EAP的话题(1)
撰写于：2013年9月18日
作者：silex Wi-Fi专家
“企业安全”是无线局域网中的神奇的世界。有时它被称为 "EAP"，有时被称为 "802.1X"，有时在AP设置中会有一个 "RADIUS "项目，但我认为很少有人确切了解其中的含义。在本文中，我想通过一系列文章对此进行解释。
为什么是企业安全？
在上一篇文章中，我们谈到了PSK 系统的问题在于它们 "难以配置和更新"，因此 "一旦配置了密钥，它往往会一直被使用，这可能会导致安全漏洞“。不过，仅这一个问题就可以通过使用集中管理型 AP 得到一定程度的缓解。集中式身份验证是一种系统，在这种系统中，子机的身份验证不是由单个AP独自执行，而是由位于单一位置的身份验证服务器通过网络执行。虽然子机侧的密钥管理问题依然存在，但 AP 侧的密钥管理要容易得多。
不过，PSK 系统还有一个问题。那就是 "只使用密码进行身份验证"。也就是说PSK中没有 “用户名”这一要素。虽然 PSK 可以实现 "加密（防止窃听）"和 "消除未授权用户（身份验证）"的功能，但 PSK 系统中每个人都使用相同的密码，这意味着 "谁在登录 "等信息基本上是未知的。唯一可以使用的是 MAC 地址，但 MAC 地址不过是一串枯燥的数字，很难作为用户 ID 进行管理，而且还会随着个人电脑和局域网适配器的更换而改变，因此也很难处理。
就密码强度而言，无线局域网中的企业级安全（802.1X），没有比 PSK 更好（最终密码算法相同，都是 AES-CCMP）。但最大的区别在于 “用户信息可以关联和管理”。可以跟踪谁在何时何地登录，也可以禁止特定用户登录。相比之下，如果想要将某个特定用户排除在 PSK系统之外的话，就只能一次性更改清除该用户之外的所有人的所有密钥（太麻烦），或者设置 MAC 地址过滤器，禁止除已知身份的设备之外的其他设备登录（管理工作量更大，也更不方便）。
EAPoL和 802.1X
在无线局域网（WLAN）出现之前，有线局域网（LAN）就已经在讨论网络中的设备认证问题，为此制定了IEEE 802.1X标准。
有时会被错误地称为"802.11X"，其实是 "1X"，而不是 "11X"。X 可以用小写或大写书写，但习惯上都是大写，因为用小写x 书写可能会被视为 "任意字母"。
在802.1X规格中承担认证的协议是EAPoL。EAP 的全称是Extension Authentication Protocol，其历史可以追溯到 1990 年代，当时用户使用电话调制解调器进行拨号上网，以当时的用户身份验证协议规格为基础，经过不断发展到现今的 EAP。所谓“Extension”，是指原本在拨号协议PPP (Point-to-Point Protocol)中加入认证序列，但随着各大供应商和操作系统供应商开始实施各自扩展的认证。为了将这些认证作为“可扩展”的认证协议在一个框架内管理，从而制定了EAP 。
EAPoL 指局域网上的 EAP，最初是为电话线创建的，现在扩展成可在局域网线路上使用的状态。
最初的 EAP 通常使用挑战身份验证协议（CHAP，Challenge Handshake Authentication Protocol）；以哈希算法命名的 EAP-MD5 比EAP-CHAP 更常用。这是因为 EAP 的前身 PPP 已经有一个名为 "CHAP"的身份验证协议（*注），所以特意给它起了一个不同的名字，以避免混淆。
注：微软已在其产品中使用MSCHAP（使用 WindowsNT 自身的密码哈希值）及其改进版 MSCHAPv2（在 PPP 上使用）。EAP的制定是为了包含了这些专有扩展，但如后续所述MSCHAP/MSCHAPv2 后来还是以不同的形式继续存在。
挑战型认证采用如下算法，将伪随机数和散列函数组合起来，将密码和用户名打乱破坏掉。虽然破坏的结果是128bit的乍一看非常混乱的比特串，但是只要密码和用户名有一个字母的差异，结果就会大不相同。而且用户名+密码→哈希的转换很简单，但反过来从哈希推算用户名和密码却非常困难。
802.1X和 RADIUS
现在，802.1X 涉及到另一个关键词：RADIUS，RADIUS是Remote Access Dial In User Service的缩写，是过去拨号互联网上用于管理用户登录的身份验证协议。802.1X 就像是将这一机制从"拨号 "转移到了 "以太网"并加以实施，网络交换机和客户端之间的认证上使用EAPoL进行，网络交换机和服务器之间认证上使用 RADIUS进行认证。
