VPN 构建虚拟专用网-毕业论文.doc

1、摘 要本文首先介绍了 VPN 的定义和研究意义，接着介绍了实现 VPN 的关键技术（包括隧道技术 ,加解密认证技术，密钥管理技术，访问控制技术）以及实现 VPN 的主要安全协议， PPTP L2TP 协议、 IPSec 协议，为VPN 组网提供了理论指导。最后通过构建中小企业的虚拟专用网，全面介绍了在 Windows server 2003 ISA 2004 环境下站点到站点和站点到客户端的 VPN 的配置，为企业的 VPN 构建提供参考和借鉴。关键词： 隧道， L2TP ，PPTP ，IPSecAbstractThis paper first introduces the definitio

2、n of VPN and its study implications. And then introduces the key technologies for implementing a VPN which includes the Tunnel technology and its main secure protocols, PPTPL2TP protocol, IPSEC protocol, SOCKSv5 protocol, All these technologies provide the theoretical bases for building a VPN networ

3、k. Finally, by constructing an enterprise virtual private network, I introduced the configuration of site to site and site to client VPN under the Windows server 2003 ISA 2004 environment, it provides the referential guideline to the VPN construction in enterprises.Key words:Tunnel, L2TP, PPTP, IPSe

4、c目录1 绪论 .1.1 VPN 的定义 .1.2 VPN 的工作原理 .1.3 VPN 的研究背景和意义 .2 VPN 的应用领域和设计目标 .2.1 VPN 的主要应用领域 .2.2 VPN 的设计目标 .3 实现 VPN 的关键技术和主要协议 .3.1 实现 VPN 的关键技术 .3.2 VPN 的主要安全协议 .3.2.1 PPTPL2TP .3.2.2 IPSec 协议 .4 实例分析 .4.1 需求分析 .4.2 方案达到的目的 .4.3 VPN 组建方案网络拓扑图 .5 各部分 VPN 设备的配置 .5.1 公司总部到分支机构的 ISA VPN 配置 .5.1.1 总部 ISA

5、VPN 配置 .5.1.2 支部 ISA VPN 配置 .5.1.3 VPN 连接 .5.1.4 连接测试 .5.2 公司总部站点到移动用户端的 VPN 配置 .5.2.1 总部 ISA VPN 配置 .5.2.2 移动用户端 VPN 配置 .5.2.3 连接测试 .致谢 .参考文献 .1 绪论1.1 VPN 的定义VPN （ Virtual Private Network）被定义为通过一个公共网络（通常是因特网）建立一个临时的、安全的连接，是一条穿过混乱的公共网络的安全、稳定的隧道。虚拟专用网是对企业内部网的扩展。虚拟专用网可以帮助远程用户、公司分支机构、商业伙伴及供应商同公司的内部网络建立

6、可信的安全连接，并保证数据的安全传输。通过将数据流转移到低成本的网络上，一个企业的虚拟专用网解决方案也将大幅度的减少用户花费在城域网和远程网络连接上的费用。同时，这将简化网络的设计和管理，加速连接新的用户和网站。另外，虚拟专用网还可以保护现有的网络投资。随着用户的商业服务不断发展，企业的虚拟专用网解决方案可以使用户将精力集中到自己的生意上，而不是网络上。虚拟专用网可用于不断增长的移动用户的全球因特网接入，以实现安全连接；可用于实现企业网站之间安全通信的虚拟专用线路，用于经济有效地连接到商业伙伴和用户的安全外联网虚拟专用网。1.2 VPN 的工作原理把因特网用作专用广域网，就要克服两个主要障碍。

7、首先，网络经常使用多种协议如 IPX 和 NetBEUI 进行通信，但因特网只能处理 IP 流量。所以， VPN 就需要提供一种方法，将非 IP 的协议从一个网络传送到另一个网络。其次，网上传输的数据包以明文格式传输，因而，只要看得到因特网的流量，就能读取包内所含的数据。如果公司希望利用因特网传输重要的商业机密信息， 这显然是一个问题。 VPN 克服这些障碍的办法就是采用了隧道技术：数据包不是公开在网上传输，而是首先进行加密以确保安全，然后由 VPN 封装成 IP 包的形式，通过隧道在网上传输，如图1-1 所示：图 1-1 VPN 工作原理图源网络的 VPN 隧道发起器与目标网络上的 VPN

8、隧道发起器进行通信。两者就加密方案达成一致， 然后隧道发起器对包进行加密， 确保安全（为了加强安全，应采用验证过程，以确保连接用户拥有进入目标网络的相应的权限。大多数现有的 VPN 产品支持多种验证方式）。最后， VPN 发起器将整个加密包封装成 IP 包。现在不管原先传输的是何种协议，它都能在纯 IP 因特网上传输。又因为包进行了加密，所以谁也无法读取原始数据。在目标网络这头， VPN 隧道终结器收到包后去掉 IP 信息，然后根据达成一致的加密方案对包进行解密，将随后获得的包发给远程接入服务器或本地路由器，他们在把隐藏的 IPX 包发到网络，最终发往相应目的地。1.3 VPN 的研究背景和意

9、义随着网络，尤其是网络经济的发展，企业日益扩张，客户分布日益广泛，合作伙伴日益增多，这种情况促使了企业的效益日益增长，另一方面也越来越凸现传统企业网的功能缺陷：传统企业网基于固定物理地点的专线连接方式已难以适应现代企业的需求。于是企业对于自身的网络建设提出了更高的需求，主要表现在网络的灵活性、安全性、经济性、扩展性等方面。 在这样的背景下， VPN 以其独具特色的优势赢得了越来越多的企业的青睐，令企业可以较少地关注网络的运行与维护，而更多地致力于企业的商业目标的实现。虽然 VPN 在理解和应用方面都是高度复杂的技术，甚至确定其是否适用于本公司也一件复杂的事件，但在大多数情况下 VPN 的各种实

