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3Sept.2008©NEUSOFTSECRETVPNCopyright2008ByNeusoftGroup.Allrightsreserved演讲人：唐作夫[e-mail]网络安全产品营销中心东软集团股份有限公司3Sept.2008NEUSOFTSECRET课程目标•VPN概述和IPSec•证书管理•远程用户和地址池•客户端到网关的VPN•网关到网关VPN•基于策略的VPN•基于路由的VPN•NAT穿越•L2TPoverIPSec3Sept.2008NEUSOFTSECRETVPN•虚拟专用网提供了一种在公共网络上实现网络安全保密通信的方法。•通过基于共享的IP网络，VPN为用户远程访问、外部网和内部网之间的通信提供了安全而稳定的VPN隧道，和传统专用网相比具有安全，成本低，可利用现有网络资源，扩展性好等优点。3Sept.2008NEUSOFTSECRETVPN（续）•虚拟专用网分为两种：–连接网关和网关的虚拟专用网；–连接网关和远程访问用户的虚拟专用网。•VPN隧道可以提供以下安全服务：–抗重放攻击（可选）–私密性(通过加密)3Sept.2008NEUSOFTSECRETVPN（续）–内容完整性(通过数据认证)–可靠性(通过数据初始认证)•VPN隧道实现以上服务的技术方案是互联网安全协议IPSec，该体系结构中包含了一系列协议用于实现隧道安全通信。3Sept.2008NEUSOFTSECRETIPSec•IPSec协议是一种IP通信环境下实现的基于加密技术的安全机制，它的目的是实现网络间的安全通信。•IPSec协议主要包含两个安全协议和一个密钥管理协议，分别是AH协议，ESP协议和IKE协议，IPSec实现IP分组的安全传输基本上是由这三个协议完成。•IPSec还定义了两种模式来实现AH或者ESP协议，它们是传输模式和隧道模式。3Sept.2008NEUSOFTSECRETIPSec（续）•IPSec的三个主要协议和两种隧道模式构成了IPSec体系结构。解释域DOIAH协议认证算法（MD5,SHA-1）加密算法（AES,3DES）ESP协议传输模式隧道模式IPSec的协议架构与组成部分关系图3Sept.2008NEUSOFTSECRETIPSec工作模式•IPSec工作在两种模式下,它们分别是：传输模式和隧道模式。两种模式的区别是：–传输模式用于在主机或者安全网关上实施IPSec，能对IP分组的有效负载进行保护；–隧道模式只能用于在安全网关上实施IPSec，能对整个IP分组进行保护。3Sept.2008NEUSOFTSECRET传输模式•在传输模式下，认证报头协议（AH）和封装安全载荷协议（ESP）只处理IP有效载荷，并不修改原来的IP协议报头。传输模式的优点是每个数据包只增加了少量的字节。原IP头AH头负载除IP头可变域外均要认证传输模式下的AH协议原IP头ESP头负载ESP认证数据认证部分加密部分传输模式下的ESP协议3Sept.2008NEUSOFTSECRET隧道模式•在隧道模式下，原来的整个IP包都受到保护，并被当作一个新的IP包的有效载荷。隧道模式的优点是不用修改现有网络结构中的主机、服务器、PC上的操作系统或者任何应用程序就可以实现IPSec。新IP头AH头原IP头负载除新IP头的可变域外均要认证隧道模式下的AH协议新IP头ESP头原IP头负载认证数据加密部分隧道模式下的ESP协议新IP头ESP头原IP头负载认证数据加密部分隧道模式下的ESP协议认证部分新IP头ESP头原IP头负载认证数据隧道模式下的ESP协议3Sept.2008NEUSOFTSECRET•Internet安全关联和密钥管理协议（ISAKMP）也是IPSec体系结构中的一个协议，它定义了程序和信息包格式来自动协商建立IPSecSA。•ISAKMP提供一个通用的SA属性格式和支持不同密钥交换协议的框架,它与具体的密钥交换协议无关,并不受限于任何密钥交换协议、密钥生成技术、加密和认证算法。