EAP-SIM技术手册

EAP-SIM技术手册一．基本概念1.EAP-SIM的定义EAP-SIM是采用GSM-SIM卡作为EAP认证和密匙分发的机制。它是基于GSM，即全球移动通讯系统（GlobalSystemforMobileCommunication）认证的基础上产生的。由于GSM认证缺少双向认证，只是服务器端认证了用户端；而且，会话密钥Kc只有64位，密钥长度太短，没有足够的强度抵抗暴力攻击。所以，EAP-SIM才应运而生。EAP-SIM提供了双向认证，即服务器端认证客户端，客户端也认证服务器端，只有双向认证通过之后，服务器端才发送EAP-Success消息至客户端，客户端才可以接入网络。同时，EAP-SIM认证机制还通过多次挑战响应机制，生成更强的会话密钥。2.EAP-SIM的协议包格式CodeIdentifierLengthTypeSubtypeReservedAttributeField在上表中表示EAP-SIM协议包的格式。Code域占据一个字节，代表EAP包类型，其中1代表request类型，2代表response类型，3代表success类型，4代表failure类型。Identifier域占据一个字节，指代数据包的标识域，方便request包与response包的匹配。Length域占据两个字节，标识EAP包的总长度。Type域占据一个字节，此处的值为18。Subtype域占据一个字节，标识EAP-SIM子类型，其中10表示start类型，11表示challenge类型。Reserved域占据两个字节，为协议将来的扩展，目前保留，值置为0。数据包随后的字段为属性域，根据包的类型不同，属性域也有所不同。3.EAP-SIM的工作原理客户端可以是手机或是具有SIM卡读卡器的电脑。首先，客户端通过安全隧道与支持802.1x的无线接入点(AP)取得联系，而后通过WLANAP连接到Radius服务器，Radius服务器支持EAP-SIM认证协议，并且具有GSM/MAP/SS7的数据通道，通过此通道与存储着用户信息的HLR(HomeLocationRegister，归属位置寄存器)进行连接。从理论上讲，在EAP-SIM的服务器端，需要有Radius服务器和HLR（归属位置寄存器），二者通过GSM/MAP/SS7的数据通道进行连接。但在本手册中，我们是将HLR和Radius服务器整合为一个整体，即HLR数据库仅仅是Hostapd服务器中的一个文件——hostapd.sim_db，在这个文件中存储着要接入的用户信息。本实验用到的EAP-SIM认证结构如下图所示：客户端（本实验中是华为的安卓手机T8830）WLAN接入点（一款支持802.1x协议的无线路由器）服务器端（Linux系统下搭建的Hostapd服务器，Radius服务器和HLR同在一台PC上）4.EAP-SIM的认证流程整个EAP-SIM的认证流程如下所示：(1).客户端发送EAPOL_Start帧，请求认证接入；(2).WLANAP发出请求帧，请求客户端发送身份信息；(3).客户端响应请求，将身份信息发送至AP；(4).AP将客户端身份信息重新封装成RADIUSAccess-Request帧转发至服务器端；(5).服务器验证客户端身份，验证合法之后向用户发送EAP-Request/SIM/Start帧,封装在RADIUSAccess-Challenge帧中；(6).AP提取RADIUSAccess-Challenge帧中的EAP-Request/SIM/Start帧，转发至客户端；(7).客户端响应请求，将EAP-Response/SIM/Start帧发送至AP；(8).AP将EAP-Response/SIM/Start帧重新封装成RADIUSAccess-Request帧，转发至服务器端；(9).服务器根据客户端响应结果，回送EAP-Request/SIM/Challenge帧至AP，此帧封装在RADIUSAccess-Challenge帧中；(10).AP提取RADIUSAccess-Challenge帧中的EAP-Request/SIM/Challenge帧，转发至客户端；(11).客户端响应请求，将EAP-Response/SIM/Challenge帧发送至AP；(12).AP将EAP-Response/SIM/Challenge帧重新封装成RADIUSAccess-Request帧，转发至服务器端；(13).服务器端认证成功，将EAP-Success帧封装在RADIUSAccess-Accept帧中，发送至AP；(14).AP提取RADIUSAccess-Accept帧中的EAP-Success帧，转发至客户端.EAP-SIM双向认证结束，认证成功。二．实验部分1.搭建EAP-SIM测试环境的需求清单1、一张sim卡。无特殊要求，现在通用的sim卡即可。2、一部支持EAP-SIM认证的手机用作客户端。例如华为的安卓手机T8830。售价在800元左右。或者华为的安卓手机AscendG305T，已通过四川现网测试，具备真正EAP-SIM商用能力。