SIP REG Digest认证算法分析

2021-09-19 14:03:07 阅读：247 来源： 互联网

标签：SIP 10.32 REGISTER Client 26.25 REG Digest MD5

一、回顾SIP Register的认证过程

Client(通常是话机或IM+软件)向REG Server(一般是OpenSIPS或Freeswitch)发起REGISTER注册请求（注：此时发送的请求里，只有一些用户名、客户端类型之类的普通信息）
REG Server收到请求后，发现里面没有Digest等安全相关的摘要信息，直接返回401(未授权)，同时会附加额外的安全信息（比如：realm/nonce/algorithm/qop)
Client收到401拒绝返回后，根据服务端返回的realm/nonce/algorithm/qop信息，结合自己的password，计算出一个最终的response digiest(注：是一个md5值)，重新发起第2次REGISTER，并附带上response digest等认证相关信息。
REG Server根据Client发过来的Authorization认证信息进行校验，如果校验通过，则返回200 OK，认证通过

二、认证过程中的SIP信令(报文)

这里介绍二种查看REGISTER过程SIP信令的方法：

2.1 打开FreeSwitch的SIP trace功能

sofia profile internal siptrace on|off

在FreeSwitch控制台中，输入上面的命令行（on为打开，off为关闭)，然后用Client（比如：免费开源软电话MicroSIP)注册，此时FreeSwitch中会输出4段SIP报文，分别对应认证过程中的4个阶段，类似下面这样：

第1段 REGISTER（Client → FreeSwitch）

recv 647 bytes from tcp/[10.32.26.25]:51696 at 02:14:58.914917:
------------------------------------------------------------------------
REGISTER sip:10.32.26.25:5070;transport=tcp SIP/2.0
Via: SIP/2.0/TCP 10.32.26.25:51696;rport;branch=z9hG4bKPj8d4db68b24754f539dbf3b563a44fe55;alias
Max-Forwards: 70
From: <sip:1000@10.32.26.25>;tag=89aefb1f3fc0413283a453eda5407f60
To: <sip:1000@10.32.26.25>
Call-ID: 1e7af0e67a5044658fc7f6716d329642
CSeq: 36850 REGISTER
User-Agent: MicroSIP/3.20.3
Supported: outbound, path
Contact: <sip:1000@10.32.26.25:51696;transport=TCP;ob>;reg-id=1;+sip.instance="<urn:uuid:00000000-0000-0000-0000-000011058e7e>"
Expires: 300
Allow: PRACK, INVITE, ACK, BYE, CANCEL, UPDATE, INFO, SUBSCRIBE, NOTIFY, REFER, MESSAGE, OPTIONS
Content-Length:  0

第2段 401 Unauthorized(FreeSwitch → Client)

send 670 bytes to tcp/[10.32.26.25]:51696 at 02:14:58.918913:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 401 Unauthorized
Via: SIP/2.0/TCP 10.32.26.25:51696;rport=51696;branch=z9hG4bKPj8d4db68b24754f539dbf3b563a44fe55;alias
From: <sip:1000@10.32.26.25>;tag=89aefb1f3fc0413283a453eda5407f60
To: <sip:1000@10.32.26.25>;tag=Q0m1g96BS3vpa
Call-ID: 1e7af0e67a5044658fc7f6716d329642
CSeq: 36850 REGISTER
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.6.18+git~20170612T211449Z~6e79667c0a~64bit
Allow: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, MESSAGE, INFO, UPDATE, REGISTER, REFER, NOTIFY, PUBLISH, SUBSCRIBE
Supported: timer, path, replaces
WWW-Authenticate: Digest realm="10.32.26.25", nonce="bee3366b-cf59-476e-bc5e-334e0d65b386", algorithm=MD5, qop="auth"
Content-Length: 0

