无锡电信警务通无线接入解决方案.doc
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1、 无线接入认证解决方案(CDMA 1x网络VPDN)联创科技(南京)有限公司2023年2月目 录1技术介绍41.1VPDN是什么41.2VPDN技术发展由来51.3为什么会采用L2TP51.4基于二层隧道的VPDN模型61.5VPDN的身份验证方法61.5.1口令验证协议(PAP)61.1.2挑战握手验证协议(CHAP)71.1.3IMSI号验证72组网方式83VPDN的实现过程93.1系统构成部分93.2实现过程94VPDN系统特点104.1支持企业端托管和独立的管理方式104.2支持漫游114.3简单方便的客户端软件114.4高度扩展和伸缩性115方案建议125.1系统整体方案125.2建
2、立在线互备的E-Securer3.2身份认证系统135.3利用IMSI卡号认证135.4访问控制135.5全国漫游145.6接口设计155.6.1与用户的接口155.6.2与政务网的接口155.6.3与应用系统的接口156方案优势166.1基于域名的线路选择166.2第二层加密隧道L2TP VPN166.3基于IMSI卡号的用户身份鉴别176.4基于ACL的访问控制177系统部署及配置187.1系统部署187.2系统配置197.2.1专线197.2.2本地网络服务(LNS)197.2.3联创身份认证服务器197.3配置清单208工程进度计划219联创VPN应用的成功案例229.1楚雄州政务网V
3、PDN接入229.2江苏省高速公路管理处无线电路备份认证系统229.3苏州电力公司VPN接入认证系统229.4光大银行ATM机接入安全认证系统239.5其他成功案例231 技术介绍随着CDMA 1X网络用户的发展和各项增值业务的顺利推广,市场对无线VPDN业务的需求越来越强烈。CDMA 1X分组网的VPDN业务,是利用CDMA 1X高速分组数据网络为无线移动用户构建虚拟专用网络,从而使集团用户在任何地点都能够通过CDMA 1X网络访问集团的私有网络,实现为职员和商业伙伴提供无缝和安全的连接,从而真正做到“让一切自由连通”。但在CDMA 1X分组域的VPDN业务发展中,一些对安全需求高的用户需要
4、进行特别的安全措施进行安全保障。同时,一站式服务和全套端对端的系统解决方案正为用户所青睐。因此我们针对政府办公网安全性的需求,提供出端对端的CDMA专网整体安全解决方案。联创E-Securer安全身份认证系统是针对政府、电信、金融、公安等对安全级别要求较高的企业用户的远程接入认证需求而开发的安全产品,通过双因素认证等高科技加密及安全技术达到高性能、高安全级别的作用。1.1 VPDN是什么VPDN全称是Virtual Private Dial-up Network,又称为虚拟专用(或私有)拨号网,是VPN业务的一种,亦即以拨号接入方式上网,通过在 CDMA 1x分组网络上传输数据,并对网络数据进
5、行封包和加密,可以传输私有数据,达到私有网络的安全级别。它是利用IP网络的承载功能结合相应的认证和授权机制建立起来的安全的虚拟专用网(VPN),是近年来随着Internet的发展而迅速发展起来的一种技术。VPDN的具体实现是采用隧道技术,即将企业网的数据封装在隧道中进行传输。隧道技术的基本过程是在源局域网与公网的接口处将数据(是OSI七层模型中的网络层数据)作为负载封装在一种可以在公网上传输的数据格式中,在目的局域网与公网的接口处将数据解封装,取出负载。被封装的数据包在互联网上传递时所经过的逻辑路径被称为“隧道”。要使数据顺利地被封装、传送及解封装,通信协议是保证的核心。1.2 VPDN技术发
