Linux下ip隧道研究（1）zt

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摘要
由于网络的日益普及，网络的安全成为目前的热门话题。本文对隧道技术的分析，就侧重安全领域，对利用隧道技术实现Linux下的虚拟专网提出建议。

By iamafan


??由于网络的日益普及，网络的安全成为目前的热门话题。本文对隧道技术的分析，就侧重安全领域，对利用隧道技术实现Linux下的虚拟专网提出建议。



??VPN在表面上是一种联网的方式，比起专线网络来，它具有许多优点。在VPN中，通过采用一种所谓"隧道"的技术，可以通过公共路由网络传送数据分组，例如Internet网或其他商业性网络。



??这里，专有的"隧道"类似于点到点的连接。这种方式能够使得来自许多源的网络流量从同一个基础设施中通过分开的隧道。这种隧道技术使用点对点通信协议代替了交换连接，通过路由网络来连接数据地址。隧道技术允许授权移动用户或已授权的用户在任何时间任何地点访问企业网络。



??通过TUNNEL的建立，可实现以下功能：


将数据流量强制到特定的目的地
隐藏私有的网络地址
在IP网上传输非IP协议数据包
提供数据安全支持
协助完成用户基于AAA的管理。

隧道技术基础

??隧道技术是一种通过使用互联网络的基础设施在网络之间传递数据的方式。使用隧道传递的数据（或负载）可以是不同协议的数据桢（此字不正确）或包。隧道协议将这些其它协议的数据桢或包重新封装在新的包头中发送。新的包头提供了路由信息，从而使封装的负载数据能够通过互联网络传递。



??被封装的数据包在隧道的两个端点之间通过公共互联网络进行路由。被封装的数据包在公共互联网络上传递时所经过的逻辑路径称为隧道。一旦到达网络终点，数据将被解包并转发到最终目的地。注意隧道技术是指包括数据封装，传输和解包在内的全过程。



??隧道所使用的传输网络可以是任何类型的公共互联网络，本文主要以目前普遍使用Internet为例进行说明。此外，在企业网络同样可以创建隧道。隧道技术在经过一段时间的发展和完善之后，目前较为成熟的技术包括：



??1. IP网络上的SNA隧道技术



??当SNA的数据流通过企业IP网络传送时，SNA数据桢将被封装在UDP和IP协议包头中。


??2. IP网络上的NovellNetWareIPX隧道技术



??当一个IPX数据包被发送到NetWare服务器或IPX路由器时，服务器或路由器用UDP和IP包头封装IPX数据包后通过IP网络发送。另一端的IP-TO-IPX路由器在去除UDP和IP包头之后，把数据包转发到IPX目的地。



??近几年不断出现了一些新的隧道技术，本文将主要介绍这些新技术。具体包括：



??1. 点对点隧道协议（PPTP）



??PPTP协议允许对IP，IPX或NetBEUI数据流进行加密，然后封装在IP包头中通过企业IP网络或公共互联网络发送。



??2. 第2层隧道协议（L2TP）



??L2TP协议允许对IP，IPX或NetBEUI数据流进行加密，然后通过支持点对点数据报传递的任意网络发送，如IP，X.25，桢中继或ATM。



??3.安全IP（IPSec)隧道模式



??IPSec隧道模式允许对IP负载数据进行加密，然后封装在IP包头中通过企业IP网络或公共IP互联网络如Internet发送。

隧道协议

??为创建隧道，隧道的客户机和服务器双方必须使用相同的隧道协议。



??隧道技术可以分别以第2层或第3层隧道协议为基础。上述分层按照开放系统互联（OSI）的参考模型划分。第2层隧道协议对应OSI模型中的数据链路层，使用桢作为数据交换单位。PPTP，L2TP和L2F（第2层转发）都属于第2层隧道协议，都是将数据封装在点对点协议（PPP）桢中通过互联网络发送。第3层隧道协议对应OSI模型中的网络层，使用包作为数据交换单位。IP overIP以及IPSec隧道模式都属于第3层隧道协议，都是将IP包封装在附加的IP包头中通过IP网络传送。



??提供PPTP客户机和PPTP服务器之间的加密通信。PPTP客户机是指运行了该协议的PC机，如启动该协议的Windows95/98；PPTP服务器是指运行该协议的服务器，如启动该协议的WindowsNT服务器。PPTP是PPP协议的一种扩展。它提供了一种在互联网上建立多协议的安全虚拟专用网（VPN）的通信方式。远端用户能够透过任何支持PPTP的ISP访问公司的专用网。



??通过PPTP，客户可采用拨号方式接入公用IP网。拨号用户首先按常规方式拨到ISP的接入服务器（NAS），建立PPP连接；在此基础上，用户进行二次拨号建立到PPTP服务器的连接，该连接称为PPTP隧道，实质上是基于IP协议的另一个PPP连接，其中的IP包可以封装多种协议数据，包括TCP／IP、IPX和NetBEUI。PPTP采用了基于RSA公司RC4的数据加密方法，保证了虚拟连接通道的安全。对于直接连到互联网的用户则不需要PPP的拨号连接，可以直接与PPTP服务器建立虚拟通道。PPTP把建立隧道的主动权交给了用户，但用户需要在其PC机上配置PPTP，这样做既增加了用户的工作量，又会给网络带来隐患。另外，PPTP只支持IP作为传输协议。

