4 RADIUS协议的概述

（1）Radius协议在协议栈中的位置

Radius是一种流行的AAA协议，同时其采用的是UDP协议传输模式，AAA协议在协议栈中位置如图3所示。

图3 Radius协议在协议栈中的位置

（2）Radius协议选择UDP作为传输层协议

①NAS和Radius服务器之间传递的是几十上百个字节长度的数据，且Radius要求特别的定时器管理机制，用户可以容忍几十秒的验证等待时间。

②当处理大量用户,服务器端采用多线程，UDP简化了服务器端的实现过程。

③TCP是必须成功建立连接后才能进行数据传输的，这种方式在有大量用户使用的情况下实时性不好。Radius要有重传机制和备用服务器机制，它所采用的定时，TCP不能很好的满足。由于数据包可能会在网络上丢失，如果客户没有收到响应，那么可以重新发送该请求包。多次发送之后如果仍然收不到响应，RADIUS客户可以向备用的RADIUS服务器发送请求包。

④Radius依靠自身协议保证报文重传和服务器备份机制以确保计费可靠性。

5 认证计费功能概述

IP-PBX呼叫控制功能，主要是VoIP终端用户的认证计费控制过程，是VoIP系统商业化运营的核心模块。

Radius Client端，也叫NAS，主要的任务就是根据VoIP终端的呼叫请求携带的各种属性，包括账户ID、被叫号码、通话时间等，封装成标准的Radius数据包发送到Radius Server端，达到账户信息实时更新的效果。整个NAS端程序主要由两个模块构成：认证模块和计费模块，并把这两个模块整合到开源IP-PBX项目 Asterisk中。

5.1 标准RADIUS协议分析

（1）Radius Packet

RADIUS数据包被包装在UDP数据报的数据块（Data field)）中，其中的目的端口为1812，RADIUS协议包结构如图4所示。

    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 ...(不定长)

   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-

Attribute：

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 …(不定长)    

   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

图4  RADIUS协议包结构图

（2）对Radius Packet格式各个域解释 

①Code：包类型，一个字节长，指示RADIUS包的类型，包含不合法的Code的Radius包将被直接丢弃，code域主要包含了以下值类型。

1）code=1  Access-Request——认证请求数据包

本文AAA功能就是构建code＝1的认证请求数据包。

2）code=2  Access-Accept——认证响应数据包

3) code=3  Access-Reject——认证拒绝数据包

4）code=4  Accounting-Request——计费请求数据包

本文Asterisk的AAA功能另外一个重点任务就是构建code=4的计费请求数据包，Accounting-Request 数据包中的两种状态类型（Acct-Status-Type）的计费请求数据包：Start（Value=http://www.mamicode.com/1）：Client开始对指定用户提供服务，计费开始;Stop（Value=http://www.mamicode.com/2）：Client停止对指定用户提供服务，计费结束。

5）code=5  Accounting-Response——计费响应数据包

因为是要更新账户信息，所以目前本文不需要处理计费响应数据包。

②Identifier：包标识符，一个字节长，用于匹配请求包和响应包，同一组请求包和响应包的Identifier应相同。协议规定：

1) 在任何时间，发给同一个RADIUS服务器的不同包的Identifier域不能相同，如果出现相同的情况，RADIUS将认为后一个包是前一个包的拷贝而不对其进行处理。

2) Radius针对某个请求包的响应包应与该请求包在Identifier上相匹配（相同）。

③Length：包长度，两个字节长，说明数据包的长度，是code、identifier、length、authenticator attribute fields的长度总和，有效范围是20~4096，超出范围的数据将被视为附加数据（Padding）或直接被忽略。

④Authenticator：验证字，16字节长，用于验证消息的负载,对包进行签名，该验证字分为两种。

1) 请求验证字---Request Authenticator,用在请求报文中,必须为全局唯一的随机值。

2) 响应验证字---Response Authenticator,用在响应报文中，用于鉴别响应报文的合法性。响应验证字＝MD5(Code+ID+Length+请求验证字+Attributes+Key)。

⑤Attributes:Type指示了Atribute的类型，通用的有几十种，在系统中使用到的，如表4.1所示。Asterisk AAA模块的构建主要是构建表1列出的这些属性值的RADIUS数据包。

表1 Atribute的属性列表