implementing-network-access-control

name	implementing-network-access-control
description	使用 RADIUS 认证、PacketFence NAC 和交换机配置实施 802.1X 基于端口的网络访问控制， 以强制执行基于身份的访问策略、态势评估和授权设备的自动 VLAN 分配。
domain	cybersecurity
subdomain	network-security
tags	["network-security","nac","802.1x","radius","packetfence"]
version	1.0
author	mahipal
license	Apache-2.0

实施网络访问控制（NAC）

适用场景

• 强制执行基于身份的网络访问，仅允许经过认证和合规的设备连接网络
• 在接入层实施零信任（Zero Trust）网络，根据用户角色动态分配 VLAN
• 隔离端点态势检查失败（缺少补丁、防病毒软件被禁用）的不合规设备
• 满足网络访问控制的合规要求（PCI-DSS、HIPAA、SOC 2）
• 通过自动化配置和受限网络访问为 BYOD 设备提供接入服务

不适用于没有互补控制的独立安全解决方案、网络设备不支持 802.1X 认证客户端的网络，或关键基础设施没有适当故障转移机制的情况。

前置条件

• 配置了用户/设备认证的 RADIUS 服务器（FreeRADIUS、Microsoft NPS 或 Cisco ISE）
• 支持 802.1X 基于端口认证的托管交换机
• 用于 EAP-TLS 证书分发的证书颁发机构（可选但推荐）
• PacketFence 或类似 NAC 平台，用于态势评估和修复
• 用于集中式用户认证的 Active Directory 或 LDAP 目录
• 用于每个 VLAN 动态 IP 分配的 DHCP 服务器集成

工作流程

步骤 1：安装和配置 FreeRADIUS

# 安装 FreeRADIUS
sudo apt install -y freeradius freeradius-utils freeradius-ldap

# 配置 RADIUS 客户端（向 RADIUS 进行认证的交换机）
sudo tee /etc/freeradius/3.0/clients.conf << 'EOF'
client switch-core-01 {
    ipaddr = 10.10.100.1
    secret = R4d1u5_S3cr3t_K3y!
    shortname = core-switch
    nastype = cisco
}

client switch-access-01 {
    ipaddr = 10.10.100.10
    secret = R4d1u5_S3cr3t_K3y!
    shortname = access-switch-01
    nastype = cisco
}

client switch-access-02 {
    ipaddr = 10.10.100.11
    secret = R4d1u5_S3cr3t_K3y!
    shortname = access-switch-02
    nastype = cisco
}
EOF

# 配置 LDAP 模块用于 Active Directory 集成
sudo tee /etc/freeradius/3.0/mods-available/ldap << 'EOF'
ldap {
    server = 'ldap://dc01.corp.example.com'
    identity = 'CN=radius-svc,OU=Service Accounts,DC=corp,DC=example,DC=com'
    password = 'ServiceAccountPassword123!'
    base_dn = 'DC=corp,DC=example,DC=com'

    user {
        base_dn = "${..base_dn}"
        filter = "(sAMAccountName=%{%{Stripped-User-Name}:-%{User-Name}})"
    }

    group {
        base_dn = "${..base_dn}"
        filter = "(objectClass=group)"
        membership_attribute = 'memberOf'
    }
}
EOF

sudo ln -s /etc/freeradius/3.0/mods-available/ldap /etc/freeradius/3.0/mods-enabled/ldap

