認(rèn)證客戶(hù)端進(jìn)行認(rèn)證；而Web+Portal認(rèn)證方式則不需要客戶(hù)端軟件。

（3）在實(shí)際使用中， 802.1x認(rèn)證系統(tǒng)必須使用同一個(gè)生產(chǎn)商的接入層交換機(jī)才能達(dá)到校園網(wǎng)的安全認(rèn)證要求，而PPPoE和Web+Portal兩種認(rèn)證方式則不需要。

（4）PPPoE與原有窄帶網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)接入認(rèn)證體系一致，使用操作系統(tǒng)自帶客戶(hù)端軟件，這對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)比較容易接受和認(rèn)可。

由此，確定了校園網(wǎng)有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證從802.1x專(zhuān)用客戶(hù)端方式更換為PPPoE認(rèn)證方式。兩種認(rèn)證方式雖然都是用客戶(hù)端，但PPPoE利用的是操作系統(tǒng)自帶的客戶(hù)端，且大多數(shù)路由器都支持這一認(rèn)證方式，用戶(hù)在房間里即可以通過(guò)帶有無(wú)線(xiàn)功能的路由器發(fā)起認(rèn)證。而手機(jī)、平板電腦和筆記本等各種便攜式智能終端，則可以通過(guò)路由器的無(wú)線(xiàn)連接方式接入校園網(wǎng)。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)選擇的認(rèn)證方式是Web+Portal認(rèn)證，在校園的公共場(chǎng)所如圖書(shū)館、體育館、操場(chǎng)、會(huì)議室、道路和露天休息區(qū)域等地方，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的全覆蓋，各類(lèi)智能終端都可以通過(guò)連接校園網(wǎng)無(wú)線(xiàn)信號(hào)發(fā)起申請(qǐng)，登陸到指定的Portal Server認(rèn)證頁(yè)面進(jìn)行用戶(hù)名和密碼認(rèn)證，當(dāng)認(rèn)證通過(guò)后便可以進(jìn)入校園網(wǎng)服務(wù)體系。

3.3 認(rèn)證系統(tǒng)現(xiàn)狀

目前，認(rèn)證系統(tǒng)更換后已運(yùn)行近一年時(shí)間，通過(guò)對(duì)這段時(shí)間校園網(wǎng)運(yùn)行情況的觀(guān)察和用戶(hù)使用新認(rèn)證方式后反饋的信息分析表明，這兩種認(rèn)證方式配合在一起大大提高了網(wǎng)絡(luò)使用的便捷度，滿(mǎn)足了用戶(hù)隨時(shí)隨地享受校園網(wǎng)服務(wù)的需求，擴(kuò)大了服務(wù)范圍，提高了服務(wù)質(zhì)量。

4 結(jié) 語(yǔ)

高校校園網(wǎng)是一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、地理區(qū)域分散、設(shè)備品牌不統(tǒng)一和網(wǎng)絡(luò)需求多樣的環(huán)境，且用戶(hù)規(guī)模較大對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求也較高，而在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展的今天，用戶(hù)使用網(wǎng)絡(luò)的智能終端多種多樣，如何滿(mǎn)足各種類(lèi)型智能終端接入校園網(wǎng)的需求，并能夠保持穩(wěn)定連接和優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)速度是每一所高校校園網(wǎng)建設(shè)和管理部門(mén)必須不斷解決的問(wèn)題。本文所介紹的長(zhǎng)安大學(xué)校園網(wǎng)認(rèn)證計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，從最初802.1x認(rèn)證技術(shù)到現(xiàn)在的PPPoE和Web+Portal兩種認(rèn)證方式并存的發(fā)展變化情況，都是這種問(wèn)題的一種解決思路。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，更加安全、高效的認(rèn)證技術(shù)會(huì)不斷出現(xiàn)，既能夠適應(yīng)有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，又能滿(mǎn)足各種智能終端上網(wǎng)需求的認(rèn)證方式也會(huì)出現(xiàn)，如何選擇能夠適應(yīng)校園網(wǎng)發(fā)展的認(rèn)證方式，是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和管理人員需要長(zhǎng)期面對(duì)的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

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