详解EAPOL协议

一、EAPOL概述

EAPOL（Extensible Authentication Protocol over LAN）是在局域网（LAN）中运行的一种扩展认证协议。该协议主要用于对接接入控制系统（ACS）。它的主要目的是通过验证用户的身份，控制用户连接到局域网的访问，从而保护局域网的安全。EAPOL作为一种认证协议，大致可以分为下面几个部分：

1. EAPOL客户端：用于向服务器提供用户的认证信息，通常包含一个EAPOL客户端标识符和一个会话密钥。
2. EAPOL服务器：用于接收客户端发送的认证信息，并根据客户端提供的信息进行身份验证。
3. ACS：用于监视和控制用户对局域网访问的权限。
4. EAPOL认证的“四次握手”过程：具体包括身份验证请求、身份验证响应、会话密钥请求和会话密钥响应。

二、EAPOL认证过程

EAPOL协议通常有两个实现方案，一种是802.1X认证，另外一个是WPA/WPA2认证。

1. 802.1X认证

802.1X认证主要针对个人或企业局域网的接入控制。一般可以分为以下几个步骤：

1. 开启802.1X认证功能，并限制只有认证的设备才能够连接到局域网。
2. 客户端通过EAPOL协议发送身份验证请求，请求接入局域网。
3. 服务器接收到身份验证请求，发送身份验证响应。
4. 客户端回复会话密钥请求，服务器返回会话密钥响应。
5. 客户端获取会话密钥，完成认证。

2. WPA/WPA2认证

WPA/WPA2认证是基于802.1X认证和TKIP/AES加密的安全协议。它不仅支持个人和企业的接入控制，而且可以为数据的加密和鉴别提供更高的安全保障。WPA认证包括以下几个步骤：

1. 开启WPA认证功能，并限制只有认证的设备才能够连接到局域网。
2. 客户端通过EAPOL协议发送身份验证请求，请求接入局域网。
3. 服务器接收到身份验证请求，发送身份验证响应，并请求生成带有TKIP或AES密钥的会话密钥。
4. 客户端回复会话密钥请求，服务器返回带有TKIP或AES密钥的会话密钥响应。
5. 客户端获取会话密钥，并使用TKIP或AES加密数据传输，完成认证。

三、EAPOL协议的代码实现

下面是一个基于Python的EAPOL认证代码例子，该示例主要实现了802.1X认证的“四次握手”过程。

import struct
import socket

class EAPOL:
  # EAPOL协议的Header使用16个字节的数据结构表示
  def __init__(self, version=1, packet_type=0, eapol_length=0, eapol_data=b''):
    self.version = version
    self.packet_type = packet_type
    self.eapol_length = eapol_length
    self.eapol_data = eapol_data

  def __str__(self):
    return struct.pack('!BBH', self.version, self.packet_type, self.eapol_length) + self.eapol_data

class EAPOLClient:
  def __init__(self, interface):
    self.interface = interface

  def send_packet(self, packet):
    s = socket.socket(socket.AF_PACKET, socket.SOCK_RAW)
    s.bind((self.interface, 0))
    s.send(packet)

  def receive_packet(self):
    s = socket.socket(socket.AF_PACKET, socket.SOCK_RAW, socket.htons(0x888e))
    return s.recvfrom(2048)

  def authenticate(self, username, password):
    # 第一步：发送EAPOL Start请求
    start_packet = EAPOL()
    start_packet.packet_type = 1
    start_packet.eapol_length = 0
    self.send_packet(str(start_packet))

    # 第二步：发送EAP Request Identity请求，请求用户名
    request_identity_packet = EAPOL(packet_type=0x01) + b'\x01' + b'\x00\x05' + b'\x01'
    self.send_packet(str(request_identity_packet))

    # 第三步：接收EAP Response Identity响应，获取用户名
    response_identity_packet = self.receive_packet()[0]
    username = response_identity_packet[18:response_identity_packet[17]+18]

    # 第四步：发送EAP Request Md5 Challenge请求，请求MD5挑战
    request_md5_challenge_packet = EAPOL(packet_type=0x01) + b'\x02' + b'\x00\x07' + b'\x02' + b'\x12' + b'\x34' + b'\x56'
    self.send_packet(str(request_md5_challenge_packet))

    # 第五步：接收EAP Response Md5 Challenge响应，获取MD5挑战
    response_md5_challenge_packet = self.receive_packet()[0]
    md5_challenge = response_md5_challenge_packet[26:]

    # 第六步：通过MD5算法生成挑战响应，并构造EAP Response Md5 Challenge响应
    challenge_response = bytes.fromhex(md5_challenge.hex() + '6867696D6A6B6F6C')
    response_md5_challenge_packet = EAPOL(packet_type=0x01) + b'\x02' + b'\x00\x17' + b'\x0a' + challenge_response
    self.send_packet(str(response_md5_challenge_packet))

    # 第七步：接收EAP Success响应，认证成功
    success_packet = self.receive_packet()[0]
    return True

四、EAPOL协议的应用场景

EAPOL协议广泛应用于各种局域网及无线局域网（WLAN）中的认证和授权，例如企业、学校、图书馆等等，以保障局域网的访问安全。此外，EAPOL还可以应用于无线路由器、移动设备等个人设备上，以保障个人设备的接入安全。