步骤 2：配置 VLAN 分配策略

# 配置基于动态 VLAN 分配的授权策略
sudo tee /etc/freeradius/3.0/policy.d/vlan-assignment << 'EOF'
# 基于组成员身份的 VLAN 分配
vlan_assignment {
    if (&LDAP-Group[*] == "CN=IT-Staff,OU=Groups,DC=corp,DC=example,DC=com") {
        update reply {
            Tunnel-Type = VLAN
            Tunnel-Medium-Type = IEEE-802
            Tunnel-Private-Group-ID = "10"
        }
    }
    elsif (&LDAP-Group[*] == "CN=Developers,OU=Groups,DC=corp,DC=example,DC=com") {
        update reply {
            Tunnel-Type = VLAN
            Tunnel-Medium-Type = IEEE-802
            Tunnel-Private-Group-ID = "15"
        }
    }
    elsif (&LDAP-Group[*] == "CN=Finance,OU=Groups,DC=corp,DC=example,DC=com") {
        update reply {
            Tunnel-Type = VLAN
            Tunnel-Medium-Type = IEEE-802
            Tunnel-Private-Group-ID = "20"
        }
    }
    else {
        # 默认：未知用户使用访客 VLAN
        update reply {
            Tunnel-Type = VLAN
            Tunnel-Medium-Type = IEEE-802
            Tunnel-Private-Group-ID = "40"
        }
    }
}
EOF

# 将 vlan_assignment 添加到 authorize 段
# 编辑 /etc/freeradius/3.0/sites-enabled/default
# 在 authorize 段添加：vlan_assignment

# 配置 EAP 用于 802.1X 认证
sudo tee /etc/freeradius/3.0/mods-available/eap << 'EAPEOF'
eap {
    default_eap_type = peap
    timer_expire = 60
    max_sessions = 4096

    tls-config tls-common {
        private_key_file = /etc/freeradius/3.0/certs/server.key
        certificate_file = /etc/freeradius/3.0/certs/server.pem
        ca_file = /etc/freeradius/3.0/certs/ca.pem
        dh_file = /etc/freeradius/3.0/certs/dh
        cipher_list = "HIGH:!aNULL:!MD5"
        tls_min_version = "1.2"
    }

    peap {
        tls = tls-common
        default_eap_type = mschapv2
        virtual_server = inner-tunnel
    }

    tls {
        tls = tls-common
    }
}
EAPEOF

# 以调试模式启动 FreeRADIUS 进行测试
sudo freeradius -X

# 测试认证
radtest testuser TestPassword123 localhost 0 testing123

步骤 3：在 Cisco 交换机上配置 802.1X

! 在交换机上启用 AAA
enable
configure terminal

aaa new-model
aaa authentication dot1x default group radius
aaa authorization network default group radius
aaa accounting dot1x default start-stop group radius

! 配置 RADIUS 服务器
radius server FREERADIUS
  address ipv4 10.10.100.200 auth-port 1812 acct-port 1813
  key R4d1u5_S3cr3t_K3y!
  exit

! 全局启用 802.1X
dot1x system-auth-control

! 为接入端口配置 802.1X
interface range GigabitEthernet1/0/1-24
  switchport mode access
  switchport access vlan 999
  authentication port-control auto
  authentication order dot1x mab
  authentication priority dot1x mab
  dot1x pae authenticator
  dot1x timeout tx-period 10
  mab
  authentication event fail action authorize vlan 999
  authentication event no-response action authorize vlan 40
  authentication host-mode multi-auth
  spanning-tree portfast
  exit

! 为不支持 802.1X 的设备配置 MAB（MAC 认证旁路）
! 如打印机、IP 电话等无法运行认证客户端的设备
interface range GigabitEthernet1/0/25-36
  switchport mode access
  switchport access vlan 999
  authentication port-control auto
  authentication order mab
  mab
  authentication event fail action authorize vlan 999
  authentication host-mode single-host
  spanning-tree portfast
  exit

! 为未认证设备配置访客 VLAN
interface range GigabitEthernet1/0/1-24
  authentication event no-response action authorize vlan 40
  authentication event fail action authorize vlan 999
  exit

! 为 RADIUS 服务器不可用时配置关键 VLAN
interface range GigabitEthernet1/0/1-36
  authentication event server dead action authorize vlan 10
  authentication event server alive action reinitialize
  exit

步骤 4：部署 PacketFence NAC 进行态势评估

# 安装 PacketFence
curl -fsSL https://inverse.ca/downloads/GPG_PUBLIC_KEY | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/inverse.gpg
echo "deb [signed-by=/etc/apt/keyrings/inverse.gpg] https://inverse.ca/downloads/PacketFence/debian bookworm bookworm" | \
  sudo tee /etc/apt/sources.list.d/packetfence.list
sudo apt update && sudo apt install -y packetfence

