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2024-03-22 17:42:41 +08:00

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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 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

协议&工具

测试工具我用的 NTRadPing:http://www.winsite.com/internet/server-tools/ntradping/

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

计费: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

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

    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 ...
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-

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

计费属性: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

    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);
    }

后面还需要处理 attr 属性,这是我解码的代码

<?php

class radius {
    /**
     * @var swoole_server
     */
    public $server;

    /**
     * 密钥
     * @var string
     */
    public $secret_key;

    public static $ATTR_TYPE = [1 => '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');

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

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:

    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-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

//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

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)

    /**
     * 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;
    }

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

17 KiB Raw Blame History Unescape Escape