第3段 REGISTER (第2次 Client → FreeSwitch)

recv 921 bytes from tcp/[10.32.26.25]:51696 at 02:14:58.925916:
------------------------------------------------------------------------
REGISTER sip:10.32.26.25:5070;transport=tcp SIP/2.0
Via: SIP/2.0/TCP 10.32.26.25:51696;rport;branch=z9hG4bKPj414de93b6fd34f21a9c453d81117fee2;alias
Max-Forwards: 70
From: <sip:1000@10.32.26.25>;tag=89aefb1f3fc0413283a453eda5407f60
To: <sip:1000@10.32.26.25>
Call-ID: 1e7af0e67a5044658fc7f6716d329642
CSeq: 36851 REGISTER
User-Agent: MicroSIP/3.20.3
Supported: outbound, path
Contact: <sip:1000@10.32.26.25:51696;transport=TCP;ob>;reg-id=1;+sip.instance="<urn:uuid:00000000-0000-0000-0000-000011058e7e>"
Expires: 300
Allow: PRACK, INVITE, ACK, BYE, CANCEL, UPDATE, INFO, SUBSCRIBE, NOTIFY, REFER, MESSAGE, OPTIONS
Authorization: Digest username="1000", realm="10.32.26.25", nonce="bee3366b-cf59-476e-bc5e-334e0d65b386", uri="sip:10.32.26.25:5070;transport=tcp", response="7a8049557b2e77602625fa9ee7d8f088", algorithm=MD5, cnonce="c3606b3f70544096a7e17fcdb4670795", qop=auth, nc=00000001
Content-Length:  0

第4段 200 Ok(FreeSwitch → Client)

 send 646 bytes to tcp/[10.32.26.25]:51696 at 02:14:58.933914:
   ------------------------------------------------------------------------
   SIP/2.0 200 OK
   Via: SIP/2.0/TCP 10.32.26.25:51696;rport=51696;branch=z9hG4bKPj414de93b6fd34f21a9c453d81117fee2;alias
   From: <sip:1000@10.32.26.25>;tag=89aefb1f3fc0413283a453eda5407f60
   To: <sip:1000@10.32.26.25>;tag=r9Dtj4QFpcK9N
   Call-ID: 1e7af0e67a5044658fc7f6716d329642
   CSeq: 36851 REGISTER
   Contact: <sip:1000@10.32.26.25:51696;transport=TCP;ob>;expires=300
   Date: Mon, 06 Sep 2021 02:14:58 GMT
   User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.6.18+git~20170612T211449Z~6e79667c0a~64bit
   Allow: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, MESSAGE, INFO, UPDATE, REGISTER, REFER, NOTIFY, PUBLISH, SUBSCRIBE
   Supported: timer, path, replaces
   Content-Length: 0

2.2 采用WireShark抓包

参考上图，启动WireShark，指定网卡以及抓包的协议为sip后，本机用Client注册登录1次，就能抓到这4个阶段的SIP信令（注：上图的REG Server是OpenSIPS），跟FreeSwith做为REG Server对比，可以发现OpenSIPS第3阶段，返回的Authorization里，少了cnounce、 qop、nc这3个值，这一点要注意一下。

三、Response Digest的计算过程

通过观察SIP报文发现，整个注册过程中Client始终没有发送过任何password的明文，相对还是很安全的。Client第2次发起REGISTER时，附带的Response值是关键！REG Server将校验这个值的正确性，校验通过才会注册成功。

整个计算过程，分成三步：

3.1 计算HA1

规则如下：

algorithm	HA1
MD5(或未指定)	MD5(username:realm:password)
MD5-sess	MD5(MD5(username:realm:password):nonce:cnonce)

注：MD5计算出来的值为32位小写，password为密码，只有Client自己知道。

例1（FreeSwitch充当REG Server）：

Client第2次提交的REGISTER请求中，Authorization信息为：

Authorization: Digest username="1000", realm="10.32.26.25", nonce="bee3366b-cf59-476e-bc5e-334e0d65b386", uri="sip:10.32.26.25:5070;transport=tcp", response="7a8049557b2e77602625fa9ee7d8f088", algorithm=MD5, cnonce="c3606b3f70544096a7e17fcdb4670795", qop=auth, nc=00000001

则HA1 = MD5("1000:10.32.26.25:1234") = 6a5e40ec8a6cbac75b9914b271516a47 （假设password为1234）

例2（OpenSIPS充当REG Server)：

第2阶段，FreeSwitch返回的Authorization如下：

Authorization: Digest username="440444", realm="10.2.60.171", nonce="6135e48401ea0109021093850f9c5db2bf101786", uri="sip:10.2.60.171:5060", response="885f45ae2179c9d8ce2bc1cbd8e4bb9f"