# 运行 PacketFence 配置向导
sudo /usr/local/pf/bin/pfcmd configreload

# 访问 Web 管理界面：https://<packetfence-ip>:1443

# 配置 PacketFence 连接配置文件
# 管理 UI：Configuration > Policies and Access Control > Connection Profiles

# 创建合规检查（Windows 更新状态）
# 管理 UI：Configuration > Compliance > Scan Engines
# 添加：Windows Update 合规检查
# 修复 VLAN：999（隔离区）

# 配置 RADIUS 集成
# PacketFence 作为 RADIUS 代理，接收来自交换机的请求
# 并强制执行基于态势的 VLAN 分配

# 编辑 /usr/local/pf/conf/switches.conf
sudo tee -a /usr/local/pf/conf/switches.conf << 'EOF'
[10.10.100.10]
description=Access Switch 01
type=Cisco::Catalyst_2960
mode=production
radiusSecret=R4d1u5_S3cr3t_K3y!
SNMPVersion=2c
SNMPCommunityRead=public
SNMPCommunityWrite=private
VlanMap=Y
registrationVlan=40
isolationVlan=999
normalVlan=10
EOF

步骤 5：在端点上配置认证客户端

# Windows 组策略用于 802.1X 配置
# 计算机配置 > 策略 > Windows 设置 > 安全设置
# > 系统服务 > 有线自动配置：自动
# > 网络策略：
#   认证方式：Microsoft：受保护的 EAP (PEAP)
#   内部方法：EAP-MSCHAPv2
#   受信任的根 CA：企业 CA

# Linux 802.1X 配置使用 wpa_supplicant
sudo tee /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant-wired.conf << 'EOF'
ctrl_interface=/var/run/wpa_supplicant
ap_scan=0

network={
    key_mgmt=IEEE8021X
    eap=PEAP
    identity="[e-mail]"
    password="UserPassword123"
    ca_cert="/etc/ssl/certs/corporate-ca.pem"
    phase2="auth=MSCHAPV2"
}
EOF

# 启动 wpa_supplicant 进行有线 802.1X
sudo wpa_supplicant -i eth0 -D wired -c /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant-wired.conf -B

# 验证认证状态
wpa_cli -i eth0 status

# macOS：系统偏好设置 > 网络 > 以太网 > 802.1X
# 配置 PEAP 和企业凭据

步骤 6：测试和验证 NAC 部署

# 测试 1：已认证设备获得正确的 VLAN
# 连接配置了 802.1X 的企业笔记本电脑
# 在交换机上验证 VLAN 分配：
# show authentication sessions interface Gi1/0/1

# 预期结果：
# Session ID: 0A0A0A01000000010001
# Status: Authorized
# Domain: DATA
# Oper host mode: multi-auth
# Oper control dir: both
# Authorized By: Authentication Server
# Vlan Policy: 10

