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VPDN组网技术详解

发布时间:2020-09-01浏览:8370

一、VPDN简介


VPDN(Virtual Private Dial Network,虚拟私有拨号网)是指利用公共网络(如ISDN和PSTN)的拨号功能及接入网来实现虚拟专用网,从而为企业、小型ISP、移动办公人员提供接入服务。 



VPDN采用专用的网络加密通信协议,在公共网络上为企业建立安全的虚拟专网。企业驻外机构和出差人员可从远程经由公共网络,通过虚拟加密隧道实现和企业总部之间的网络连接,而公共网络上其它用户则无法穿过虚拟隧道访问企业网内部的资源。



VPDN有下列两种实现方式: 


1)NAS通过隧道协议,与VPDN网关建立通道的方式。这种方式将客户的PPP连接直接连到企业的网关上,目前可使用 的协议有L2F与L2TP。其好处在于:对用户是透明的,用户只需要登录一次就可以接入企业网络,由企业网进行用户认证和地址分配,而不占用公共地址,用 户可使用各种平台上网。这种方式需要NAS支持VPDN协议,需要认证系统支持VPDN属性,网关一般使用路由器或×××专用服务器。 



2)客户机与VPDN网关建立隧道的方式。这种方式由客户机先建立与Internet的连接,再通过专用的客户软件(如 Win2000支持的L2TP客户端)与网关建立通道连接。其好处在于:用户上网的方式和地点没有限制,不需ISP介入。缺点是:用户需要安装专用的软件 (一般都是Win2000平台),限制了用户使用的平台。 
VPDN隧道协议可分为PPTP、L2F和L2TP三种,目前使用最广泛的是L2TP。



二、L2TP协议介绍


1)协议背景 



PPP协议定义了一种封装技术,可以在二层的点到点链路上传输多种协议数据包,这时用户与NAS之间运行PPP协议,二层链路端点与PPP会话点驻留在相同硬件设备上。

 

L2TP协议提供了对PPP链路层数据包的通道(Tunnel)传输支持,允许二层链路端点和PPP会话点驻留在不同设 备上并且采用包交换网络技术进行信息交互,从而扩展了PPP模型。L2TP协议结合了L2F协议和PPTP协议的各自优点,成为IETF有关二层隧道协议 的工业标准。 



2)典型L2TP组网应用 


使用L2TP协议构建的VPDN应用的典型组网如图1所示:


其中,LAC表示L2TP访问集中器(L2TP Access Concentrator),是附属在交换网络上的具有PPP端系统和L2TP协议处理能力的设备。LAC一般是一个网络接入服务器NAS,主要用于通过PSTN/ISDN网络为用户提供接入服务。LNS表示L2TP网络服务器(L2TP Network Server),是PPP端系统上用于处理L2TP协议服务器端部分的设备。 

LAC位于LNS和远端系统(远地用户和远地分支机构)之间,用于在LNS和远端系统之间传递信息包,把从远端系统收到 的信息包按照L2TP协议进行封装并送往LNS,将从LNS收到的信息包进行解封装并送往远端系统。LAC与远端系统之间可以采用本地连接或PPP链 路,VPDN应用中通常为PPP链路。LNS作为L2TP隧道的另一侧端点,是LAC的对端设备,是被LAC进行隧道传输的PPP会话的逻辑终止端点。 


3)L2TP协议的技术细节 



A)L2TP协议结构 


上图所示L2TP协议结构描述了PPP帧和控制通道以及数据通道之间的关系。PPP帧在不可靠的L2TP数据通道上进行传输,控制消息在可靠的L2TP控制通道内传输。 


通常L2TP数据以UDP报文的形式发送。L2TP注册了UDP 1701端口,但是这个端口仅用于初始的隧道建立过程中。L2TP隧道发起方任选一个空闲的端口(未必是1701)向接收方的1701端口发送报文;接收 方收到报文后,也任选一个空闲的端口(未必是1701),给发送方的指定端口回送报文。至此,双方的端口选定,并在隧道保持连通的时间段内不再改变。 