则HA1 = MD5("440444:10.2.60.171:440444") = 109cf921db79c57e146cd8d46429312d (假设password与username相同，都为440444)

3.2 计算HA2

规则如下：

qop	HA2
auth(或未指定)	MD5(method:digestURI)
auth-int	MD5(method:digestURI:MD5(entityBody))

注：digestURI为SIP信令Authorization节点中的uri值，对于注册来说，method即为固定值REGISTER

例1（FreeSwitch充当REG Server）：

Client第2次提交的REGISTER请求中，Authorization信息为：

Authorization: Digest username="1000", realm="10.32.26.25", nonce="bee3366b-cf59-476e-bc5e-334e0d65b386", uri="sip:10.32.26.25:5070;transport=tcp", response="7a8049557b2e77602625fa9ee7d8f088", algorithm=MD5, cnonce="c3606b3f70544096a7e17fcdb4670795", qop=auth, nc=00000001

则HA2 = MD5("REGISTER:sip:10.32.26.25:5070;transport=tcp") = c0a1637fb943febd38e69c2087d58fe9

例2（OpenSIPS充当REG Server)：

第2阶段，FreeSwitch返回的Authorization如下：

Authorization: Digest username="440444", realm="10.2.60.171", nonce="6135e48401ea0109021093850f9c5db2bf101786", uri="sip:10.2.60.171:5060", response="885f45ae2179c9d8ce2bc1cbd8e4bb9f"

则HA2 = MD5("REGISTER:sip:10.2.60.171:5060") = 9f5c90dad45f8b57a9de5ad977027d7b

3.3 计算Response

根据前2步计算出来的HA1及HA2，计算response值，规则如下：

qop	response
未指定	MD5(HA1:nonce:HA2)
auth或auth-int	MD5(HA1:nonce:nonceCount:cnonce:qop:HA2)

计算结果如下：

	例1(FreeSwitch充当REG Server)	例2(OpenSIPS充当REG Server)
response	MD5("6a5e40ec8a6cbac75b9914b271516a47:bee3366b-cf59-476e-bc5e-334e0d65b386:00000001:c3606b3f70544096a7e17fcdb4670795:auth:c0a1637fb943febd38e69c2087d58fe9") =7a8049557b2e77602625fa9ee7d8f088	MD5("109cf921db79c57e146cd8d46429312d:6135e48401ea0109021093850f9c5db2bf101786:9f5c90dad45f8b57a9de5ad977027d7b") =885f45ae2179c9d8ce2bc1cbd8e4bb9f
qop	auth	无
nonceCount	00000001	无
nonce	bee3366b-cf59-476e-bc5e-334e0d65b386	6135e48401ea0109021093850f9c5db2bf101786
HA2	c0a1637fb943febd38e69c2087d58fe9	9f5c90dad45f8b57a9de5ad977027d7b
HA1	6a5e40ec8a6cbac75b9914b271516a47	109cf921db79c57e146cd8d46429312d
cnonce	c3606b3f70544096a7e17fcdb4670795	无

参考文章：

https://en.wikipedia.org/wiki/Digest_access_authentication

https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc2069

https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc2617

标签：SIP,10.32,REGISTER,Client,26.25,REG,Digest,MD5
来源： https://www.cnblogs.com/yjmyzz/p/sip-register-authorization-algorithm.html

本站声明： 1. iCode9 技术分享网（下文简称本站）提供的所有内容，仅供技术学习、探讨和分享；
2. 关于本站的所有留言、评论、转载及引用，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关；
3. 关于本站的所有言论和文字，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关；
4. 本站文章均是网友提供，不完全保证技术分享内容的完整性、准确性、时效性、风险性和版权归属；如您发现该文章侵犯了您的权益，可联系我们第一时间进行删除；
5. 本站为非盈利性的个人网站，所有内容不会用来进行牟利，也不会利用任何形式的广告来间接获益，纯粹是为了广大技术爱好者提供技术内容和技术思想的分享性交流网站。

ICode9

SIP REG Digest认证算法分析