--- title: swoole学习笔记(三)-UDP radius协议实现 --- > 又开新坑-swoole 作为 radius 服务器,huanlphp 写业务 [php-radius](https://github.com/CodFrm/php-radius "php-radius") 主要还是为了学习 swoole 和实验我的框架,所以这里记录一下 radius 协议的结构和使用(原来用 python 实现过一次,容易崩溃还写得垃圾),文章中只写了 auth,没有写 account 的记录,openvpn 需要 auth 和 account 才能实现连接成功,可以看我完整的实现[python 实现](https://github.com/CodFrm/stuShare/blob/master/radius/main.py) ## 协议&工具 - [rfc2865 radius 身份认证](https://tools.ietf.org/html/rfc2865) - [rfc2866 radius 计费](https://tools.ietf.org/html/rfc2866) 测试工具我用的 NTRadPing:[http://www.winsite.com/internet/server-tools/ntradping/](http://www.winsite.com/internet/server-tools/ntradping/) ![](img/03-UDP-radius%E5%8D%8F%E8%AE%AE%E5%AE%9E%E7%8E%B0.assets/TIM%E6%88%AA%E5%9B%BE20180622220548-300x188.png) ## 结构 ### pack fromat > 关于计费和验证的格式都是一样的 验证:[https://tools.ietf.org/html/rfc2865#page-13](https://tools.ietf.org/html/rfc2865#page-13) 计费:[https://tools.ietf.org/html/rfc2866#page-5](https://tools.ietf.org/html/rfc2866#page-5) ``` 0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Code | Identifier | Length | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | | | Authenticator | | | | | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Attributes ... +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+- ``` 看得有些隐晦,我将它转换成 c 的 struct 结构吧 char 1 个字节,8bit short 两个字节,16bit ```c struct radius_format{ char code;//包类型,请求类型根据这个判断 char identifier;//鉴定码,服务器和客户端这个值需要一样 short lenght; //本次数据包的总长度(20-4096) char authenticator[16];//数据hash,用来校验数据是否正确,一个数据的md5码 }; ``` 在响应的时候 authenticator 的计算方式为:MD5(Code+ID+Length+RequestAuth+Attributes+**Secret**) 在计算中的**RequestAuth**为请求的时候的 authenticator,**Secret**记笔记,是双方的一个 key 后面的 Attributes 长度不一定(length-20),里面包含着 **用户/NAS** 的一些信息,比如账号,密码,ip,之类的,格式看后面,这里也可以用来扩展自己的协议,带上自己的一些奇奇怪怪的值- - #### code 意义 主要就是前面 5 个了 ``` RADIUS Codes (decimal) are assigned as follows: 1 Access-Request //验证请求,一般由客户端使用 2 Access-Accept //验证通过,一般由服务端处理返回 3 Access-Reject //验证拒绝,一般由服务端处理返回 4 Accounting-Request //计费请求,客户端发起 5 Accounting-Response //计费返回,服务器发起 11 Access-Challeng //服务端主动请求再次验证,客户端要求必须返回 12 Status-Server (experimental)//服务器状态???没看到说明 13 Status-Client (experimental)//同上 255 Reserved//保留 ``` ### Attributes [https://tools.ietf.org/html/rfc2865#page-22](https://tools.ietf.org/html/rfc2865#page-22) ``` 0 1 2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+- | Type | Length | Value ... +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+- ``` ```c struct radius_attr{ char type;//类型,有不少... char length;//type+length+value的长度 } ``` value 是不固定的(长度:1-253),根据 length 来判定(就是 length-2 咯) #### type > 偷懒了,不写意义了 验证属性:[https://tools.ietf.org/html/rfc2865#page-24](https://tools.ietf.org/html/rfc2865#page-24) 计费属性:[https://tools.ietf.org/html/rfc2866#page-11](https://tools.ietf.org/html/rfc2866#page-11) ``` This specification concerns the following values: 1 User-Name //登录用户名 2 User-Password //登录密码 3 CHAP-Password 4 NAS-IP-Address //NAS的IP地址 5 NAS-Port //NAS的端口 6 Service-Type 7 Framed-Protocol 8 Framed-IP-Address 9 Framed-IP-Netmask 10 Framed-Routing 11 Filter-Id 12 Framed-MTU 13 Framed-Compression 14 Login-IP-Host 15 Login-Service 16 Login-TCP-Port 17 (unassigned) 18 Reply-Message 19 Callback-Number 20 Callback-Id 21 (unassigned) 22 Framed-Route 23 Framed-IPX-Network 24 State 25 Class 26 Vendor-Specific 27 Session-Timeout 28 Idle-Timeout 29 Termination-Action 30 Called-Station-Id 31 Calling-Station-Id 32 NAS-Identifier 33 Proxy-State 34 Login-LAT-Service 35 Login-LAT-Node 36 Login-LAT-Group 37 Framed-AppleTalk-Link 38 Framed-AppleTalk-Network 39 Framed-AppleTalk-Zone 40-59 (reserved for accounting)//计费的,包含流量信息和连接时间什么的 60 CHAP-Challenge 61 NAS-Port-Type 62 Port-Limit 63 Login-LAT-Port ``` ## 实现 > 利用 NTR 工具发送测试数据,使用 php-swoole 来接收和处理 ### 解包 php 中使用 unpack 来解包,还是很方便的 ```php public function onPacket(swoole_server $serv, string $data, array $clientInfo) { //解包 $radius = unpack('ccode/cidentifier/nlength/a16authenticator', $data); print_r($radius); echo bin2hex($radius['authenticator']) . "\n"; echo bin2hex($data); } ``` ![](img/03-UDP-radius%E5%8D%8F%E8%AE%AE%E5%AE%9E%E7%8E%B0.assets/TIM%E6%88%AA%E5%9B%BE20180623221807-300x101.png) 后面还需要处理 attr 属性,这是我解码的代码 ```php 'User-Name', 2 => 'User-Password', 3 => 'CHAP-Password', 4 => 'NAS-IP-Address', 5 => 'NAS-Port', 6 => 'Service-Type', 7 => 'Framed-Protocol', 8 => 'Framed-IP-Address', 9 => 'Framed-IP-Netmask', 10 => 'Framed-Routing', 11 => 'Filter-Id', 12 => 'Framed-MTU', 13 => 'Framed-Compression', 14 => 'Login-IP-Host', 15 => 'Login-Service', 16 => 'Login-TCP-Port', 17 => '(unassigned)', 18 => 'Reply-Message', 19 => 'Callback-Number', 20 => 'Callback-Id', 21 => '(unassigned)', 22 => 'Framed-Route', 23 => 'Framed-IPX-Network', 24 => 'State', 25 => 'Class', 26 => 'Vendor-Specific', 27 => 'Session-Timeout', 28 => 'Idle-Timeout', 29 => 'Termination-Action', 30 => 'Called-Station-Id', 31 => 'Calling-Station-Id', 32 => 'NAS-Identifier', 33 => 'Proxy-State', 34 => 'Login-LAT-Service', 35 => 'Login-LAT-Node', 36 => 'Login-LAT-Group', 37 => 'Framed-AppleTalk-Link', 38 => 'Framed-AppleTalk-Network', 39 => 'Framed-AppleTalk-Zone', 60 => 'CHAP-Challenge', 61 => 'NAS-Port-Type', 62 => 'Port-Limit', 63 => 'Login-LAT-Port']; /** * 收到udp数据包 * @param swoole_server $serv * @param string $data * @param array $clientInfo */ public function onPacket(swoole_server $serv, string $data, array $clientInfo) { $attr = []; $struct = $this->unpack($data, $attr); print_r($struct); print_r($attr); } /** * 解码radius数据包 * @param string $bin * @param array $attr * @return array|bool */ public function unpack(string $bin, array &$attr): array { //一个正常的radius封包长度是绝对大于等于20的 if (strlen($bin) < 20) { return []; } //解包 $radius = unpack('ccode/cidentifier/nlength/a16authenticator', $bin); //获取后面的属性长度,并且对数据包进行验证 if (strlen($bin) != $radius['length']) { return []; } $attr_len = $radius['length'] - 20; //处理得到后面的Attributes,并且解包 $attr = $this->unpack_attr(substr($bin, 20, $attr_len)); if ($attr == []) { return []; } return $radius; } /** * 处理Attributes * @param string $bin * @return array */ public function unpack_attr(string $bin): array { $attr = []; $offset = 0; $len = strlen($bin); while ($offset < $len) { $attr_type = ord($bin[$offset]);//属性类型 $attr_len = ord($bin[$offset + 1]);//属性长度 $attr[static::$ATTR_TYPE[$attr_type]] = substr($bin, $offset + 2, $attr_len - 2);//属性值 //跳到下一个 $offset += $attr_len; } //判断offset和$len是否相等,不相等认为无效,抛弃这个封包 if ($offset != $len) { return []; } return $attr; } /** * 运行服务器 * @param int $authPort * @param int $accountPort */ public function run(string $secret_key, int $authPort = 1812, int $accountPort = 1813) { $server = new swoole_server("0.0.0.0", $authPort, SWOOLE_PROCESS, SWOOLE_SOCK_UDP); $server->on('Packet', array($this, 'onPacket')); $server->start(); $this->server = $server; $this->secret_key = $secret_key; } } $server = new radius(); $server->run('test123'); ``` ![](img/03-UDP-radius%E5%8D%8F%E8%AE%AE%E5%AE%9E%E7%8E%B0.assets/TIM%E6%88%AA%E5%9B%BE20180624151246-300x156.png) ### 密码验证 > 密码有两种的加密方式 `User-Password(PAP加密)`和`CHAP-Password(CHAP加密)` ### User-Password [https://tools.ietf.org/html/rfc2865#page-27](https://tools.ietf.org/html/rfc2865#page-27) > 在传输时，密码是隐藏的。首先在密码的末尾用空值填充 16 个字节的倍数。单向 MD5 哈希是通过由共享密钥组成的八位字节流来计算的，后面是请求身份验证器。该值与密码的前 16 个八位位组段进行异或并放置在用户密码属性的字符串字段的前 16 个八位位组中。 > > 如果密码长度超过 16 个字符，则第二个单向 MD5 散列值将通过由共享密钥组成的八位字节流计算，然后是第一个异或结果。该散列与密码的第二个 16 位八位字节进行异或，并置于用户密码属性的字符串字段的第二个 16 位字节中。 > > 调用**共享密钥 S**和伪随机 128 位请求认证器**RA** 。 将密码分成 16 个八位字节块 p1，p2 等。 最后一个填充为零，最终为 16 个八位字节的边界。 调用密文块 c（1），c（2）等，我们需要中间值 b1，b2 等。 ``` b1 = MD5(S + RA) c(1) = p1 xor b1 b2 = MD5(S + c(1)) c(2) = p2 xor b2 . . . . . . bi = MD5(S + c(i-1)) c(i) = pi xor bi The String will contain c(1)+c(2)+...+c(i) where + denotes concatenation. ``` 上面其实是 google 翻译来的- -...把我理解的说一下 当密码位数小于 16 位的时候,先计算出**md5(密钥(secret_key)+Authenticator)**的 md5,然后再与我们接收到的**User-Password**进行位运算,遇到`\x0`结尾字符串结束 如果超过了 16 位而且还没有遇到`\x0`那么继续和我们的**User-Password**进行位运算,但是这回的用于位运算的 md5 为**md5(密钥(secret_key)+前 16 个字符)**,这里有个坑....文档说的是加密的过程,我们需要实现的是解密,所以前 16 个字符串不是我们解密后的 16 个字符,而是加密后的 16 个字符,=\_=害我拿原文(解密后的)一直在算,不对 实现代码: ```php public function decode_user_passwd($bin, $Authenticator) { $passwd = ''; $S = $this->secret_key; $len = strlen($bin); //b1 = MD5(S + RA) $hash_b = md5($S . $Authenticator, true); for ($offset = 0; $offset < $len; $offset += 16) { //每次拿16字符进行解码 for ($i = 0; $i < 16; $i++) { $pi = ord($bin[$offset + $i]); $bi = ord($hash_b[$i]); //c(i) = pi xor bi $chr = chr($pi ^ $bi); if ($chr == "\x0") { //文本标志\x0结尾 return $passwd; } $passwd .