远端拨入用户验证服务系统冗余备份方案研究

远端拨入用户验证服务　系统冗余备份方案研究　

蒋笑冰：北京铁路局北京铁路通信技术中心，工程师，北京，１　０００３８　摘要：研究铁路ＧＳＭ－Ｒ，网络ＧＰＥＳ子系统中的远　端拨入用户验证服务（ＥＡＤＩＵＳ）系统，介绍　ＥＡＤＩＵＳ系统的组成及功能，提出本地冗余备份和　异地冗余备份方案，通过双机集群技术和数据　库设计实现ＥＡＤＩＵＳ系统的数据同步，保证ＧＳＭ－－Ｅ　网络安全可靠。　关键词：远端拨入用户验证服务；ＥＡＤＩＵＳ；冗余　备份；方案研究　

１概述　２０１０年４月国际铁路联盟（ＵＩＣ）发布了通用分组　无线业务（ＧＰＲＳ）承载ＥＴＣＳ￣ｉＪ控信息传输的可行性研　究测试总结报告。在我国，ＧＳＭ—Ｒ网络除了承载列车　调度通信和列控信息传输业务两项主要业务外，还引入　了ＧＰＲＳ系统，承载调度命令、车次号、列车尾部风压　等信息传送。在ＧＰＲＳ子系统中，远端拨入用户验证服务　（ＲＡＤＩＵＳ，Ｒｅｍｏｔｅ　Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ　Ｄｉａｌ　Ｉｎ　Ｕｓｅｒ　Ｓｅｒｖｉｃｅ）　系统由ＲＦＣ２　１　３　８定义，是目前应用最广泛的认证、　Ｃｈ｜ＮＥｓＥＲＡ／ＬＷＡＹｓ　２０１０／０７（　授权、记账（ＡＡＡ，Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉ０ｎ、Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ、　Ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ）安全协议，应用于各种各样的需要高级别　安全且需要网络远程访问的网络环境。ＲＡＤＩＵＳ系统认　证ＧＰＲＳ移动用户的入网合法性，ＲＡＤＩｕｓ服务器上包　含所有用户认证和网络服务访问的信息，研究ＲＡＤＩＵＳ　系统的安全性、冗余容错及系统间数据同步，是提高　ＧＳＭ—Ｒ网络安全可靠的保证。　２　ＲＡＤＩＵＳ系统组成及功能　２．１　ＡＡＡ安全协议　ＡＡＡ安全协议是因特网工程Ｔ作小组（ＩＥＴＦ，　Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｔａｓｋ　Ｆｏｒｃｅ）提出模型来实现移动ＩＰ　￣Ｉ／ＧＰＲＳ网络中的认证、授权和记账。安全协议是两个节　点在数据发送前商定的发送者如何对数据进行保密传输　的协议。即安全协议包含告诉接收者如何解密和验证消　息中的认证数据的必要信息。如果使用一台ＡＡＡ服务器　来集中管理ＡＡＡ安全策略，需要在路由器和ＡＡＡＪ］￣务器之　间使用一个安全协议。用这个协议交换ＡＡＡ消息。在大　