6、展由来目前VPN隧道协议可分为第三层隧道协议和第二层隧道协议。第二层隧道协议有点对点隧道协议(PPTP)、第二层转发(L2F)、第二层隧道协议(L2TP)三种。 PPTP是PPP的扩展,它增加了一个新的安全等级,并且可以通过Internet进行多协议通信,它支持通过公共网络(如Internet)建立按需的、多协议的、虚拟专用网络。通过启用PPTP的VPN传输数据就像在企业的一个局域网内那样安全。另外还可以使用PPTP建立专用LAN到LAN的网络。L2F(第二层转发)协议是由Cisco公司提出的可以在多种媒质如ATM、帧中继、IP网上建立多协议的全VPN通信方式。远端用户能够透过任何支持用户采用
7、拨号方式接入公共IP网络,首先按常规方式拨号到ISP的接入服务器NAS,建立PPP连接;NAS根据用户名等信息,发起第二重连接,通向HGW 服务器。在这种情况下隧道的配置、建立对用户是完全透明的。L2TP(第二层隧道协议)结合了L2F和PPTP的优点,是一个工业标准的Internet隧道协议,它和PPTP的功能大致相同。L2TP也会压缩PPP的帧,从而压缩IP、IPX或NetBEUI协议,同样允许用户远程运行依赖特定网络协议的应用程序。目前L2TP只支持通过IP网络建立隧道,不支持通过X.25、帧中继或ATM网络的本地隧道。1.3 为什么会采用L2TPVPDN主要是采用第二层隧道协议(L2TP
8、),为什么会采用L2TP?有以下几点原因:(1)对于GRE及IPSec这些三层隧道协议,区分用户将比较困难;因为在三层(IP层),一般只能通过IP 地址来区分用户。对于VPN来说,用户的地址是可以重复的,这样,三层隧道协议不适合区分用户。(2)L2TP 是二层(链路层)的隧道协议,是作为PPP 的扩展提出来的。PPP适合区分不同的用户,比如拨号用户、采取专线直连的对端路由器等等,因为PPP 可以得到对端的用户名和更多用户信息。对于拨号用户接入这种情况来说,需要区分不同的VPN 用户,使用L2TP进行VPDN组建是最理想的。(3)采用L2TP隧道协议,只分配企业网内部IP地址,而PPTP等第二层
9、的隧道协议,要求有正式的IP地址,在拨入拨号服务器时,由拨号服务器提供,在二次拨入企业网关时,由企业网关分配内部网地址。(4)采用L2TP隧道协议的VPDN,电信运营商主要维护运营商和企业之间的二层隧道。不同企业之间的二层隧道是区分开来的,相互独立的二层隧道将保证各企业VPDN网的完全私有性和绝对安全性。1.4 基于二层隧道的VPDN模型集团VPDN接入CDMA 1X分组网考虑安全性,主要采用专线接入。专线接入:对于实时性、安全性要求较高的集团,如政府和公安的集团用户,既要考虑CDMA 1X分组网到集团网的带宽需求,又要考虑传输数据的安全保密性,因此采用专网接入的方式是最安全的选择,既可以保证
10、流量带宽又可以保证数据的安全,此种接入方式需要集团提供专线的租用费用,与第一种方式相比集团要增加租用专线的投资。1.5 VPDN的身份验证方法1.5.1 口令验证协议(PAP)PAP是一种简单的明文验证方式。NAS要求用户提供用户名和口令,PAP以明文方式返回用户信息。很明显,这种验证方式的安全性较差,第三方可以很容易地获取被传送的用户名和口令,并利用这些信息与NAS建立连接获取NAS提供的所有资源。所以,一旦用户密码被第三方窃取,PAP无法提供避免受到第三方攻击的保障措施。1.5.2 挑战握手验证协议(CHAP) CHAP是一种加密的验证方式,能够避免建立连接时传送用户的真实密码。NAS向远
