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WLAN中802.1x協(xié)議的安全和應(yīng)用研究
摘要 首先分析了802.11無線局域網(wǎng)的組網(wǎng)原理和基本安全手段，重點(diǎn)討論了廣泛應(yīng)用的安全協(xié)議―IEEE 802.1x認(rèn)證協(xié)議，最后簡單地介紹了IEEE 802.1x協(xié)議的特點(diǎn)、應(yīng)用和發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞 無線局域網(wǎng)，802.1x，認(rèn)證服務(wù)器，安全協(xié)議，WAPI
1 802.11無線局域網(wǎng)的安全機(jī)制
802.11無線局域網(wǎng)運(yùn)作模式基本分為兩種：點(diǎn)對點(diǎn)（Ad Hoc）模式和基本（Infrastructure）模式。點(diǎn)對點(diǎn)模式指無線網(wǎng)卡和無線網(wǎng)卡之間的直接通信方式。只要PC插上無線網(wǎng)卡即可與另一具有無線網(wǎng)卡的PC連接，這是一種便捷的連接方式，最多可連接256個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)�；灸Ｊ街笩o線網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)充或無線和有線網(wǎng)絡(luò)并存的通信方式，這也是802.11最常用的方式。此時(shí)，插上無線網(wǎng)卡的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)需通過接入點(diǎn)AP（Access Point）與另一臺移動(dòng)節(jié)點(diǎn)連接。接入點(diǎn)負(fù)責(zé)頻段管理及漫游管理等工作，一個(gè)接入點(diǎn)最多可連接1024個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)擴(kuò)增時(shí)，網(wǎng)絡(luò)存取速度會(huì)隨著范圍擴(kuò)大和節(jié)點(diǎn)的增加而變慢，此時(shí)添加接入點(diǎn)可以有效控制和管理頻寬與頻段。
與有線網(wǎng)絡(luò)相比較，無線網(wǎng)絡(luò)的安全問題具有以下特點(diǎn)：（1）信道開放，無法阻止攻擊者偷聽，惡意修改并轉(zhuǎn)發(fā)；（2）傳輸媒質(zhì)―無線電波在空氣中的傳播會(huì)因多種原因（例如障礙物）發(fā)生信號衰減，導(dǎo)致信息的不穩(wěn)定，甚至?xí)䜩G失；（3）需要常常移動(dòng)設(shè)備（尤其是移動(dòng)用戶），設(shè)備容易丟失或失竊；（4）用戶不必與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)際連接，使得攻擊者偽裝合法用戶更容易。由于上述特點(diǎn)，利用WLAN進(jìn)行通信必須具有較高的通信保密能力。
802.11無線局域網(wǎng)本身提供了一些基本的安全機(jī)制。802.11接入點(diǎn)AP可以用一個(gè)服務(wù)集標(biāo)識SSID（Service Set Identifier）或ESSID（Extensible Service Set Identifier）來配置。與接入點(diǎn)有關(guān)的網(wǎng)卡必須知道SSID以便在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。但這是一個(gè)非常脆弱的安全手段。因?yàn)镾SID通過明文在大氣中傳送，甚至被接入點(diǎn)廣播，所有的網(wǎng)卡和接入點(diǎn)都知道SSID。
802.11的安全性主要包括以有線同等保密WEP（Wired Equivalent Privacy）算法為基礎(chǔ)的身份驗(yàn)證服務(wù)和加密技術(shù)。WEP 是一套安全服務(wù)，用來防止 802.11 網(wǎng)絡(luò)受到未授權(quán)用戶的訪問。啟用 WEP 時(shí)，可以指定用于加密的網(wǎng)絡(luò)密鑰，也可自動(dòng)提供網(wǎng)絡(luò)密鑰。如果親自指定密鑰，還可以指定密鑰長度（64 位或 128 位）、密鑰格式（ASCII 字符或十六進(jìn)制數(shù)字）和密鑰索引（存儲(chǔ)特定密鑰的位置）。原理上密鑰長度越長，密鑰應(yīng)該越安全。思科公司的Scott Fluhrer與Weizmann研究院的Itsik Mantin和Adi hamir合作并發(fā)表了題為《RC4秘鑰時(shí)序算法缺點(diǎn)》的論文，講述了關(guān)于WEP標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)重攻擊問題。
另外，這一安全機(jī)制的一個(gè)主要限制是標(biāo)準(zhǔn)沒有規(guī)定一個(gè)分配密鑰的管理協(xié)議。這就假定了共享密鑰是通過獨(dú)立于802.11的秘密渠道提供給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)這種移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量龐大時(shí)，將是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。
2 802.1x協(xié)議的體系
IEEE 802.1x協(xié)議起源于802.11， 其主要目的是為了解決無線局域網(wǎng)用戶的接入認(rèn)證問題。802.1x 協(xié)議又稱為基于端口的訪問控制協(xié)議，可提供對802.11無線局域網(wǎng)和對有線以太網(wǎng)絡(luò)的驗(yàn)證的網(wǎng)絡(luò)訪問權(quán)限。802.1x協(xié)議僅僅關(guān)注端口的打開與關(guān)閉，對于合法用戶接入時(shí)，打開端口；對于非法用戶接入或沒有用戶接入時(shí)，則端口處于關(guān)閉狀態(tài)。
