探索802.1X:构筑安全网络的认证之盾

在现代网络安全的世界里,有一个极其重要但又常常被忽视的角色,它就是802.1x认证协议。这个协议可以被称作网络安全的守护者,为我们提供了强有力的防护。今天,我们就来深入探讨一下802.1x的原理、应用和测试,看看它是如何在幕后悄悄保护我们的网络的。

一、什么是802.1x?

首先,让我们了解一下什么是802.1x。802.1x是一个基于端口的网络访问控制机制,由IEEE(电气电子工程师学会)开发,属于IEEE 802.1标准家族。它的主要作用是通过认证管理用户和设备对网络的访问权限。
更通俗地说,802.1x就像是网络的门卫,负责检查每一个试图进入网络的设备或用户的身份,只有通过认证的合法用户才能进入。这不仅可以防止未授权的设备接入,还可以确保网络的安全和稳定。

二、它是如何工作的呢?

802.1x协议的工作原理可以分解为以下几个关键部分:请求者(Supplicant)、认证者(Authenticator)和认证服务器(Authentication Server)。
1.请求者(Supplicant):这是试图连接到网络的终端设备,比如你的电脑、手机等。请求者会主动发起认证请求,希望通过网络安全检查。
2.认证者(Authenticator):这是网络中负责传递认证请求的设备,比如交换机或无线接入点(AP)。认证者负责在请求者和认证服务器之间建立联系,但不会做出最终认证决策。
3.认证服务器(Authentication Server):通常是RADIUS服务器,负责验证请求者的身份信息,并决定是否允许请求者访问网络。认证服务器会处理包括用户名、密码、证书等在内的所有认证数据。
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认证过程
典型的802.1x认证流程如下:
1.发起连接:请求者连接到认证者(如交换机或AP),并发送一个“EAP-Request/Identity”消息要求进行身份认证。(IEEE 802.1X认证系统通过EAP协议在客户端和认证服务器之间交换认证信息,在客户端PAE与设备端PAE之间,EAP协议报文使用EAPOL封装格式(EAP over LAN))
2.身份提供:请求者响应并提供身份信息(例如用户名)。
3.身份验证:认证者将请求者的身份信息传递给认证服务器,等待服务器的进一步验证请求。(认证服务器是为设备端提供认证服务的实体,用于实现用户的认证、授权和计费,建议使用RADIUS服务器。)
4.凭证验证:认证服务器可能会要求请求者提供更多信息(例如密码或证书,在设备端PAE与RADIUS服务器之间,EAP协议报文可以使用EAPOR封装格式(EAP over RSDIUS),或设备端PAE进行转换,传送PAP或CHAP协议报文)。
5.认证结果:认证服务器验证凭证后,向认证者发送“EAP-Success”或“EAP-Failure”消息。
6.访问控制:如果认证成功,认证者允许请求者访问网络;若失败,则拒绝访问。

三、它的类型有哪些呢?

802.1x支持多种认证方法,主要包括以下几种:
1.基于用户名和密码(EAP-MD5):

  • 优点:实现简单,适用于基本的身份验证。
  • 缺点:安全性较低,容易受到中间人攻击和离线密码破解。

2.基于证书(EAP-TLS):

  • 优点:安全性高,因为使用数字证书进行双向验证,几乎不可伪造。
  • 缺点:实施复杂,需要基础设施支持,例如PKI(公钥基础设施)。

3.基于安全用户名和密码(PEAP和EAP-TTLS):

  • 优点:在使用用户名和密码的基础上,通过TLS隧道增强了安全性,防止中间人攻击。
  • 缺点:比EAP-MD5稍复杂,需要配置服务器证书。

4.基于SMSOTP或其他外部认证(EAP-GTC):

  • 优点:灵活,可以集成多种外部认证方式,比如一次性密码(OTP)、生物识别等。
  • 缺点:需要额外的外部认证系统支持,实施成本较高。

四、802.1x的应用场景

企业网络

在企业网络环境中,802.1x扮演着至关重要的角色。它确保在公司内部网中,只有经过认证的员工才可以连接到公司资源。这对于保护企业敏感信息、防范内部威胁和外部攻击都具有重要意义。

  • 桌面电脑:每台员工的电脑启动时都会通过802.1x进行认证,确保只有合规设备才能接入公司网络。
  • 移动设备:员工可以通过802.1x在办公室或远程接入公司网络,所有接入请求都要通过严格的身份验证。

教育机构
校园网络通常覆盖面积广,用户多且分散,这为网络管理带来了挑战。802.1x能够帮助校园网络实现安全控制,确保只有合法用户才能访问网络资源。

  • 校园Wi-Fi:学生和教职工在连接校园Wi-Fi时,需要通过802.1x认证,确保网络资源的安全使用。

  • 计算机实验室:实验室中的每一台设备在使用时必须通过认证,防止未经授权的访问和滥用。

公共和家庭无线网络
无论是家庭还是公共场所的无线网络,802.1x都能提供额外的一层安全防护,确保只有经过身份验证的设备才能连接上网络。

  • 家庭网络:家庭中的所有设备(如智能电视、笔记本等)在接入Wi-Fi时都需要通过802.1x认证,提升家庭网络的安全性。
  • 公共Wi-Fi:咖啡店、酒店等公共场所提供的Wi-Fi也可以应用802.1x,确保只有获得授权的用户可以使用网络,从而防止网络滥用。

政府和金融机构
在这些需要高级别安全保障的场合,802.1x协议显得尤为重要。通过严格的身份认证,确保只有合法的用户和设备可以访问敏感的政府或金融数据。

五、802.1x的测试:让它经得起考验

为了确保802.1x配置的有效性和可靠性,测试是非常重要的一环。以下使用信而泰测试仪表以MD5认证方式进行802.1x协议的测试:
测试拓扑和主要配置如下所示:
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如上图所示,测试仪模拟802.1x认证的终端设备,被测设备使用华为的AR6140H-S,服务器采用开源的Freeradius,测试仪和交换机两个接口相连,并且在同一个VLAN里,并在在交换机G0/0/1接口启用DOT1X
1、占用两个端口,port1用于模拟DOT1X和发送流量,port2用于接收流量,首先在port1上创建两条流量,在DOT1X认证之前,发送Traffic两条流量都不通;
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2、使用配置向导在port1端口创建802.1X协议,选择封装为None并启用VLAN,接口MAC地址配置为00:00:00:11:11:11和DOT1X-Traffic流量的源MAC相同,配置802.1x认证方式选择MD5,用户名和密码都为vic,点击完成即可;
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3、切换到802.1x协议处启动即可,切换统计视图到802.1x协议统计,认证结果为Authenticated成功建立会话;
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4、重新将两条流量发送,可观察到DOT1X-Traffic流量可正常通讯,而未启用802.1x协议的Back-Traffic流量依旧不通。
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以下是实时抓取的802.1x协议报文
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六、DarYu-X/BigTao-V系列网络测试仪

DarYu-X系列和BigTao-V系列网络测试仪在设计上融合了前沿的模块化理念,集成高性能机箱、强大的板卡以及直观易用的软件界面。支持从10M到800G的多速率以太网测试,展示了卓越的灵活性和扩展性,完美应对企业用户不断增加的测试需求和未来业务扩展的挑战。两个平台均支持802.1x协议MD5、TLS、TLS1.1、TLS1.2、TTLS、PEAP这6种方式认证测试,可以满足用户不同的测试需求,为网络环境中的多种应用场景提供了灵活而高效的解决方案。
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