摘要

　　互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展歷程之后,己經(jīng)深刻地改變了人們的日常生活,同時(shí)一系列個(gè)人信息泄露事件的發(fā)生,喚醒了人們對網(wǎng)絡(luò )安全的關(guān)注。在這種背景下,越來(lái)越多的網(wǎng)絡(luò )中開(kāi)始部署AAA(Authentication AuthorizationAccounting)認證系統以保證網(wǎng)絡(luò )的安全,其中RADIUS (Remote AuthenticationDial-InUserService)計費系統作為AAA認證系統的重要組成部分,得到了廣泛的關(guān)注和應用。RADIUS協(xié)議基于不可靠的UDP協(xié)議完成報文傳輸,并未制定可靠傳輸的保證機制,因而在惡劣的網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下,報文可能在傳輸過(guò)程中丟失,進(jìn)而影響RADIUS計費的準確性,不利于RADIUS計費系統的長(cháng)遠發(fā)展。

　　本文設計并實(shí)現了針對RADIUS協(xié)議停止計費報文的緩存系統。該系統基于LINUX實(shí)現,可以識別出需要重傳的RADIUS停止計費報文,并將報文緩存在系統中,進(jìn)行重傳。重傳的過(guò)程中,可以依據系統運行狀態(tài),選取最優(yōu)狀態(tài)的RADIUS服務(wù)器,并更新報文屬性信息,以提升重傳的成功率。

　　RADIUS計費緩存系統的實(shí)現,使得LINUX系統在服務(wù)器不可達狀態(tài)下,所生成的停止計費報文的上送成功率得到顯著(zhù)提升。傳統的無(wú)計費緩存特性的系統對未得到服務(wù)器響應的報文作丟棄處理,即使服務(wù)器恢復可達性,也無(wú)法得到被丟棄的報文,對用戶(hù)的計費將持續,進(jìn)而影響計費結果;而計費緩存系統可以對未得到響應的報文進(jìn)行緩存重傳處理,且在服務(wù)器恢復可達狀態(tài)時(shí),將緩存中的報文在第一時(shí)間重新上送到服務(wù)器,對用戶(hù)的計費將及時(shí)停止。該系統可以提高RADIUS停止計費報文送達服務(wù)器的成功率,從而提升RADIUS計費系統中計費結果的準確性。

　　關(guān)鍵詞：RADIUS AAA計費接入 LINUX

ABSTRACT

　　Internet technology has gone through decades of development,which has profoundly changed people's daily lives. A series of personal information disclosure incidents had awakened people's concern for network security. In this context, more and more networks began to deploy AAA authentication system to ensure network security. As an important part of AAA authentication system, RADIUS accounting system has also been widely used. RADIUS protocol is based on UDP protocol to complete the transmission of packets. The standard RADIUS protocol failed to develop a reliable transmission mechanism, so RADIUS protocol packets may be lost in the transmission process in the harsh network environment. hich may affect the accuracy of RADIUS billing result in the RADIUS accounting system. There are some shortcomings for the long-term evelopment of RADIUS accounting system,.

　　In this paper, we design and implement a buffering system for RADIUS stop accounting packets based on the LINUX system. The system can identify the RADIUS stop-accounting packets that need to be retransmitted, and buffer the packets in the system for retransmission. During the retransmission process, the RADIUS server is selected according to the running status of the system to improve the success rate of retransmission.

　　The implementation of the RADIUS accounting buffering system makes the LINUX system change greatly when processing the RADIUS stop-accounting packet which is not acknowledged when the server is unreachable. Before the accounting buffering system is implemented, the LINUX system discards the unacknowledged packets when the server times out. After the server becomes available, it can not obtain unacknowledged packets, which affects the accounting result. After the accounting buffering system is implemented, the buffering system buffers the unacknowledged packets and conducts retransmission. When the server becomes available, the system can retransmit the packets to the server at the first time. This system will improve the success rate of the RADIUS stop-accounting packets thus improving the accuracy of the accounting result in the RADIUS accounting system.

