常见的VPN技术

• IPsec VPN: 多机房互联（即一般在GW与GW之间建立隧道）
• L2TP/IPsec VPN： 支持多隧道，配置IPsec使用
• PPTP VPN： 只能两端点间建立单一隧道，可选配合IPsec使用
• SSL VPN： 数据私密性、端点验证、信息完整性，自协议：握手协议、记录协议

 SSL VPN

SSL VPN是无需安装客户端软件，通过远程建立的SSL隧道访问内部服务器的代理技术，并对服务器内容提供基于用户认证、远程站点检查的资源访问控制。

SSL VPN现已成为远程访问VPN的新宠。除了具备与IPsec VPN相当的安全性外，认证功能更强，还增加了基于内容的访问控制机制。客户端只需要拥有支持SSL的浏览器即可

SSL VPN由于处在TCP层，所以可以进行丰富的业务控制，如行为审计，可以记录每名用户的所有操作，为更好地管理VPN提供了有效统计数据。

当使用者退出SSL VPN登陆页面时，所有会话会全部释放。

 

SSLVPN的技术分为以下四种

• Web代理（proxying）
• 应用转换（Application translation）
• 端口转发（port forwarding）
• 网络扩展（network extension）

每种技术支持的应用与控制粒度会有所不同。

 

Web代理（proxying）

来自客户端的发往SSL VPN Server得页面请求在VPN Server内部替换，发往VPN后面的真正Web服务器，然后再将Web服务器的响应回传给终端用户.

WEB代理是最为简单的应用，也是控制粒度最细的SSL VPN应用，可以精确地控制每个链接。

 

应用转换（application translation）

有些通过html、JAVA程序，有些通过HTTPS页面中的客户端下载实现

• 对于非Web页面的文件访问，要借助于应用转换。
• 在浏览器中用HTML或JAVA来实现模拟客户端程序。通过SSL VPN的协议连接器，访问指定资源。
• 应用：文件共享、telnet、ssh、远程桌面、ftp。

 

端口转发（port forwarding）

端口映射是粒度仅次于WEB代理的应用，它通过TCP端口映射的方式（原理上类似于NAT内部服务器应用），为使用者提供远程接入TCP的服务，它需要专门的、与服务器配套的SSL VPN客户端程序帮忙（在页面中一般提供下载方式）或是通过HTML代码实现。

• 端口转发用于端口定义明确的应用(如FTP，SSH等)。
• 终端系统上运行一个非常小的Java或ActiveX程序作为端口转发器，监听某个端口上的连接。当数据包进入 这个端口时，它们通过SSL连接中的隧道被传送到SSL VPN网关，SSL VPN网关解开封装的数据包，将它们转发给目的应用服务器。
• 使用端口转发器，需要终端用户指向他希望运行的本地应用程序（127.0.0.1），而不必指向真正的应用服务器。

 

网络扩展（network extension）

网络扩展是SSL VPN中粒度最粗的服务，但也是使用最广泛的，它实现了类似于L2TP的特性，所有客户端都可以从服务器获得一个VPN地址，然后直接访问内部服务器，它也需要专门的SSL VPN客户端程序帮忙.

• 远程端点可以具有完全的网络连接，并动态获取内部地址。
• 在用法上和IPsec等同。
• 需要插件和网络驱动的支持。
• 优点：适应性好，所有的IP应用都可以。
• 缺点：控制的粒度太粗，跟IPsec非常相似。

 

L2TP/IPsec VPN

实际上是，终端与接入服务器之间先建立IPsec隧道，然后再进行L2TP协商(UDP端口1701)。依靠Internet协议安全性（IPsec）技术提供加密服务，在建立的IPsec加密通道上承载L2TP的控制和数据协商并传输通过L2TP封装的用户报文。 L2TP与IPsec的结合产物称为L2TP/IPsec。VPN客户端与VPN服务器都必须支持L2TP和IPsec。L2TP将随同路由与远程访问服务一道自动进行安装。

在IPsec数据包基础上所进行的L2TP封装由两个层次组成：

• L2TP封装：PPP帧（IP或IPX数据包）将通过L2TP报头和UDP报头进行封装。

• IPsec封装：上述封装后所得到的L2TP报文将通过IPsec封装安全性有效载荷（ESP）报头、用以提供消息完整性与身份验证的IPsec身份验证报尾以及IP报头再次进行封装。IP报头中将提供与VPN客户端和VPN服务器相对应的源IP地址和目标IP地址。IPsec加密机制将通过由IPsec身份验证过程所生成的加密密钥对L2TP报文进行加密。