一６７—　多数情况下，使用３个安全协议：ＴＡＣＡＣＳ＋、　Ｋｅｒｂｅｒｏｓ，主要使用ＴＡＣＡＣＳ＋、ＲＡＤＩＵＳ协议。　ＲＡＤＩＵＳ、　２．３　ＲＡＤＩＵＳ系统功能　ＲＡＤＩＵＳ协议是一个开放标准，采用客户端／服　务器（Ｃ／Ｓ，Ｃｌｉｅｎｔ／Ｓｅｒｖｅｒ）模式，使用用户数据协议　（ＵＤＰ）共享设备和安全服务器之间的信息。客户端负　责传递所有的认证信息到ＲＡＤＩＵＳ　ＪＪ￣务器，ＲＡＤＩＵＳＩ］￣务　器负责认证用户并将所有必要的信息返回到发起请求的　设备。ＲＡＤＩＵＳ协议使用一个共享密钥来保护存两个设　备之问传输的信息。基本上，共享密钥被用来加密和解　密口令。不同于ＴＡＣＡＣＳ＋协议，ＲＡＤＩＵＳ协议加密整个　ＡＡＡＴ￣息，包括口令信息。ＲＡＤＩＵＳ协议通常应用于以　下情况：　（１）有来自多个厂商的网络设备，并需要一个单　一的安全协议来实现它们之间的通信；　（２）需要实施资源记账，如记录用户登录到网络　设备或拨号到网络多长时间；　（３）有些智能卡认证系统只支持ＲＡＤＩＵＳ协议；　（４）在允许用户发起到设备的访问之前使用预认　证。　考虑到ＧＳＭ—Ｒ网络ＧＰＲＳ子系统的安全性，在网络　中采用ＲＡＤＩＵＳ协议。　２．２　ＲＡＤＩＵＳ系统组成　ＲＡＤＩＵＳ系统包含有关用户属性，如：川户名、接　人口令、接人权限等。ＲＡＤ１ＵＳ系统认证部分一般安装　存网络巾的某台服务器上，￣ＩＩＲＡＤ１ＵＳ认证服务器；客　户协议运行在远程接人设备上，如：远程接入服务器或　路Ｆｈ器。这些ＲＡＤＩＵＳ客户把认证请求发送给ＲＡＤＩＵＳ　认证服务器，并按照服务器发同的响应做　行动；　ＲＡＤＩＵＳ系统记费部分收集统计数据，并可以生成有关　与网络建立的拨入会话的报告。ＲＡＤＩＵＳ系统通过Ｇｉ接　口与ＧＰＲＳ网关支持节点（ＧＧＳＮ，Ｇａｔｅｗａｙ　ＧＰＲＳ　Ｓｕｐｐｏｒｔ　Ｎｏｄｅ）连接。ＲＡＤＩＵＳ系统硬件由ＡＡＡ服务器和磁盘阵　列组成，软件由操作系统、数据库和ＲＡＤＩＵＳ应用软件　系统构成（见图１）。　巨　一６８．　图１　ＲＡＤＩＵＳ系统组成　ＲＡＤＩＵＳ系统是一种分布式的Ｃ／Ｓ认证系统，拒绝　未经验证的访问，实现安全网络　ＧＳＭ—Ｒ网络的移动　终端在进行ＧＰＲＳ的分组数据协议（ＰＤＰ，Ｐａｃｋｅｔ　Ｄａｔａ　Ｐｒｏｔｏｃｏ１）上下文激活过程中，要发送认证请求到巾心　ＲＡＤＩＵｓ　Ｊｌｂ．务器，通过认证后才能接人ＧＳＭ—Ｒ网络。　ＲＡＤＩＵＳ　Ｊ］￣务器上包含所有用户认证和网络服务访问的　信息，具有以下功能：　（１）ＲＡＤＩＵＳ系统具有ＸＣＧＰＲＳ用户入网合法性进　行认证的功能。　（２）ＲＡＤＩＵＳ系统具有ＧＰＲＳ用户终端静态ＩＰ地址分　配功能，对于机车综合无线通信设备、列尾通信设备等　涉及行车安全的移动终端，ＧＰＲＳ网络应文现ｌＰ地址与用　户名的绑定功能。　（３）ＲＡＤＩＵＳ系统应存储Ｈｊ户名与ＩＰ地址的映射　表。　（４）ＲＡＤＩＵＳ系统应具有记录认证消息、查询认证　记录、统计认证信息等功能。　（５）ＲＡＤＩＵＳ系统应支持界面化的用户数据和配置　数据备份、恢复功能。　

３　ＲＡＤＩＵＳ系统冗余备份方案　３．１系统冗余需求　

５．１．１　系统安全性　ＲＡＤＩＵＳＩ］￣务器在网络中占据着极其关键的位置，　它一旦失效，会影响网络巾移动用户的接入访问，这直　接影响到铁路通信的畅通。所以一个弹性的、高可靠的　ＲＡＤＩｕｓ服务需要存任何环境下能够分发任何接人服务。　即使ＲＡＤｌｕｓ服务体系无缺点，但是ＲＡＤＩＵＳ　Ｊ］￣．务　器还是会遭受大量的安全威胁，例如：ＵＤＰ泛洪（ＵＤＰ　Ｆｌｏｏｄｓ），使用大量的ｕＤＰ数据包消耗用户网络和服务　器资源，导致服务器停止服务；ＲＡＤ１ＩＪＳ服务器架构存　通用操作系统上。任何一种通用操作系统都有一系列的　漏洞。如果黑客发现了这些漏洞，ＲＡＤＩＵＳ　ＪＪ￣务器将会　面临极大的安全威胁。为了保证ＲＡＤ１ｕｓ服务＿在任何情　『兄下能够Ｔ作，安全威胁是必须考虑的问题。　