10、现方法都可以应用于每个公司。即使不需要使用加密数据，也可节省开支。因此，在未来几年里，客户和厂商很可能会使用 VPN，从而使电子商务重又获得生机，毕竟全球化、信息化、电子化是大势所趋。2 VPN 的应用领域和设计目标2.1 VPN 的主要应用领域利用 VPN 技术几乎可以解决所有利用公共通信网络进行通信的虚拟专用网络连接的问题。归纳起来，有以下几种主要应用领域。（ 1）远程访问远程移动用户通过 VPN 技术可以在任何时间、任何地点采用拨号、ISDN 、DSL 、移动 IP 和电缆技术与公司总部、公司内联网的 VPN 设备建立起隧道或密道信，实现访问连接，此时的远程用户终端设备上必须加装相应的

11、VPN 软件。推而广之，远程用户可与任何一台主机或网络在相同策略下利用公共通信网络设施实现远程 VPN 访问。这种应用类型也叫 Access VPN(或访问型 VPN) ，这是基本的 VPN 应用类型。不难证明，其他类型的 VPN 都是 Access VPN 的组合、延伸和扩展。（ 2）组建内联网一个组织机构的总部或中心网络与跨地域的分支机构网络在公共通信基础设施上采用的隧道技术等 VPN 技术构成组织机构“内部”的虚拟专用网络，当其将公司所有权的 VPN 设备配置在各个公司网络与公共网络之间（即连接边界处）时，这样的内联网还具有管理上的自主可控、策略集中配置和分布式安全控制的安全特性。 利用

12、 VPN 组建的内联网也叫 Intranet VPN 。Intranet VPN 是解决内联网结构安全和连接安全、传输安全的主要方法。（ 3）组建外联网使用虚拟专用网络技术在公共通信基础设施上将合作伙伴和有共同利益的主机或网络与内联网连接起来，根据安全策略、资源共享约定规则实施内联网内的特定主机和网络资源与外部特定的主机和网络资源相互共享，这在业务机构和具有相互协作关系的内联网之间具有广泛的应用价值。这样组建的外联网也叫 Extranet VPN 。Extranet VPN 是解决外联网结构安全和连接安全、传输安全的主要方法。若外联网 VPN 的连接和传输中使用了加密技术，必须解决其中的密码分

13、发、管理的一致性问题。2.2 VPN 的设计目标在实际应用中， 一般来说一个高效、 成功的 VPN 应具备以下几个特点：（ 1）安全保障虽然实现 VPN 的技术和方式很多，但所有的 VPN 均应保证通过公用网络平台传输数据的专用性和安全性。在非面向连接的公用 IP 网络上建立一个逻辑的、点对点的连接，称之为建立一个隧道，可以利用加密技术对经过隧道传输的数据进行加密，以保证数据仅被指定的发送者和接收者了解，从而保证了数据的私有性和安全性。在安全性方面， 由于 VPN直接构建在公用网上，实现简单、方便、灵活，但同时其安全问题也更为突出。企业必须确保其 VPN 上传送的数据不被攻击者窥视和篡改，并且

14、要防止非法用户对网络资源或私有信息的访问。 Extranet VPN 将企业网扩展到合作伙伴和客户，对安全性提出了更高的要求。（2）服务质量保证（ QoS）VPN 网络应当为企业数据提供不同等级的服务质量保证。不同的用户和业务对服务质量保证的要求差别较大。如移动办公用户，提供广泛的连接和覆盖性是保证 VPN 服务的一个主要因素；而对于拥有众多分支机构的专线 VPN 网络，交互式的内部企业网应用则要求网络能提供良好的稳定性；对于其它应用（如视频等）则对网络提出了更明确的要求，如网络时延及误码率等。所有以上网络应用均要求网络根据需要提供不同等级的服务质量。在网络优化方面，构建 VPN 的另一重要需

15、求是充分有效地利用有限的广域网资源，为重要数据提供可靠的带宽。广域网流量的不确定性使其带宽的利用率很低，在流量高峰时引起网络阻塞，产生网络瓶颈，使实时性要求高的数据得不到及时发送；而在流量低谷时又造成大量的网络带宽空闲。 QoS 通过流量预测与流量控制策略， 可以按照优先级分配带宽资源，实现带宽管理，使得各类数据能够被合理地先后发送，并预防阻塞的发生。（ 3）可扩充性和灵活性VPN 必须能够支持通过 Intranet 和 Extranet 的任何类型的数据流，方便增加新的节点，支持多种类型的传输媒介，可以满足同时传输语音、图像和数据等新应用对高质量传输以及带宽增加的需求。（ 4）可管理性从用户角度和运营商的角度应可方便地进行管理、 维护。在 VPN 管理方面，VPN 要求企业将其网络管理功能从局域网无缝地延伸到公用网，甚至是客户和合作伙伴。虽然可以将一些次要的网络管理任务交给服务提供商去完成，企业自己仍需要完成许多网络管理任务。所以，一个完善的 VPN 管理系统是必不可少的。 VPN 管理的目标为：减小网络风险、具有高扩展性、经济性、高可靠性等优点。事实上， VPN 管理主要包括安全管理、设备管理、配置管理、访问控制列表管理、 QoS 管理等内容。