IEEE 802.1x協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)主要包括三部分實(shí)體：客戶端Supplicant System、認(rèn)證系統(tǒng)Authenticator System、認(rèn)證服務(wù)器Authentication Server System。
（1）客戶端：一般為一個(gè)用戶終端系統(tǒng)，該終端系統(tǒng)通常要安裝一個(gè)客戶端軟件，用戶通過啟動(dòng)這個(gè)客戶端軟件發(fā)起IEEE 802.1x協(xié)議的認(rèn)證過程。
�。�2）認(rèn)證系統(tǒng)：通常為支持IEEE 802.1x協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。該設(shè)備對應(yīng)于不同用戶的端口有兩個(gè)邏輯端口：受控（controlled Port）端口和非受控端口（uncontrolled Port）。第一個(gè)邏輯接入點(diǎn)（非受控端口），允許驗(yàn)證者和 LAN 上其它計(jì)算機(jī)之間交換數(shù)據(jù)，而無需考慮計(jì)算機(jī)的身份驗(yàn)證狀態(tài)如何。非受控端口始終處于雙向連通狀態(tài)（開放狀態(tài)），主要用來傳遞EAPOL協(xié)議幀，可保證客戶端始終可以發(fā)出或接受認(rèn)證。第二個(gè)邏輯接入點(diǎn)（受控端口），允許經(jīng)驗(yàn)證的 LAN 用戶和驗(yàn)證者之間交換數(shù)據(jù)。受控端口平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，只有在客戶端認(rèn)證通過時(shí)才打開，用于傳遞數(shù)據(jù)和提供服務(wù)。受控端口可配置為雙向受控、僅輸入受控兩種方式，以適應(yīng)不同的應(yīng)用程序。如果用戶未通過認(rèn)證，則受控端口處于未認(rèn)證（關(guān)閉）狀態(tài)，則用戶無法訪問認(rèn)證系統(tǒng)提供的服務(wù)。
�。�3）認(rèn)證服務(wù)器：通常為RADIUS服務(wù)器，該服務(wù)器可以存儲(chǔ)有關(guān)用戶的信息，比如用戶名和口令、用戶所屬的VLAN、優(yōu)先級、用戶的訪問控制列表等。當(dāng)用戶通過認(rèn)證后，認(rèn)證服務(wù)器會(huì)把用戶的相關(guān)信息傳遞給認(rèn)證系統(tǒng)，由認(rèn)證系統(tǒng)構(gòu)建動(dòng)態(tài)的訪問控制列表，用戶的后續(xù)數(shù)據(jù)流就將接受上述參數(shù)的監(jiān)管。
3 802.1x協(xié)議的認(rèn)證過程
利用IEEE 802.1x可以進(jìn)行身份驗(yàn)證，如果計(jì)算機(jī)要求在不管用戶是否登錄網(wǎng)絡(luò)的情況下都訪問網(wǎng)絡(luò)資源，可以指定計(jì)算機(jī)是否嘗試訪問該網(wǎng)絡(luò)的身份驗(yàn)證。以下步驟描述了利用接入點(diǎn)AP和RADIUS服務(wù)器對移動(dòng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行身份驗(yàn)證的基本方法。如果沒有有效的身份驗(yàn)證密鑰，AP會(huì)禁止所有的網(wǎng)絡(luò)流量通過。
�。�1）當(dāng)一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)（申請者）進(jìn)入一個(gè)無線AP認(rèn)證者的覆蓋范圍時(shí)，無線AP會(huì)向移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)出一個(gè)問詢。
（2）在受到來自AP的問詢之后，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)做出響應(yīng)，告知自己的身份。
�。�3）AP將移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的身份轉(zhuǎn)發(fā)給RADIUS身份驗(yàn)證服務(wù)器，以便啟動(dòng)身份驗(yàn)證服務(wù)。
（4）RADIUS服務(wù)器請求移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送它的憑據(jù)，并且指定確認(rèn)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)身份所需憑據(jù)的類型。
�。�5）移動(dòng)節(jié)點(diǎn)將它的憑據(jù)發(fā)送給RADIUS。
�。�6）在對移動(dòng)節(jié)點(diǎn)憑據(jù)的有效性進(jìn)行了確認(rèn)之后，RADIUS服務(wù)器將身份驗(yàn)證密鑰發(fā)送給AP。該身份驗(yàn)證密鑰將被加密，只有AP能夠讀出該密鑰。（在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和RADIUS服務(wù)器之間傳遞的請求通過AP的“非控制”端口進(jìn)行傳遞，因?yàn)橐苿?dòng)節(jié)點(diǎn)不能直接與RADIUS服務(wù)器建立聯(lián)系。AP不允許STA移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通過“受控制”端口傳送
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