= $chr; } //判断一下是不是已经结束了,然后返回 if ($len == $offset + 16) { return $passwd; } //bi = MD5(S + c(i-1)) $hash_b = md5($S . substr($bin, $offset, 16), true); } //都循环完了,还没看见结束,返回空 return ''; } ``` ### CHAP-Password > 从上面的代码来看`User-Password`是不安全的,只要知道了**secret_key**,密码明文完全可以解密出来,CHAP 密码原文是无法解密出来的 > > RADIUS 服务器根据用户名查找密码，使用 MD5 在 CHAP ID 八位位组，密码和 CHAP 质询（如果存在 CHAP-Challenge 属性，否则从请求身份验证器）加密质询，以及 将该结果与 CHAP 密码进行比较。 如果它们匹配，则服务器发回一个访问接受，否则它将发回一个访问拒绝。 > > 此属性指示由 PPP 挑战握手认证协议（CHAP）用户响应挑战而提供的响应值。 它仅用于 Access-Request 数据包。 > > 如果存在于数据包中，则在 CHAP-Challenge 属性（60）中找到 CHAP 质询值，否则在请求验证器字段中找到。 [https://tools.ietf.org/html/rfc2865#page-8](https://tools.ietf.org/html/rfc2865#page-8) [https://tools.ietf.org/html/rfc2865#page-28](https://tools.ietf.org/html/rfc2865#page-28) CHAP-Password 的结构是这样的,中间还有一个 CHAP Ident,后面 string 是一个 16 个字节的字符串,一听就觉得是 md5 ``` A summary of the CHAP-Password Attribute format is shown below. The fields are transmitted from left to right. 0 1 2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+- | Type | Length | CHAP Ident | String ... +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+- ``` 感觉 CHAP 比 PAP 好写多了,直接验证**md5(chapid+passwd+CHAP-Challenge(没有则用 Authenticator))**和 String 是否相等就好了 ```php //调用 echo "isPass:" . ( $this->verify_chap_passwd($attr['CHAP-Password'], 'qwe123', $attr['CHAP-Challenge'] ?? $struct['authenticator'] ) ? 'true' : 'false'); public function verify_chap_passwd(string $bin, string $pwd, string $chap): bool { if (strlen($bin) != 17) return false; $chapid = $bin[0]; $string = substr($bin, 1); return md5($chapid . $pwd . $chap, true) == $string; } ``` ### 封包 > 处理完后,总还得人家一个回信吧 [https://tools.ietf.org/html/rfc2865#page-19](https://tools.ietf.org/html/rfc2865#page-19) 都是一样的,只是吧解包变成封包一个逆向操作,值得注意的是**Authenticator**,在接收的时候这个是随机的,发送的时候,我们需要带进去计算**MD5(Code+ID+Length+RequestAuth+Attributes+Secret)** ```php /** * 封包 * @param int $code * @param int $identifier * @param string $reqAuthenticator * @param array $attr * @return string */ public function pack(int $code, int $identifier, string $reqAuthenticator, array $attr = []): string { $attr_bin = ''; foreach ($attr as $key => $value) { $attr_bin .= $this->pack_attr($key, $value); } $len = 20 + strlen($attr_bin); //MD5(Code+ID+Length+RequestAuth+Attributes+Secret) $send = pack('ccna16', $code, $identifier, $len, md5(chr($code) . chr($identifier) . pack('n', $len) . $reqAuthenticator . $attr_bin . $this->secret_key, true) ) . $attr_bin; //这里实际使用的时候有错误,因为NTR工具没有校验Response Authenticator...现在已经修改了 return $send; } /** * 封包属性 * @param $code * @param string $data * @return string */ public function pack_attr($code, string $data): string { return pack('cc', $code, 2 + strlen($data)) . $data; } ``` ![](img/03-UDP-radius%E5%8D%8F%E8%AE%AE%E5%AE%9E%E7%8E%B0.assets/TIM%E6%88%AA%E5%9B%BE20180624194116-300x147.png) > 完整代码中的封包有错误,请看上面的注释,在代码中修改了 完成,完整代码: [start.php](./img/03-UDP-radius协议实现.assets/start.zip)