陈斌彬的技术博客

Stay foolish,stay hungry

虚拟专用网络VPN

虚拟专用网络的功能是：在公用网络上建立专用网络，进行加密通讯。在企业网络中有广泛应用。VPN网关通过对数据包的加密和数据包目标地址的转换实现远程访问。VPN有多种分类方式，主要是按协议进行分类。VPN可通过服务器、硬件、软件等多种方式实现。

VPN基本功能

VPN属于远程访问技术，简单地说就是利用公用网络架设专用网络。例如某公司员工出差到外地，他想访问企业内网的服务器资源，这种访问就属于远程访问。

在传统的企业网络配置中，要进行远程访问，传统的方法是租用DDN（数字数据网）专线或帧中继，这样的通讯方案必然导致高昂的网络通讯和维护费用。对于移动用户（移动办公人员）与远端个人用户而言，一般会通过拨号线路（Internet）进入企业的局域网，但这样必然带来安全上的隐患。

让外地员工访问到内网资源，利用VPN的解决方法就是在内网中架设一台VPN服务器。外地员工在当地连上互联网后，通过互联网连接VPN服务器，然后通过VPN服务器进入企业内网。为了保证数据安全，VPN服务器和客户机之间的通讯数据都进行了加密处理。有了数据加密，就可以认为数据是在一条专用的数据链路上进行安全传输，就如同专门架设了一个专用网络一样，但实际上VPN使用的是互联网上的公用链路，因此VPN称为虚拟专用网络，其实质上就是利用加密技术在公网上封装出一个数据通讯隧道。有了VPN技术，用户无论是在外地出差还是在家中办公，只要能上互联网就能利用VPN访问内网资源，这就是VPN在企业中应用得如此广泛的原因。

工作原理

通常情况下，VPN网关采取双网卡结构，外网卡使用公网IP接入Internet。

网络一(假定为公网internet)的终端A访问网络二(假定为公司内网)的终端B，其发出的访问数据包的目标地址为终端B的内部IP地址。

网络二的VPN网关在接收到终端A发出的访问数据包时对其目标地址进行检查，如果目标地址属于网络二的地址，则将该数据包进行封装，封装的方式根据所采用的VPN技术不同而不同，同时VPN网关会构造一个新VPN数据包，并将封装后的原数据包作为VPN数据包的负载，VPN数据包的目标地址为网络二的VPN网关的外部地址。

网络二的VPN网关将VPN数据包发送到Internet，由于VPN数据包的目标地址是网络一的VPN网关的外部地址，所以该数据包将被Internet中的路由正确地发送到网络二的VPN网关。

网络二的VPN网关对接收到的数据包进行检查，如果发现该数据包是从网络一的VPN网关发出的，即可判定该数据包为VPN数据包，并对该数据包进行解包处理。解包的过程主要是先将VPN数据包的包头剥离，再将数据包反向处理还原成原始的数据包。

网络二的VPN网关将还原后的原始数据包发送至目标终端B，由于原始数据包的目标地址是终端B的IP，所以该数据包能够被正确地发送到终端B。在终端B看来，它收到的数据包就和从终端A直接发过来的一样。 从终端B返回终端A的数据包处理过程和上述过程一样，这样两个网络内的终端就可以相互通讯了。

通过上述说明可以发现，在VPN网关对数据包进行处理时，有两个参数对于VPN通讯十分重要：原始数据包的目标地址（VPN目标地址）和远程VPN网关地址。根据VPN目标地址，VPN网关能够判断对哪些数据包进行VPN处理，对于不需要处理的数据包通常情况下可直接转发到上级路由；远程VPN网关地址则指定了处理后的VPN数据包发送的目标地址，即VPN隧道的另一端VPN网关地址。由于网络通讯是双向的，在进行VPN通讯时，隧道两端的VPN网关都必须知道VPN目标地址和与此对应的远端VPN网关地址。

分类标准

根据不同的划分标准，VPN可以按几个标准进行分类划分：

1、按VPN的协议分类：

VPN的隧道协议主要有三种，PPTP、L2TP和IPSec，其中PPTP和L2TP协议工作在OSI模型的第二层，又称为二层隧道协议；IPSec是第三层隧道协议。

2、按VPN的应用分类：

  1. Access VPN（远程接入VPN）：客户端到网关，使用公网作为骨干网在设备之间传输VPN数据流量；
  2. Intranet VPN（内联网VPN）：网关到网关，通过公司的网络架构连接来自同公司的资源；
  3. Extranet VPN（外联网VPN）：与合作伙伴企业网构成Extranet，将一个公司与另一个公司的资源进行连接。

3、按所用的设备类型进行分类：

网络设备提供商针对不同客户的需求，开发出不同的VPN网络设备，主要为交换机、路由器和防火墙：

  1. 路由器式VPN：路由器式VPN部署较容易，只要在路由器上添加VPN服务即可；
  2. 交换机式VPN：主要应用于连接用户较少的VPN网络；
  3. 防火墙式VPN：防火墙式VPN是最常见的一种VPN的实现方式，许多厂商都提供这种配置类型

4．按照实现原理划分：

  1. 重叠VPN：此VPN需要用户自己建立端节点之间的VPN链路，主要包括：GRE、L2TP、IPSec等众多技术。
  2. 对等VPN：由网络运营商在主干网上完成VPN通道的建立，主要包括MPLS、VPN技术。