　　KEYWORDS: RADIUS AAA ACCOUNTING ACCESS LINUX

　　信息化社會(huì )中,網(wǎng)絡(luò )無(wú)處不在。人們可以隨心所欲地使用多種設備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn),享受信息化時(shí)代的便捷生活。網(wǎng)絡(luò )終端設備的層出不窮與網(wǎng)絡(luò )終端用戶(hù)身份的千差萬(wàn)別,對網(wǎng)絡(luò )的安全運行帶來(lái)了挑戰。為了保證網(wǎng)絡(luò )的安全運行和用戶(hù)的信息安全,對于網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )安全管理勢在必行。而網(wǎng)絡(luò )認證,是各種網(wǎng)絡(luò )安全管理機制中應用最為普遍的解決方案。

　　網(wǎng)絡(luò )認證,又稱(chēng)AAA認證,包含認證,授權,計費三個(gè)方面的功能[1]。在引入了　AAA認證系統的網(wǎng)絡(luò )中,終端用戶(hù)持有的設備,在接入網(wǎng)絡(luò )環(huán)境后,并不能立即獲得完整的網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)權限。未認證用戶(hù)在完成AAA認證之前,只被允許訪(fǎng)問(wèn)受限的資源[2],并且未認證用戶(hù)對于受限資源的訪(fǎng)問(wèn)與認證用戶(hù)的網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)之間是相互隔離的[3]。因而,AAA認證保證了網(wǎng)絡(luò )資源只被允許的用戶(hù)所使用,接入用戶(hù)的身份被限定在指定范圍之內[4]。

　　在A(yíng)AA系統中,由AAA計費系統負責對網(wǎng)絡(luò )終端用戶(hù)的網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)進(jìn)行計費,并生成計費結果。網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商根據計費結果,結合計費策略,生成網(wǎng)絡(luò )終端用戶(hù)的賬單,賬單金額是網(wǎng)絡(luò )終端用戶(hù)需要支付的費用。AAA計費系統產(chǎn)生的計費結果,與網(wǎng)絡(luò )終端用戶(hù)的經(jīng)濟利益休戚相關(guān)[5]。站在網(wǎng)絡(luò )終端用戶(hù)的角度,對AAA計費系統最為關(guān)注。AAA計費系統中,AAA計費開(kāi)始于服務(wù)器收到開(kāi)始計費報文時(shí),結束于服務(wù)器收到停止計費報文后。AAA服務(wù)器依賴(lài)停止計費報文以結束對用戶(hù)的計費,若未能及時(shí)收到停止計費報文,則計費動(dòng)作將持續。

　　對用戶(hù)的計費未能及時(shí)結束,將影響AAA計費的準確性。因此,在A(yíng)AA系統的各種協(xié)議報文中,AAA停止計費報文具備最高的重要性。提高AAA停止計費報文上送服務(wù)器的成功率,可以提升AAA計費的準確性。

　　RADIUS計費系統是AAA計費系統的主流選擇,RADIUS計費系統中停止計費報文的傳輸,遵循RADIUS協(xié)議設計的網(wǎng)絡(luò )傳輸機制:RADIUS服務(wù)器在收到客戶(hù)端上送的停止計費報文之后,需要向客戶(hù)端返回對該報文的計費結束響應結果報文。在RADIUS客戶(hù)端與RADIUS服務(wù)器交互的不可靠傳輸過(guò)程中,RADIUS客戶(hù)端無(wú)法收到來(lái)自服務(wù)器的計費結束響應結果報文的情況稱(chēng)為服務(wù)器不可達。當服務(wù)器處于不可達狀態(tài)下,RADIUS停止計費報文上送服務(wù)器不成功,RADIUS服務(wù)器無(wú)法準確結束對網(wǎng)絡(luò )終端用戶(hù)的計費,影響RADIUS計費結果。