RADIUS有自己的框架，与 EAP 不同的是，其基本规范包括用于未加密密码的 PAP(Password Authentication Protocol)和用于基于挑战型验证的 CHAP。RADIUS CHAP 与EAP-MD5 类似，但并不直接兼容（*注）。后来，RFC 3579 扩展了 EAP over RADIUS的选项，允许EAP 数据包直接通过 RADIUS。当前的 802.1X 基本上就是在这种模式下运行的。也就是说， RADIUS 框架被用作 EAP on IP 而不是 EAPoL，而 RADIUS 本身的身份验证功能（PAP、CHAP）却很少被使用。
注：这方面的关系有点复杂，因为 RADIUS (RFC2059) 是在 EAP (RFC2284) 之前制定，而且是在 EAP 扩展之前根据 PPP (RFC1661) 身份验证协议设计的。
然而，这个 "几乎"是个棘手的问题，因为至少 RADIUS 密码（密文）必须设置正确，因为 RADIUS 数据包上有一个防篡改的验证散列字段（Authentication），如果客户端（AP）和验证服务器端的密文信息不匹配，验证散列值就会不匹配，数据包就会被丢弃。RADIUS密钥与 802.1X 中提供给单个用户的密码不同，基本上是提供给每个身份验证服务器的。但也可以通过区分IP地址范围来设置不同的密码（至少 FreeRADIUS 具有该功能）。
另外，EAP选项扩展后，并没有取消RADIUS自身的用户名和密码选项，而且在实际安装和配置中，发送哪些值以及接收到的RADIUS 用户名是否经过验证也存在差异。关于 802.1X 中 ID 和密码的混淆问题，我们后续也会提及到。即使是同一种 "802.1X 标准 "之所以有一定的 "兼容性"，是因为这方面的规范比较灵活（或者更直白地说，比较 "松散"）。
迈向神奇的EAP世界
有线局域网的IEEE802.1X 标准使用 EAP-MD5 作为标准算法。不过，EAP-MD5 是单向验证。这意味着网络只能验证终端，终端无法验证网络。虽然这在有线局域网中是一个安全问题，但在无线局域网中却构成了更大的风险。这意味着，当攻击者试图建立一个假 AP 让用户连接并窃取信息时，单向验证协议无法区分 "真 AP "和 "假AP"。无线局域网的身份验证协议需要相互身份验证(Mutual Authentication)，这也是扩展 EAP 的原因。我们终于要踏入 EAP 的神奇世界了，但这将是下一期的主题。
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为什么是企业安全？
在上一篇文章中，我们谈到了PSK 系统的问题在于它们 "难以配置和更新"，因此 "一旦配置了密钥，它往往会一直被使用，这可能会导致安全漏洞“。不过，仅这一个问题就可以通过使用集中管理型 AP 得到一定程度的缓解。集中式身份验证是一种系统，在这种系统中，子机的身份验证不是由单个AP独自执行，而是由位于单一位置的身份验证服务器通过网络执行。虽然子机侧的密钥管理问题依然存在，但 AP 侧的密钥管理要容易得多。
不过，PSK 系统还有一个问题。那就是 "只使用密码进行身份验证"。也就是说PSK中没有 “用户名”这一要素。虽然 PSK 可以实现 "加密（防止窃听）"和 "消除未授权用户（身份验证）"的功能，但 PSK 系统中每个人都使用相同的密码，这意味着 "谁在登录 "等信息基本上是未知的。唯一可以使用的是 MAC 地址，但 MAC 地址不过是一串枯燥的数字，很难作为用户 ID 进行管理，而且还会随着个人电脑和局域网适配器的更换而改变，因此也很难处理。
就密码强度而言，无线局域网中的企业级安全（802.1X），没有比 PSK 更好（最终密码算法相同，都是 AES-CCMP）。但最大的区别在于 “用户信息可以关联和管理”。可以跟踪谁在何时何地登录，也可以禁止特定用户登录。相比之下，如果想要将某个特定用户排除在 PSK系统之外的话，就只能一次性更改清除该用户之外的所有人的所有密钥（太麻烦），或者设置 MAC 地址过滤器，禁止除已知身份的设备之外的其他设备登录（管理工作量更大，也更不方便）。
EAPoL和 802.1X
在无线局域网（WLAN）出现之前，有线局域网（LAN）就已经在讨论网络中的设备认证问题，为此制定了IEEE 802.1X标准。
有时会被错误地称为"802.11X"，其实是 "1X"，而不是 "11X"。X 可以用小写或大写书写，但习惯上都是大写，因为用小写x 书写可能会被视为 "任意字母"。