售价大概在600元左右。3、一款支持802.1X协议的无线路由器。目前市面上大部分TP-LINK的路由器均支持。4、认证服务器。Linux系统下的hostapd或者freeradius服务器均可。Hostapd配置比较简单，容易上手。Freeradius服务器配置难度大，但是功能更强。2.配置路由器进入路由器的设置界面。配置如下：认证类型使用WPA2。因为EAP-SIM认证类型是WPA2认证类型的其中一种。加密算法采用AES。Radius服务器IP：设置成radius服务器所在电脑的IP。Radius端口：设置成1812。Radius密码：这是radius服务器和路由器之间进行通信的密码。3.radius服务器的安装使用开源软件hostapd来搭建radius服务器。1、在hostapd的官方网站获取hostapd的压缩包。2、将获取到的包解压，进入hostapd。在终端输入命令：tarxzvfhostapd-x.y.z.tar.gzcdhostapd-x.y.z/hostapd3、复制配置文件在终端输入命令:cpdefconfig.config4、配置.config文件选取以下配置：CONFIG_DRIVER_WIRED=yCONFIG_DRIVER_NONE=yCONFIG_EAP=yCONFIG_EAP_MD5=yCONFIG_EAP_TLS=yCONFIG_EAP_MSCHAPV2=yCONFIG_EAP_PEAP=yCONFIG_EAP_GTC=yCONFIG_EAP_TTLS=yCONFIG_EAP_SIM=yCONFIG_EAP_AKA=yCONFIG_EAP_PAX=yCONFIG_EAP_PSK=yCONFIG_EAP_SAKE=yCONFIG_EAP_GPSK=yCONFIG_EAP_GPSK_SHA256=yCONFIG_EAP_IKEV2=yCONFIG_EAP_TNC=yCONFIG_PKCS12=yCONFIG_RADIUS_SERVER=y这里需要注意几点：1)这里我仅仅把hostapd作为一个radiusserver使用，因此.config文件的其它部分都注释掉。2)编译过程中可能会出现缺乏openssl文件等错误，需要下载编译安装openssl。5、在终端输入命令make、makeinstall，hostapd安装成功。4.radius服务器的配置1、启动radius服务器前需要先对配置文件hostapd.conf进行配置。在安装目录下找到hostapd.conf文件，进行配置。主要配置以下内容：interface=eth0eap_server=1eap_user_file=/home/yang/hostapd.eap_usereap_sim_db=unix:/tmp/hlr_auc_gw.sockown_ip_addr=192.168.1.253#用于配置路由器的IPauth_server_addr=127.0.0.1#radius服务器的地址auth_server_port=1812#radius服务器的端口auth_server_shared_secret=secretradius_server_clients=/home/yang/hostapd.radius_clients#配置客户端的文件路径radius_server_auth_port=18122、配置hostapd.eap_user将安装目录下的范例文件hostapd.eap_user直接拷来用即可。3、配置hostapd.radius_clients允许IP为192.168.1.253的无线路由器使用这个radius服务器，共享密码为yangrenjie：192.168.1.253yangrenjie5.编译安装hlr_auc_gw程序hlr_auc_gw程序用于radius认证服务器和hlr的连接。同时可以监听客户端发来的请求。在安装目录下找到hlr_auc_gw.c文件，在终端输入make、makeinstall，编译并安装。6.模拟测试1、在手机端用hellosim.apk这个软件读出sim卡的IMIS、Kc、SRES、Rand这个四个值。将这四个值以一定的格式写入到hostapd安装目录下的hostapd.sim_db这个文件中。此文件相当于HLR。2、在hostapd安装目录下，启动终端。输入命令：sudo./hlr_auc_gw–ghostapd.sim_db该命令用于服务器和hlr连接，并监听客户端的请求。3、启动另一个终端。输入命令：sudohostapdhostapd.conf–dd本命令用于启动radius服务器。4、用手机搜寻测试用的路由器SSID。安全类型为802.1X。图中SSID为fengfengfeng的路由器，就是我们测试用的路由器。5、连接的时候对手机进行设置，将验证类型改为EAP-SIM方式。6、进行连接监听端显示信息如下所示：服务器端显示信息如下所示：最后，实验结果说明，手机无需输入用户名和密码，只要利用SIM卡的信息即可通过认证，与服务器连接。