 

L2TP控制报文封装格式：(UDP 1701)

# L2TP Control Message

若经过IPsec NAT穿越，则在外层IP与ESP Header之间再增加一个UDP头（端口为4500）

L2TP数据报文封装（UDP 1701）：

# L2TP Data encapsulation

若经过IPsec NAT穿越，则在外层IP与ESP Header之间再增加一个UDP头（端口为4500）

 

L2TP/IPsec Tunnel的不足之处：

1. 使用windows终端(Win10/Win8等)，进行L2TP/IPsec第一次拨号时，必须先添加如下注册表项，否则无法顺利接入

Windows Registry Editor Version 5.00

[HKEY_LOCAL_macHINESYSTEMCurrentControlSetServicesPolicyAgent]

"AssumeUDPEncapsulationContextOnSendRule"=dword:00000002

2. L2TP/IPsec接入时，无法自动下发路由信息，终端用户必须手动添加路由才能访问Server提供的子网访问路劲

3. L2TP/IPsec配置复杂，且性能很低下，大多不会采用这个隧道方式

 

PPTP VPN

PPTP(Point to Point Tunneling Protocol)，即点对点隧道协议。该协议是在PPP协议的基础上开发的一种新的增强型安全协议，支持多协议虚拟专用网，可以通过密码验证协议，可扩展认证协议等方法增强安全性。远程用户可以通过ISP、直接连接Internet或者其他网络安全地访问企业网；

PPTP实现需要完成2个动作：协商PPTP/GRE隧道和协商建立PPTP虚拟链路，PPTP和FTP类似，是一种多通道协议，具体而言，即PPTP存在控制通道和数据通道。控制通道建立在PPTP客户端和服务器之间，PPTP客户机使用动态分配的TCP端口号，而PPTP则使用保留TCP端口号1723。控制通道用于PPTP隧道的协商和维护。PPTP控制通道协商数据包包括一个IP包头，一个TCP报头和PPTP控制消息：

PPTP控制报文格式:

# PPTP Control message

PPTP数据报文封装：

# PPTP data encapsulation

由MS-CHAP、MS-CHAP v2或EAP-TLS身份验证过程所生成的加密密钥对PPP帧进行加密

 

PPTP控制连接的建立流程分析

PPTP控制连接建立过程可以分为以下几步:

1. 建立TCP连接
2. PPTP控制连接和GRE隧道建立

 

3. PPP协议的LCP协商

 

4. PPP协议的身份验证

 

5. PPP协议的NCP协商

NCP协议是PPP协议的网络控制协议，主要用来协商双方网络层接口参数，配置虚拟端口，分配IP，DNS等信息。图中的IPCP是NCP基于TCP/IP的接口协商协议。Server和Client都要把自己的Miniport信息发送给对方

 

6. PPP协议的CCP协商

CCP协议协商PPP通讯中数据加密的协议

 

L2TP和PPTP区别：

• L2TP：公有协议、UDP1701、支持隧道验证，支持多个协议，多个隧道，压缩字节
• PPTP：私有协议、TCP1723、不支持隧道验证，只支持IP、只支持点到点

PPTP只能在两端间建立单一隧道，L2TP支持在两端点间使用多隧道，这样可以针对不同的用户创建不同的服务质量

L2TP可以提供隧道验证机制，而PPTP不能提供这样的机制，但当L2TP或PPTP与IPsec共同使用时，可以由IPsec提供隧道验证，不需要在第二层协议上提供隧道验证机制

PPTP要求互联网络为IP网络，而L2TP只要求隧道媒介提供面向数据包的点对点连接，L2TP可以在IP（使用UDP），FR，ATM，x.25网络上使用

L2TP可以提供包头压缩。当压缩包头时，系统开销（overhead）占用4个字节，而PPTP协议下要占用6个字节

 

IPsec VPN

IPsec协议的设计目标：是在IPV4和IPV6环境中为网络层流量提供灵活的安全服务。

IPsec VPN：是基于IPsec协议族构建的在IP层实现的安全虚拟专用网。通过在数据包中插入一个预定义头部的方式，来保障OSI上层协议数据的安全，主要用于保护TCP、UDP、ICMP和隧道的IP数据包。