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计算机应用有关论文范文集,与基于Diameter协议的AAA系统计费技术相关论文摘要
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摘 要为实现基于Diameter协议的AAA系统计费,研究了Diameter基本协议和扩展协议,阐述了基于Diameter协议的AAA系统的组成,体系结构及计费过程,设计了基于Diameter协议的AAA系统计费部分的服务器端和客户端,在上述工作基础上,对设计的AAA系统计费部分进行了实现.实现后的系统表明,本文所设计的AAA系统计费部分是可行的.
【关 键 词】Diameter协议AAA系统计费技术
1引言
早期的Inter是一个非赢利性网络,随着Inter的发展,它已包括了众多的商业网络,人们对Inter计费也越来越关注.计费（accounting）过程包括以下子过程：计量（metering）、定价（pricing或rating）、费用计算（charging）和记帐（billing）,在某些情况下,也有人使用计费的狭义,即认为计费仅仅是计量的过程.
AAA技术即认证（Authentication）、授权（Authorization）和计费（Accounting）三种技术的结合,目前已经广泛的应用到Inter业务服务中,为安全可靠的提供服务提供了保障.在Inter计费管理领域,互联网工程任务组IETF（InterEngineeringTaskForce）和互联网研究任务组IRTF（InterResearchTaskForce）起了很大的作用.AAA工作组是在操作和管理领域的一个IETF工作组,计费是其中一个重要的课题.
目前的计费协议主要有RADIUS,TACACS,SNMP等.随着网络技术发展和应用需求的增长,新的网络服务不断涌现,IETF的AAA工作组从上世纪90年代末期开始着手设计下一代的AAA协议Diameter.Diameter协议是目前网络AAA协议的研究热点,也是本文研究的重点.本文在研究Diameter协议的基础上,对AAA系统的计费部分进行了设计和实现.
2Diameter协议研究
2.1Diameter协议的工作机制
Diameter由一个基本协议和一组扩展协议组成（比如强安全性扩展,MobileIP扩展等）,通用的功能（比如传输控制和流量控制）在基本协议中定义,而特定的应用功能在相应的扩展协议中进行说明.Diameter基本协议提供了AAA协议对传输所需要的最少要求,基本协议不能够单独使用,必须与一个Diameter应用扩展相结合.Diameter协议的层次结构如图1所示.
2.2Diameter基本协议
Diameter的基本协议必须被所有应用支持,在基本协议中定义了Diameter消息包的格式、消息包的传输机制和一些基本的安全服务.一个基本的Diameter消息包由一个包头和多个AVP（AttributionValuePair）组成,其中AVP用来携带更多的AAA信息（如认证计费授权信息,以及路由、安全信息等）.
2.2.1Diameter网络节点
在Diameter协议中,包括多种类型的Diameter节点,除了Diameter客户端和Diameter服务器外,还有Diameter中继、Diameter代理、Diameter重定向器和Diameter协议转换器等.
2.2.2Diameter消息格式
Diameter消息的头部包括20个字节,头4个字节是8比特的版本信息和24比特的消息长度（包括消息头长度）,随后的4个字节是8比特的消息标志位和24比特的命令代码.
2.3Diameter扩展协议
2.3.1Diameter的NAS协议
Diameter的NAS（NetworkAccessService,网络接入服务协议）协议,由NAS客户机处理用户MN（MobileNode,移动节点）的接入请求（RegReq）,将收到的客户认证信息转送给NAS服务器；服务器对客户进行鉴别,将结果发给客户机；客户机通过接入应答（RegReply）将结果发回给MN,并根据结果对MN进行相应处理.
NAS作为网络接入服务器,在其用户端口接收到呼叫或服务请求时便开始与AAA服务器之间进行消息交换,有关呼叫的信息、用户身份和用户鉴别信息被打包成一种AAA消息发给AAA服务器.
2.3.2Diameter的EAP协议
Diameter的EAP（ExtensibleAuthenticationProtocol,可扩展鉴别协议）协议提供了一个支持各种鉴别方法的标准机制.EAP其实是一种框架、一种帧格式,可以容纳各种鉴别信息.EAP协议描述用户、NAS（AAA客户机）和AAA服务器之间有关EAP鉴别消息的请求和应答的关系,完成一次对鉴别请求的应答,中间可能需要多次消息交换过程.在移动终端MN移动的环境下,MN与FA（ForeignAgent,外部代理）之间的鉴别扩展采用EAP,即把FA看做是一个NAS,它作为DiameterAAA的客户机,DiameterAAA服务器作为EAP的后端服务器,两者之间载送EAP分组.
2.3.3Diameter的CMS协议
Diameter的CMS（CryptographicMessageSyntax,密码消息语法）协议实现了协议数据的端到端（Peer-to-Peer）加密.由于Diameter网络中存在不可信的中继（Relay）和代理（Proxy）,而IPSec（IPSecurity）和TLS（TransportLayerSecurity）又只能实现跳到跳的安全,所以IETF定义了Diameter的CMS应用协议来保证数据安全.
3基于Diameter的AAA系统
3.1AAA系统概述
AAA技术即认证、授权和计费三种技术的结合,目前已经广泛的应用到Inter业务服务中,为安全可靠的提供服务提供了保障.
3.2AAA系统的组成
AAA系统的组成如图2所示,这种分布式结构由服务器来完成认证授权和计费工作,大大减轻了网关的压力,能够处理大量的用户请求,支持多种计费功能,可以对用户进行有效的控制,因而具有较强的生命力,在接入网中有着广泛的应用.
3.3AAA系统的体系结构
AAA系统的体系结构如图3所示,在服务器和客户端之间运行AAA协议,这里采用Diameter协议.AAA客户端不提供任何服务,但它可以请求服务.AAA服务器通过接口连接特殊应用模块,特殊应用模块可以提供服务（移动IP接口、目录服务等）或者计费功能.服务器还有对外部认证模块的接口,以便可以使用多种认证技术.
AAA服务器或客户端通过标准化的域间AAA协议进行通信,客户端只需使用AAA协议消息的一部分.特殊应用模块和服务器之间的通信是域内的,但特殊应用模块也可以作为客户端使用.
3.4AAA系统计费过程
当用户漫游到异地域时,对用户的计费有两种模式：一种是由家乡域的AAA服务器来生成计费记录,然后根据计费记录直接向相应的用户收取费用；另一种是由访问域的AAA服务器来生成计费记录,然后将计费记录返回给家乡域服务器,再由家乡域服务器根据计费记录向相应的用户收取费用.而当用户在家乡域通信时就由家乡域的AAA服务器对用户进行计费操作.
根据上述两种情况,图中的客户端为接入器,它可以访问域中用户新的接入器或者是用户在家乡域的接入器；而AAA服务器也可以是用户的家乡域的AAA服务器或者是访问域的AAA服务器.如图4所示,AAA系统计费过程描述如下：
（1）当客户端收到认证应答中的成功消息后,根据情况产生了用户计费请求,发送给AAA服务器,同时生成相关的计费记录,保存在客户端并把它发送给AAA服务器.客户端只有在接收到成功的记账应答消息时,才能清除已经发送的计费记录.
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（2）当AAA服务器收到计费请求,首先判断该请求的目的域是否为本机,如果是则接受该请求,开始计费,生成相应的计费记录并保存,并且根据该请求产生相应的计费应答消息.否则判断该目&
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