在802.1X规格中承担认证的协议是EAPoL。EAP 的全称是Extension Authentication Protocol，其历史可以追溯到 1990 年代，当时用户使用电话调制解调器进行拨号上网，以当时的用户身份验证协议规格为基础，经过不断发展到现今的 EAP。所谓“Extension”，是指原本在拨号协议PPP (Point-to-Point Protocol)中加入认证序列，但随着各大供应商和操作系统供应商开始实施各自扩展的认证。为了将这些认证作为“可扩展”的认证协议在一个框架内管理，从而制定了EAP 。
EAPoL 指局域网上的 EAP，最初是为电话线创建的，现在扩展成可在局域网线路上使用的状态。
最初的 EAP 通常使用挑战身份验证协议（CHAP，Challenge Handshake Authentication Protocol）；以哈希算法命名的 EAP-MD5 比EAP-CHAP 更常用。这是因为 EAP 的前身 PPP 已经有一个名为 "CHAP"的身份验证协议（*注），所以特意给它起了一个不同的名字，以避免混淆。
注：微软已在其产品中使用MSCHAP（使用 WindowsNT 自身的密码哈希值）及其改进版 MSCHAPv2（在 PPP 上使用）。EAP的制定是为了包含了这些专有扩展，但如后续所述MSCHAP/MSCHAPv2 后来还是以不同的形式继续存在。
挑战型认证采用如下算法，将伪随机数和散列函数组合起来，将密码和用户名打乱破坏掉。虽然破坏的结果是128bit的乍一看非常混乱的比特串，但是只要密码和用户名有一个字母的差异，结果就会大不相同。而且用户名+密码→哈希的转换很简单，但反过来从哈希推算用户名和密码却非常困难。
摘要认证机制
802.1X和 RADIUS
现在，802.1X 涉及到另一个关键词：RADIUS，RADIUS是Remote Access Dial In User Service的缩写，是过去拨号互联网上用于管理用户登录的身份验证协议。802.1X 就像是将这一机制从"拨号 "转移到了 "以太网"并加以实施，网络交换机和客户端之间的认证上使用EAPoL进行，网络交换机和服务器之间认证上使用 RADIUS进行认证。
RADIUS的结构
RADIUS有自己的框架，与 EAP 不同的是，其基本规范包括用于未加密密码的 PAP(Password Authentication Protocol)和用于基于挑战型验证的 CHAP。RADIUS CHAP 与EAP-MD5 类似，但并不直接兼容（*注）。后来，RFC 3579 扩展了 EAP over RADIUS的选项，允许EAP 数据包直接通过 RADIUS。当前的 802.1X 基本上就是在这种模式下运行的。也就是说， RADIUS 框架被用作 EAP on IP 而不是 EAPoL，而 RADIUS 本身的身份验证功能（PAP、CHAP）却很少被使用。
注：这方面的关系有点复杂，因为 RADIUS (RFC2059) 是在 EAP (RFC2284) 之前制定，而且是在 EAP 扩展之前根据 PPP (RFC1661) 身份验证协议设计的。
然而，这个 "几乎"是个棘手的问题，因为至少 RADIUS 密码（密文）必须设置正确，因为 RADIUS 数据包上有一个防篡改的验证散列字段（Authentication），如果客户端（AP）和验证服务器端的密文信息不匹配，验证散列值就会不匹配，数据包就会被丢弃。RADIUS密钥与 802.1X 中提供给单个用户的密码不同，基本上是提供给每个身份验证服务器的。但也可以通过区分IP地址范围来设置不同的密码（至少 FreeRADIUS 具有该功能）。
另外，EAP选项扩展后，并没有取消RADIUS自身的用户名和密码选项，而且在实际安装和配置中，发送哪些值以及接收到的RADIUS 用户名是否经过验证也存在差异。关于 802.1X 中 ID 和密码的混淆问题，我们后续也会提及到。即使是同一种 "802.1X 标准 "之所以有一定的 "兼容性"，是因为这方面的规范比较灵活（或者更直白地说，比较 "松散"）。
迈向神奇的EAP世界
有线局域网的IEEE802.1X 标准使用 EAP-MD5 作为标准算法。不过，EAP-MD5 是单向验证。这意味着网络只能验证终端，终端无法验证网络。虽然这在有线局域网中是一个安全问题，但在无线局域网中却构成了更大的风险。这意味着，当攻击者试图建立一个假 AP 让用户连接并窃取信息时，单向验证协议无法区分 "真 AP "和 "假AP"。无线局域网的身份验证协议需要相互身份验证(Mutual Authentication)，这也是扩展 EAP 的原因。我们终于要踏入 EAP 的神奇世界了，但这将是下一期的主题。
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