实现方式

VPN的实现有很多种方法，常用的有以下四种：

  1. VPN服务器：在大型局域网中，可以通过在网络中心搭建VPN服务器的方法实现VPN。
  2. 软件VPN：可以通过专用的软件实现VPN。
  3. 硬件VPN：可以通过专用的硬件实现VPN。
  4. 集成VPN：某些硬件设备，如路由器、防火墙等，都含有VPN功能，但是一般拥有VPN功能的硬件设备通常都比没有这一功能的要贵。

常用VPN技术

  1. MPLS VPN是一种基于MPLS技术的IP VPN，是在网络路由和交换设备上应用MPLS（Multiprotocol Label Switching，多协议标记交换）技术，简化核心路由器的路由选择方式，利用结合传统路由技术的标记交换实现的IP虚拟专用网络（IP VPN）。MPLS优势在于将二层交换和三层路由技术结合起来，在解决VPN、服务分类和流量工程这些IP网络的重大问题时具有很优异的表现。因此，MPLS VPN在解决企业互连、提供各种新业务方面也越来越被运营商看好，成为在IP网络运营商提供增值业务的重要手段。MPLS VPN又可分为二层MPLS VPN（即MPLS L2 VPN）和三层MPLS VPN（即MPLS L3 VPN）。

  2. SSL VPN是以HTTPS（Secure HTTP，安全的HTTP，即支持SSL的HTTP协议）为基础的VPN技术，工作在传输层和应用层之间。SSL VPN充分利用了SSL协议提供的基于证书的身份认证、数据加密和消息完整性验证机制，可以为应用层之间的通信建立安全连接。SSL VPN广泛应用于基于Web的远程安全接入，为用户远程访问公司内部网络提供了安全保证。

  3. IPSec VPN是基于IPSec协议的VPN技术，由IPSec协议提供隧道安全保障。IPSec是一种由IETF设计的端到端的确保基于IP通讯的数据安全性的机制。它为Internet上传输的数据提供了高质量的、可互操作的、基于密码学的安全保证。

各个系统下VPN的登陆配置

Windows XP

  • 建立一个新连接；
  • 选择“连接到我工作的地方的网络”；
  • 选择“虚拟专用网络连接”；
  • 设定连接名称（例如：VPN）；
  • 输入主机名称或公网IP地址；
  • 完成新增连接，勾选“将这个连接的快捷方式加到我的桌面”（以便日后连接）；
  • 输入账号，密码，即可连接。

Windows 7

  • 在画面右下角，点选网络连接，然后选择“打开网络共享中心”；
  • 在弹出的对话窗口中，选择“设置新的连接或网络”；
  • 选择“连接到工作区”，然后选择“使用我的Internet连接（VPN），通过Internet使用虚拟专用网络（VPN）来连接”，然后单击“我将稍后设置Internet连接”；
  • 在“Internet 地址”里，填上VPN提供的IP地址。填好IP后，其它东西都不用管它，直接点击下一步。目标名称填写“VPN连接”；
  • 填VPN的用户名和密码，先不要填，点“创建”；
  • 到这里就完成的连接设置导向。点击“关闭”。；
  • 回到桌面右键点击“网络”->“属性”，再点击一下左边的“更改适配器设置”；
  • 找到刚才建好的“VPN连接”并双击打开；
  • 填写提供的VPN用户名和密码，“域”可以不用填写。然后点击属性->安全；
  • 在“数据加密”这一项选中“可选加密（没有加密也可以连接）”选好后点击“确定”。VPN类型自动，使用这些协议选择CHAP，MS-CHAP v2；
  • 整个Windows7 VPN过程都设置完成了。点击“连接”就可以了。

Ubuntu

  • 画面右上角最右端图标单击，选择“系统设置”
  • 选择“网络”，选择添加网络，接口VPN，创建。

Android

  • 打开手机主菜单，选择“设置”；
  • 选择“无线和网络”；
  • 选择“虚拟专用网设置”；
  • 选择“添加虚拟专用网”；
  • 选择PPTP方式；
  • 输入虚拟专用网名称（如VPN）；
  • 填写服务器域名，点击“确定”。然后按menu键，保存设置；
  • 点击打开刚刚建好的连接，填写用户名和密码，点击“连接”。

iOS

  • 点击桌面上的“设置”图标进入设置；
  • 点击“通用”进入通用设置；
  • 点击“网络”，进入网络设置；
  • 点击“VPN”进入设置；
  • 点击“添加VPN配置”；
  • 在协议类型上选择“PPTP”，在“描述”栏中填入“VPN”，在服务器栏中填入服务器域名，在账户和密码栏中填入用户名和密码，其他设置保持不变，然后点击“存储”。；
  • 点击“VPN”开关，就会开启连接，连接成功后，右上角会出现小图标。

OS X

  • 从任务栏菜单打开系统设置，选择“网络”；
  • 在新对话框中选择“添加”，然后从下拉菜单选择“VPN”；
  • 从VPN类型下拉菜单中选择PPTP。填写服务名称，点击“创建”按钮；
  • 在配置下拉菜单中选择“增加配置”；
  • 填写服务器地址，用户名；
  • 点击“认证配置”按钮，在弹出的对话框中选择“密码”单选框，并输入密码；
  • 回到主设置框，点击“应用”保存设置即可。