11、程用户发送一个挑战口令(challenge),其中包括会话ID和一个任意生成的挑战字串(arbitrary challenge string)。远程客户必须使用MD5单向散列算法(one-way hashing algorithm)返回用户名和加密的挑战口令,会话ID以及用户口令,其中用户名以非散列方式发送。CHAP对PAP进行了改进,不再直接通过链路发送明文口令,而是使用挑战口令以散列算法对口令进行加密。因为服务器端存有客户的明文口令,所以服务器可以重复客户端进行的操作,并将结果与用户返回的口令进行对照。CHAP为每一次验证任意生成一个挑战字串来防止受到再现攻击(replay attack)
12、。在整个连接过程中,CHAP将不定时地向客户端重复发送挑战口令,从而避免第三方冒充远程客户(remoteclient impersonation)进行攻击。1.5.3 IMSI号验证IMSI号是IUM卡的全球唯一标识,当一个用户得到IUM卡的同时就有了与这个卡相关的IMSI号,这个号可以视为用户所拥有的资产,所以这个信息就可以作为身份鉴别的一个因素。用户在发起一个VPDN拨号请求时,输入自己的账号和域名、静态密码,在通过CDMA1x网络验证通过后会进入联通内网,如果内网中部署了身份认证系统,那么身份认证系统就可以取得用户的IMSI号,送到系统的认证模块来进行用户身份的鉴别,如果这个号和输入的账
13、号不一致,那么这个用户的拨号请求将被拒绝。反之,则认证成功,进入内部网络中。2 组网方式该方案主要特点为各个企业单独购买自己的Radius 认证服务器,单独实施自己的安全身份认证系统。用户通过CDMA 1x 上网的具体流程是这样的:用户使用自己的CDMA 1x 卡,使用联通提供的1x 拨号客户端,在拨号客户端输入用户名加域名的方式,例如 test.同时输入静态口令, 用户的认证信息通过1x 网络送到联通的PDSN 上,PDSN 在收到用户的认证请求包后,判断该请求包的域名(通过Radius 认证服务器)。然后根据域名(每个企业一个独立的域名,指到企业的接入网关,需要事先在CDMA1x网络的AA
14、A服务器上配置好数据),将该包送到对应的企业接入网关(LNS)。企业侧接入网关在收到用户的 认证请求包后将用户的认证请求包送给企业的E-Scecurer安全身份认证服务器,认证服务器在收到认证请求包后判断用户的用户名,口令,IMSI号信息是否正确,若这三项信息完全正确,则用户认证通过,否则认证失败。用户认证通过后,用户就通过这样的L2TP 的隧道,建立了自己和企业的虚拟专用连接,用户如同置身于企业内网了。整个操作流程非常简单。同时用户仍然可以通过原来的用户名口令上Internet. 这儿需要强调指出的是由于IMSI 号的唯一性,保证了没有卡的用户即使知道了你的用户名,密码也无法登陆,这就极大地
15、提高了系统的安全性。3 VPDN的实现过程3.1 系统构成部分VPDN服务主要由CDMA1X路由器、LAC和LNS(防火墙或者cisco接入路由器如C2600 Series)、AAA服务器组成,以下是各部分功能。CDMA1X路由器: 连接在远程网络上的访问终端,是VPDN呼叫的发起者。LAC: 是“第二层隧道协议(L2TP)访问集中器”(Layer 2 tunnel protocol Access Concentrator)的缩写,在CDMA1X分组网中是PDSN节点。它是L2TP隧道的其中一个端点,也是LNS的对端。LAC处于LNS和Client的中间,负责转发双方的数据包。从LAC发往LN
16、S的数据包需要封装到L2TP隧道中,而从LAC到Client的连接则使用CDMA1X无线分组传输技术。LNS: 是“第二层隧道协议网络服务器”(Layer 2 tunnel protocol Network Server)的缩写。它是L2TP隧道的另一个端点,也是LAC的对端。它是PPP会话的逻辑终点,而PPP会话被LAC封装成隧道形式,是从Client端开始的。AAA server:AAA是认证(Authentication)、授权(Authorization)和记账(Accounting)的缩写。AAA服务器负责对Client的身份进行验证。3.2 实现过程远程无线CDMA1X终端(手机、