　　提升RADIUS計費結果準確性的研宄在RADIUS系統研究領(lǐng)域中具備重要意義。準確的RADIUS計費結果,不僅關(guān)乎網(wǎng)絡(luò )終端用戶(hù)經(jīng)濟利益,也關(guān)乎網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商的聲譽(yù)。雖然RADIUS協(xié)議通過(guò)立即重傳機制,在平穩運行狀態(tài)下的RADIUS系統中可以保證RADIUS停止計費報文上送服務(wù)器的成功率以及計費結果的準確性;但在異常狀態(tài)下,立即重傳將失去作用,報文上送服務(wù)器的成功率和計費結果的準確性無(wú)法保證。因此,有必要設計并實(shí)現一套機制,用于保證RADIUS停止計費報文上送服務(wù)器的成功率,進(jìn)而保證RADIUS計費系統當中計費結果的準確性。本文在充分研宄RADIUS協(xié)議以及LINUX系統具體實(shí)現的基礎上,最終設計并實(shí)現了對RADIUS停止計費報文的緩存系統。計費緩存系統對RADIUS協(xié)議流程中被丟棄的停止計費報文進(jìn)行緩存和重傳,可以有效提高RADIUS客戶(hù)端上送RADIUS停止計費報文的成功率,有效提高RADIUS計費系統中計費結果的準確性。

　　本文共分為五章,具體每個(gè)章節的安排如下所述:

　　第一章是緒論,論述了選題的背景以及研究現狀,隨著(zhù)信息技術(shù)的發(fā)展,AAA技術(shù)也隨之不斷的演進(jìn),AAA系統被廣泛認可,RADIUS協(xié)議被廣泛應用,必須保證RADIUS計費的準確性,引出本文解決的問(wèn)題。

　　第二章探討了　RADIUS計費系統概況,主要從AAA系統,RADIUS協(xié)議和LINUX系統基礎平臺三個(gè)方面進(jìn)行了討論。第一小節討論了　AAA認證體系的基本框架和原理,包括認證,授權計費三個(gè)安全服務(wù)功能的具體作用。第二小節探討了　RADIUS協(xié)議,包括協(xié)議的基礎模型,協(xié)議的具體服務(wù)模式,協(xié)議的具體認證流程和報文傳輸機制。第三小節描述了本文開(kāi)發(fā)所使用的LINUX系統平臺的基礎情況,包括系統平臺的發(fā)展歷程,特性和功能等內容。

　　第三章首先分析了計費緩存重傳系統需求,并完成了整個(gè)系統的設計,敘述了各個(gè)功能模塊所完成的功能和功能模塊之間的交互關(guān)系。在此基礎上,詳細論述了計費緩存重傳系統的核心實(shí)現原理和流程,結合具體的實(shí)現方案,論證了系統實(shí)現的合理性和有效性。

　　第四章首先對計費緩存系統進(jìn)行了功能測試和功能驗證,將整個(gè)計費緩存重傳系統中所涉及到的各個(gè)功能點(diǎn),集中進(jìn)行了展示,并分析了測試結果,評價(jià)了系統價(jià)值和創(chuàng )新點(diǎn)。

　　第五章的主題是總結和展望,回顧整個(gè)論文的歷程,提煉出整個(gè)論文方案中的核心思想和核心內容,并且對具體實(shí)現過(guò)程中所涉及到的各方面的工作量進(jìn)行總結,客觀(guān)上指明了后期工作中改良和優(yōu)化的方向。