第2层转发（L2F）

??L2F是Cisco公司提出隧道技术，作为一种传输协议L2F支持拨号接入服务器将拨号数据流封装在PPP桢内通过广域网链路传送到L2F服务器（路由器）。L2F服务器把数据包解包之重新注入（inject)网络。与PPTP和L2TP不同，L2F没有确定的客户方。应当注意L2F只在强制隧道中有效。（自愿和强制隧道的介绍参看“隧道类型”）。

第2层隧道协议（L2TP）

??L2TP隧道协议是典型的被动式隧道协议，它结合了L2F和PPTP的优点，可以让用户从客户端或访问服务器端发起VPN连接。L2TP是把链路层PPP帧封装在公共网络设施如IP、ATM、帧中继中进行隧道传输的封装协议。


??L2TP主要由LAC(L2TP Access Concentrator) 和LNS(L2TP Network Server) 构成，LAC支持客户端的L2TP，用于发起呼叫、接收呼叫和建立隧道；LNS是所有隧道的终点，LNS终止所有的PPP流。在传统的PPP连接中，用户拨号连接的终点是LAC，L2TP使得PPP协议的终点延伸到LNS。


??L2TP的好处在于支持多种协议，用户可以保留原有的IPX、Appletalk等协议或公司原有的IP地址。L2TP还解决了多个PPP链路的捆绑问题，PPP链路捆绑要求其成员均指向同一个NAS(Network Access Server)，L2TP可以使物理上连接到不同NAS的PPP链路，在逻辑上的终结点为同一个物理设备。L2TP还支持信道认证，并提供了差错和流量控制。


??L2TP利用IPsec增强了安全性，支持数据包的认证、加密和密钥管理。L2TP/IPSec因此能为远程用户提供设计精巧并有互操作性的安全隧道连接。这对安全的远程访问和安全的网关之间连接来说，它是一个很好的解决方案。因此，安全的VPN需要同时解决好L2TP和IPSec这两个不同的问题。L2TP协议解决了穿过IP网络的不同用户协议的转换问题；IPSec协议（加密/解密协议）解决了通过公共网络传输信息的保密问题。


??IP网上的L2TP使用UDP和一系列的L2TP消息对隧道进行维护。L2TP同样使用UDP将L2TP协议封装的PPP桢通过隧道发送。可以对封装PPP桢中的负载数据进行加密或压缩。 PPTP与L2TP


??PPTP和L2TP都使用PPP协议对数据进行封装，然后添加附加包头用于数据在互联网络上的传输。尽管两个协议非常相似，但是仍存在以下几方面的不同：


PPTP要求互联网络为IP网络。L2TP只要求隧道媒介提供面向数据包的点对点的连接。L2TP可以在IP（使用UDP），桢中继永久虚拟电路（PVCs),X.25虚拟电路（VCs）或ATM VCs网络上使用。

PPTP只能在两端点间建立单一隧道。L2TP支持在两端点间使用多隧道。使用L2TP，用户可以针对不同的服务质量创建不同的隧道。

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。

L2TP可以提供隧道验证，而PPTP则不支持隧道验证。但是当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2层协议上验证隧道。
IPSec隧道模式

??IPSec在IP层上对数据包进行高强度的安全处理，提供数据源地验证、无连接数据完整性、数据机密性、抗重播和有限业务流机密性等安全服务。各种应用程序可以享用IP层提供的安全服务和密钥管理，而不必设计和实现自己的安全机制，因此减少密钥协商的开销，也降低了产生安全漏洞的可能性。IPSec可连续或递归应用，在路由器、防火墙、主机和通信链路上配置，实现端到端安全、虚拟专用网络（VPN）和安全隧道技术。



??IPSEC是第3层的协议标准，支持IP网络上数据的安全传输。本文将在“高级安全”一部分中对IPSEC进行详细的总体介绍，此处仅结合隧道协议讨论IPSEC协议的一个方面。除了对IP数据流的加密机制进行了规定之外，IPSEC还制定了IPoverIP隧道模式的数据包格式，一般被称作IPSEC隧道模式。一个IPSEC隧道由一个隧道客户和隧道服务器组成，两端都配置使用IPSEC隧道技术，采用协商加密机制。



??为实现在专用或公共IP网络上的安全传输，IPSEC隧道模式使用的安全方式封装和加密整个IP包。然后对加密的负载再次封装在明文IP包头内通过网络发送到隧道服务器端。隧道服务器对收到的数据报进行处理，在去除明文IP包头，对内容进行解密之后，获的最初的负载IP包。负载IP包在经过正常处理之后被路由到位于目标网络的目的地。

IPSEC隧道模式具有以下功能和局限：
只能支持IP数据流

工作在IP栈（IPstack）的底层，因此，应用程序和高层协议可以继承IPSEC的行为。

由一个安全策略（一整套过滤机制）进行控制。安全策略按照优先级的先后顺序创建可供使用的加密和隧道机制以及验证方式。当需要建立通讯时，双方机器执行相互验证，然后协商使用何种加密方式。此后的所有数据流都将使用双方协商的加密机制进行加密，然后封装在隧道包头内。

转自linuxaid.com.cn