17、笔记本)通过CDMA1X网络连入拜访地LAC。LAC服务器通过用户名或接入号码识别出该用户为VPDN用户后,就和用户的目的VPDN服务器(企业内部服务器)建立一条连接,这条连接称为隧道,然后将用户数据包封装成IP报文后从该隧道传送给VPDN服务器,VPDN服务器收到数据包并拆封后就可以读到真正有意义的报文了。详细实现过程如下:用户(客户机)通过拨特服号777呼叫,拨号时采用企业专有域名进行,用户将拨入运营商的LAC服务器,客户机和LAC进行LCP(Link Control Protocol,链路控制协议)协商。若协商成功,则LAC将用户名、域名、手机号国际码等信息送至AAA认证服务器对用户进行
18、认证。AAA使用CHAP或PAP来确定该用户是否VPDN的客户。AAA根据相关信息进行认证判别,如果发现用户VPDN的客户,AAA认证服务器根据用户注册的信息向LAC发送建立L2TP隧道的对应参数,LAC也就从AAA服务器返回的信息中获得企业LNS的信息。LAC利用所获得的企业LNS信息向LNS申请建立L2TP隧道。基于从LAC请求中获得的名字和隧道密钥,LNS会通过查找本地的VPDN配置,检查该LAC是否允许建立隧道。另外,LAC和LNS会互相认证。然后LAC和LNS之间的隧道就会被建立起来。在这个隧道中会进行一些VPDN的会话(session)。在建立了隧道后,LAC和LNS之间会触发一个
19、关于客户机的用户名域名的VPDN会话,一个VPDN会话对应一个客户机。在LNS和终端之间进行LCP的重协商。如果协商成功,则进入用户认证阶段,终端向LNS发送认证相关信息。LNS向终端返回认证信息。如果认证通过后,终端和LNS之间进入IPCP(IP Control Protocol,IP控制协议)阶段,路由被建立起来,PPP对话也开始在Client和LNS之间进行。LAC负责转发PPP数据帧。LAC和LNS之间的PPP数据帧会在VPDN隧道中被传输。VPDN用户与LNS成功建立PPP连接,开始进行通信。这样,VPDN客户就实现了与企业内部服务器的通信。4 VPDN系统特点4.1 支持企业端托管
20、和独立的管理方式企业端的管理采用企业托管和企业独立管理方式。企业托管方式也称为VPDN Hosting,是指将企业端用户身份信息统一放在联通来维护,企业端不需要安装认证系统。企业端管理员,只需要登录到联通为企业指定的位置登录上来进行维护自己的企业和员工信息即可。企业独立管理方式和托管方式正好相反,即企业需要独立的安装一套管理系统,包括认证服务器、用户资料、数据库等。这种方式的优点是企业单独维护自己的认证系统,企业的关键用户信息完全由自己管理。相比于托管的方式更加安全可靠。目前全省大部分企业选择这种方式。企业托管的方式的优点是由运营商集中管理,可在一套系统上同时提供多个VPDN企业的管理,减少了
21、企业的投资。对于比较规模比较小的企业和维护力量相对比较弱的4.2 支持漫游系统不仅为本省用户提供服务,同时也为其它省份用户提供服务。其它省份用户通过本省系统进行拨号认证时,系统判断如果时外省全国性用户时,则认证服务器会将域名信息发送至全国认证服务器,全国认证服务器根据省级认证服务器转发来的用户信息向LAC发送建立L2TP隧道的对应参数。4.3 简单方便的客户端软件系统为最终用户提供了统一的VPN接入拨号客户端软件,此客户端软件配置简单、使用方便。客户端软件内部预置了与VPN网关连接的参数,用户安装后无需配置,直接输入用户名和密码就可以很方便创建VPN连接,同时客户端软件支持“获取动态密码”选项
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