B) 隧道和会话的概念 


在一个LNS和LAC对之间存在着两种类型的连接,一种是隧道(Tunnel)连接,它定义了一个LNS和LAC对;另 一种是会话(Session)连接,它复用在隧道连接之上,用于表示承载在隧道连接中的每个PPP会话过程。在同一对LAC和LNS之间可以建立多个 L2TP隧道,隧道由一个控制连接和一个或多个会话(Session)组成。会话连接必须在隧道建立(包括身份保护、L2TP版本、帧类型、硬件传输类型 等信息的交换)成功之后进行,每个会话连接对应于LAC和LNS之间的一个PPP数据流。控制消息和PPP数据报文都在隧道上传输。 


L2TP使用Hello报文来检测隧道的连通性。LAC和LNS定时向对端发送Hello报文,若在一段时间内未收到Hello报文的应答,该会话将被清除。 


C) 控制消息和数据消息的概念 


L2TP中存在两种消息:控制消息和数据消息。控制消息用于隧道和会话连接的建立、维护以及传输控制;数据消息则用于封 装PPP帧并在隧道上传输。控制消息的传输是可靠传输,并且支持对控制消息的流量控制和拥塞控制;而数据消息的传输是不可靠传输,若数据报文丢失,不予重 传,不支持对数据消息的流量控制和拥塞控制。 
控制消息和数据消息共享相同的报文头。L2TP报文头中包含隧道标识符(Tunnel ID)和会话标识符(Session ID)信息,用来标识不同的隧道和会话。隧道标识相同、会话标识不同的报文将被复用在一个隧道上,报文头中的隧道标识符与会话标识符由对端分配。 


4)两种典型的L2TP隧道模式 


远端系统或LAC客户端(运行L2TP协议的主机)与LNS之间对PPP帧的隧道模式如图3所示:

a. 由远程拨号用户发起。 
远程系统拨入LAC,由LAC通过Internet向LNS发起建立通道连接请求。拨号用户地址由LNS分配;对远程拨号用户的验证与计费既可由LAC侧的代理完成,也可在LNS侧完成,在这里MA5200充当LAC 
b. 直接由LAC客户(指可在本地支持L2TP协议的用户)发起。 
此时LAC客户可直接向LNS发起通道连接请求,无需再经过一个单独的LAC设备。此时,LAC客户地址的分配由LNS来完成。 


5)L2TP隧道会话的建立过程 

L2TP通道的呼叫建立流程可如图4所示:



6)L2TP优势 
a. 灵活的身份验证机制以及高度的安全性 
L2TP协议本身并不提供连接的安全性,但它可依赖于PPP提供的认证(比如CHAP、PAP等),因此具有PPP所具 有的所有安全特性。L2TP可与IPSec结合起来实现数据安全,这使得通过L2TP所传输的数据更难被攻击。L2TP还可根据特定的网络安全要求在 L2TP之上采用通道加密技术、端对端数据加密或应用层数据加密等方案来提高数据的安全性。 
b. 多协议传输 
L2TP传输PPP数据包,这样就可以在PPP数据包内封装多种协议。 
c. 支持RADIUS服务器的验证 
LAC端将用户名和密码发往RADIUS服务器进行验证申请,RADIUS服务器负责接收用户的验证请求,完成验证。 
d. 支持内部地址分配 
LNS可放置于企业网的防火墙之后,它可以对远端用户的地址进行动态的分配和管理,可支持私有地址应用(RFC1918)。为远端用户所分配的地址不是Internet地址而是企业内部的私有地址,这样方便了地址的管理并可以增加安全性。 
e. 网络计费的灵活性 
可在LAC和LNS两处同时计费,即ISP处(用于产生帐单)及企业网关(用于付费及审计)。L2TP能够提供数据传输的出入包数、字节数以及连接的起始、结束时间等计费数据,可根据这些数据方便地进行网络计费。 
f. 可靠性 
L2TP协议支持备份LNS,当一个主LNS不可达之后,LAC可以重新与备份LNS建立连接,这样增加了×××服务的可靠性和容错性。


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