# 测试 2：未认证设备进入访客 VLAN
# 连接没有 802.1X 认证客户端的设备
# show authentication sessions interface Gi1/0/2
# 预期结果：Vlan Policy: 40（访客）

# 测试 3：认证失败进入隔离区
# 使用错误凭据尝试认证
# 预期结果：Vlan Policy: 999（隔离区）

# 测试 4：RADIUS 服务器故障 - 关键 VLAN
# 临时停止 FreeRADIUS
# 连接新设备
# 预期结果：Vlan Policy: 10（关键/故障转移）

# 测试 5：MAC 认证旁路
# 连接打印机（无认证客户端）
# MAB 应基于 RADIUS 中的 MAC 地址进行认证
# show authentication sessions interface Gi1/0/25

# 生成认证报告
# show authentication sessions | include Auth
# show dot1x all summary

核心概念

术语	定义
802.1X	IEEE 基于端口的网络访问控制标准，通过 EAP 和 RADIUS 在授予网络访问权限前对设备进行认证
RADIUS	远程认证拨入用户服务协议，网络设备用其对用户进行认证并接收授权属性（VLAN、ACL）
MAB（MAC 认证旁路）	使用设备 MAC 地址作为凭据的回退认证方法，适用于无法运行 802.1X 认证客户端的设备
EAP-PEAP	受保护的可扩展认证协议，将 EAP 封装在 TLS 隧道中，通常与 MSCHAPv2 一起用于用户名/密码认证
态势评估（Posture Assessment）	在授予完整网络访问权限前对端点合规状态（OS 补丁、防病毒、加密）的评估
动态 VLAN 分配（Dynamic VLAN Assignment）	RADIUS 驱动的自动 VLAN 放置，基于用户身份、组成员身份或设备类型，无需静态端口 VLAN 配置

工具与系统

• FreeRADIUS：开源 RADIUS 服务器，支持 EAP-TLS、PEAP、LDAP 集成和动态 VLAN 分配
• PacketFence：开源 NAC 解决方案，提供 802.1X 集成、态势评估、强制门户和设备注册
• Cisco ISE：企业 NAC 平台，具有设备画像、态势评估、访客管理和 TrustSec 集成
• wpa_supplicant：适用于 Linux 和嵌入式系统的开源 802.1X 认证客户端，支持 EAP-TLS、PEAP 和 TTLS
• Microsoft NPS：Windows Server RADIUS 实现，与 Active Directory 原生集成以支持 802.1X 认证

常见场景

场景：在医院网络中部署 802.1X NAC

场景背景：一家医院需要强制执行网络访问控制以满足 HIPAA 要求。网络包括临床工作站（已加入域）、医疗设备（不支持 802.1X）、医生 BYOD 设备和访客 WiFi。如果 RADIUS 服务器不可用，部署不得中断患者护理。

方法：

1. 部署与 Active Directory 集成的 FreeRADIUS，用于用户认证和基于组的 VLAN 分配
2. 通过组策略为已加入域的工作站配置 EAP-PEAP 自动注册
3. 使用 RADIUS 数据库中的 MAC 地址为医疗设备（输液泵、监护仪）注册 MAB 认证
4. 配置交换机认证顺序为先 dot1x 再 mab，并配置关键 VLAN 故障转移，当 RADIUS 不可达时回退到临床 VLAN
5. 为医生 BYOD 设备部署 PacketFence 强制门户，提供受限访问 VLAN
6. 配置态势检查，要求完整访问需满足 Windows Update 合规性和 BitLocker 加密
7. 通过停止 RADIUS 并验证设备保持在关键 VLAN 而不中断服务来测试故障转移场景

常见陷阱：

• 未配置关键 VLAN 故障转移，导致 RADIUS 不可用时设备失去网络访问
• MAB MAC 地址数据库随着医疗设备被替换或移动而过时
• 802.1X 超时导致工作站登录延迟，尤其是 RADIUS 响应缓慢时
• 未测试 IP 电话和工作站菊花链连接的端口上的多主机模式

输出格式

## NAC 部署报告

**RADIUS 服务器**：freeradius-01 (10.10.100.200)
**NAC 平台**：PacketFence 13.1
**已配置交换机**：12 台接入交换机
**端口总数**：576 个接入端口

### 认证摘要（24 小时）

| 认证类型 | 成功 | 失败 | 总计 |
|---------|------|------|------|
| 802.1X (PEAP) | 342 | 12 | 354 |
| MAB | 87 | 3 | 90 |
| 访客门户 | 23 | 5 | 28 |

### VLAN 分配分布

| VLAN | 名称 | 已分配设备数 |
|------|------|-------------|
| 10 | Corporate（企业） | 245 |
| 15 | Development（开发） | 67 |
| 20 | Finance（财务） | 30 |
| 40 | Guest（访客） | 23 |
| 50 | Medical Devices（医疗设备） | 87 |
| 999 | Quarantine（隔离区） | 15（态势检查失败） |

### 合规状态
- 802.1X 覆盖率：100% 的接入端口
- 态势通过率：95.8%（15 台设备因缺少补丁被隔离）
- RADIUS 故障转移测试：成功（3 秒内激活关键 VLAN）