．１．２　系统可维护性　随着ＡＡＡ协议的发展和演进，ＲＡＤＩＵＳ系统的软　硬件版本更新、升级是不可避免的，而且是频繁的　

基曼ＣＨＩＮＥＳＥＲＡ／Ｌ　２０１０／０７　远端拨入用户验证服务系统冗余备份方案研究蒋笑冰　ＲＡＤＩＵＳ系统的数据调整而引起服务器重启都将会导致　用户认证中断。　随着用户数量的增加，超负荷的ＲＡＤＩＵＳ　Ｊ］￣务器缓　慢的认证过程将会影响服务质量，ＲＡＤＩＵＳ）］￣务的可扩　展性将重新调整。ＲＡＤＩＵＳ）］￣务器的调整需要对用户完　全透明，不会　现任何服务的中断。　可见，ＲＡＤＩＵＳ系统只有采用冗余方案才能满足系　统的安全性和可维护性，保证ＧＰＲＳ网络用户接人认证能　得到及时的处理。　３．２冗佘机制　５．２．１　本地冗余机制　本地两台ＡＡＡ服务器采用集群数据库技术进行主备　用控制，属于双机热备型。当主用服务器故障时，备用　服务器会自动切换为主用，提供对外服务。本地双机逻　辑上可使用同一个数据库或者使用两个数据库。ＡＡＡ服　务器双机冗余备份，服务器之间采用双机集群软件，应　用高可靠性（ＨＡ，Ｈｉｇｈ　Ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ）技术实现服务器间　切换控制，ＡＡＡ服务器问通过心跳线进行系统检测，系　统安全可靠；ＡＡＡ服务器双机与交换机问链路冗余，网　络安全可靠；严格权限管理，定期备份，操作系统安全　可靠；方便的数据备份和恢复手段，数据库安全可靠。　ＲＡＤＩＵＳ本地冗余备份方案示意图见图２。　影响。　全网设Ｍａｓｔｅｒ（主）为首选ＲＡＤＩＵＳ系统，Ｓｌａｖｅ　（从）为次选ＲＡＤＩＵＳ系统。异地冗余由ＲＡＤＩＵＳ系统的　访问终端控制，当向Ｍａｓｔｅｒ　ＲＡＤＩＵＳ系统连续发送３次认　证请求均无响应时，第４次将自动向Ｓｌａｖｅ　ＲＡＤＩＵＳ系统　发送认证请求（不同厂家设备的重复访问尝试次数与每　次的问隔时间，会略有不同）。目前需要访问ＲＡＤＩＵＳ　系统的设备有ＧＧＳＮ。　当Ｍａｓｔｅｒ　ＲＡＤＩＵＳ系统故障时，为防止故障设备影　响正常访问请求，需断开Ｍａｓｔｅｒ　ＲＡＤＩＵＳ系统与网络的　连接处理故障。故障处理完毕后再将Ｍａｓｔｅｒ　ＲＡＤＩＵＳ系　统割接入网。　Ｍａｓｔｅｒ　ＲＡＤＩＵＳ系统故障期间，￣ＨＳｌａｖｅ　ＲＡＤＩＵＳ系　统中进行过数据制作，故障恢复１３￣Ｍａｓｔｅｒ需先将数据与　Ｓｌａｖｅ数据库同步，通过人Ｔ方式将Ｓｌａｖｅ最新数据导入　Ｍａｓｔｅｒ　ＲＡＤＩＵＳ系统，使两端数据一致。冉将ＲＡＤＩＵＳ系　统接人数据网，恢复Ｍａｓｔｅｒ　ＲＡＤＩＵＳ系统服务。ＲＡＤＩＵＳ　系统冗余备份方案示意图见图３。　ＲＡＤＩＵＳ　ＪＪ￣务器大致来说包括３个重要的处理模块：　收发包处理模块、计费／认证处理模块和代理Ｃｌｉｅｎｔ。　其中，收发包处理模块接￣ＲＡＤＩＵＳ客户端发送过来的　ＲＡＤＩＵＳ数据包，进行处理，然后把数据包转发给认证　

图２　ＲＡＤＩＵＳ系统本地冗余备份方案示意图　５．２．２异地冗余机制　ＲＡＤＩＵＳ系统负责全网ＧＰＲＳ终端用户ＰＤＰ激活时终　端身份认证及终端ＩＰ地址的分配。ＲＡＤＩＵＳ系统互联实　现数据网内ＧＰＲＳ业务中ＲＡＤＩＵＳ系统的地理冗余备份功　能，异地设备问的数据库应支持主从实时同步功能。　正常情７兄下，全网业务均由主用ＲＡＤＩＵＳ系统负责处　理，当主用ＲＡＤＩＵＳ系统发生故障（即终端请求没有响　应），终端自动尝试向备用ＲＡＤＩＵＳ系统请求，转由备　用ＲＡＤＩＵＳ系统负责处理全网业务，保证业务处理不受　ＣＨＩＮＥＳＥ　ＲＡ／ＬＩ／ＶＡＹＳ　２８１０／０７　篡要　／计费处理模块，并将服务器处理过的数据包按　照ＲＡＤＩＵＳ协议进行打包，然后发送到ＲＡＤＩＵＳ　客户端。认证／计费处理模块的主要的功能是对　发送过来的数据包进行认证和计费处理。如果　Ｍａｓｔｅｒ　ＲＡＤＩＵＳ系统正常，那么就对数据包直接进　行认证处理；如果Ｍａｓｔｅｒ　ＲＡＤＩＵＳ系统故障，那么　就向Ｓｌａｖｅ　ＲＡＤＩＵＳ系统转发这个请求。代理Ｃｌｉｅｎｔ　的主要功能是根据要求将非本地认证／计费请求　按要求转发给相应的上一层服务器，同时接受其他服务　器处理过的请求，将之转发给收发包处理模块，甫收发　包处理模块转发￣ＩＪＲＡＤＩＵＳ客户端。　４数据同步　４．１　ＡＡＡ￣．务器间　ＡＡＡ　ＳＥＲＶＥＲｌ与ＡＡＡ　ＳＥＲＶＥＲ２采用基于数据库引　擎的集群技术，多机服务器可以组成一个集群。根据应　用的实际情况，可以灵活地在这些服务器上进行部署，