　　RADIUS計費緩存系統驗證：

測試環(huán)境組網(wǎng)圖

配置狀態(tài)圖

RADIUS配置狀態(tài)圖

成功上線(xiàn)300個(gè)用戶(hù)之后的用戶(hù)數量圖

改變網(wǎng)絡(luò )參數使服務(wù)器不可達

改變端口狀態(tài)使服務(wù)器不可達

關(guān)閉服務(wù)器服務(wù),使服務(wù)器不可達

目錄

　　第一章 緒論
　　　　1.1 研宄背景及意義
　　　　1.2 研宄現狀
　　　　　　1.2.1 AM協(xié)議現狀
　　　　　　1.2.2 RADIUS計費系統現狀
　　　　1.3 論文組織結構
　　第二章 RADIUS計費系統概述
　　　　2.1�堿M系統基礎
　　　　2.2　RADIUS協(xié)議基礎
　　　　　　2.2.1　RADIUS　協(xié)議
　　　　　　2.2.2　RADIUS協(xié)議工作模式
　　　　　　2.2.3　RADIUS認證計費流程
　　　　　　2.2.4　RADIUS　報文傳輸
　　　　2.3　LINUX系統平臺簡(jiǎn)介
　　　　2.4 本章小結
　　第三章 RADIUS計費緩存系統的設計與實(shí)現
　　　　3.1 需求分析
　　　　　　3.1.1 報文處理功能需求
　　　　　　3.1.2 命令行功能需求
　　　　　　3.1.3 兼容性需求
　　　　3.2 系統設計
　　　　　　3.2.1 PAM模塊
　　　　　　3.2.2 RESEND模塊
　　　　　　3.2.3 命令行模塊
　　　　3.3 系統關(guān)鍵流程實(shí)現
　　　　　　3.3.1 PAM模塊抓取停止計費請求
　　　　　　3.3.2 PAM模塊組裝重傳報文包并發(fā)送
　　　　　　3.3.3 RESEND模塊接收并解析重傳報文包
　　　　　　3.3.4 RESEND模塊完成單輪重傳
　　　　　　3.3.5 RESEND模塊完成單個(gè)報文節點(diǎn)重傳
　　　　　　3.3.6 RESEND模塊收到服務(wù)器響應
　　　　　　3.3.7 命令行命令處理
　　　　　　3.3.8 命令行定制時(shí)間解析
　　　　3.4 本章小結
　　第四章 RADIUS計費緩存系統的驗證與評價(jià)
　　　　4.1 構建測試環(huán)境
　　　　　　4.1.1 測試組網(wǎng)情況
　　　　　　4.1.2 接入模塊配置
　　　　　　4.1.3 認證方案配置
　　　　4.2 系統重傳功能測試
　　　　4.3 命令行配置命令測試
　　　　　　4.3.1 使能狀態(tài)與重傳次數配置命令
　　　　　　4.3.2 命令行配置信息回溯
　　　　　　4.3.3 顯示RADIUS方案信息
　　　　4.4 命令行錯誤反饋功能
　　　　　　4.4.1 起止時(shí)間不合邏輯
　　　　　　4.4.2 時(shí)間字符串錯誤
　　　　　　4.4.3 未按規定格式輸入
　　　　　　4.4.4 日期不存在
　　　　　　4.4.5 閏年日期處理
　　　　4.5 命令行顯示功能驗證
　　　　　　4.5.1 顯示功能入口
　　　　　　4.5.2 幫助信息展示
　　　　　　4.5.3 按方案名顯示
　　　　　　4.5.4 按用戶(hù)名顯示
　　　　　　4.5.5 按Session-ID顯示
　　　　　　4.5.6 按時(shí)間顯示
　　　　4.6 命令行刪除功能驗證
　　　　　　4.6.1 幫助信息展示
　　　　　　4.6.2 按用戶(hù)名刪除
　　　　　　4.6.3 按Session-ID刪除
　　　　　　4.6.4 按時(shí)間范圍刪除
　　　　　　4.6.5 按方案名刪除
　　　　4.7 兼容性測試
　　　　　　4.7.1 硬件兼容性測試
　　　　　　4.7.2 軟件兼容性測試
　　　　4.8 測試結論
　　　　4.9 系統工作價(jià)值和新穎性
　　　　4.10 本章小結
　　第五章 總結與展望
　　　　5.1 工作總結
　　　　5.2 工作展望
　　　　5.3 本章小結
　　參考文獻
　　致謝

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