ISAKMP框架协议3Sept.2008NEUSOFTSECRETIPSecSA•安全联盟（SA）是一个单向“连接”，他使用安全协议（RFC2401《SecurityArchitecturefortheInternetProtocol》）来为该连接上传输的数据包提供安全服务（RFC2401）。如果要实现主机或者安全网关之间的双向安全通信，则需要两个SA。3Sept.2008NEUSOFTSECRETIPSecSA（续）•一个SA用一个三元组（SPI，IP目的地址，安全协议）来唯一标识。NeteyeFW5200防火墙1NeteyeFW5200防火墙2源IP地址X.X.X.X目的IP地址Y.Y.Y.YIPSecSA隧道IPSecSASPIIP协议其他项2578Y.Y.Y.YAH………IPSecSA数据库SPIIP协议其他项2578X.X.X.XAH………IPSecSA数据库3Sept.2008NEUSOFTSECRETIKE协议•互联网密钥交换协议（IKE）是IPSec的默认密钥交换协议，它基于ISAKMP框架协议并采用了ISAKMP协议的两阶段协商过程，来完成双方保密信息的交换。•VPN隧道由一对相对方向的SA构成，因此要建立一条隧道，必须在隧道的两端协定这两个SA。执行一次IKE协商即可建立两个IPSecSA。3Sept.2008NEUSOFTSECRETIKE协议（续）•IKE协商的过程分为两个阶段：–阶段一：第一阶段协商要为通信双方建立一个安全关联，称之为IKESA。该安全关联用于保护下一阶段协商IPSecSA。IKE定义的主模式和野蛮模式可以用于这一阶段信息交换，信息是通过ISAKMP通用负载携带传送的。阶段一交换如下信息：IKESA参数：加密算法（DES、3DES、AES）、Hash算法（MD5、SHA-1）、DH组、认证方式（证书认证方式或者预共享密钥方式）；DH组公开值和Nonce值；身份信息。3Sept.2008NEUSOFTSECRETIKE协议（续）–阶段二：IKE双方在阶段二协商IPSecSA。NetEyeFW5200防火墙只支持快速模式完成阶段二。阶段二的信息交换过程受IKESA保护，所有交换信息均被加密。阶段二交换如下信息：IPSecSA，包括安全协议（AH或者ESP）、DH组（如果执行完美向前保护），加密算法，Hash算法；DH公开值，发起者和响应者身份信息（ID）（如果执行完美向前保护）；认证码。3Sept.2008NEUSOFTSECRET完美向前保护•完美向前保护通过在第二阶段执行一次DH交换，使双方产生新的DH共享值，双方使用这个DH共享值作为部分密钥材料来衍生IPSecSA的密钥。•完美向前保护增加IPSecSA隧道的安全性，但需要占用CPU资源来执行一次DH组算法的模运算。•NetEyeFW5200支持完美向前保护功能，用户还可以在IKE第二阶段自定义提议集来配置。3Sept.2008NEUSOFTSECRET完美向前保护（续）•NetEyeFW5200规定在设置第二阶段提议集（最多可以设置4个）的时候，如果用户选择了完美向前保护的功能，那么必须为每个提议集设置相同的DH组值。•在设置第二阶段的提议集的时候，如果用户第一个提议集不执行完美向前保护，那么其他的提议集（如果选择了）也不可以设置完美向前保护功能。3Sept.2008NEUSOFTSECRET抗重放攻击•在IKE协商过程中，攻击者有可能将截获的ISAKMP报文重复发送，攻击IKE的一方，使其忙于接受重复的报文而拒绝新报文。IKE协议通过检测每个ISAKMP报文是否重复来抵御这种攻击，保护IKE协商过程。3Sept.2008NEUSOFTSECRET密钥管理•VPN的密钥管理可分为：–手动密钥。–自动密钥。3Sept.2008NEUSOFTSECRET密钥管理（续）•NetEyeFW5200支持手动密钥方式，并且提供多种自动密钥方式管理VPN隧道.NetEyeFW5200支持以下４种自动密钥隧道端点类型：–静态IP地址；–动态IP地址；–拨号用户；–拨号用户组。3Sept.2008NEUSOFTSECRET认证方式•在IKE协商建立IPSec隧道时，需要预先设置身份认证方式，包括如何证明自己的身份给对方和如何验证对方的身份。VPN支持的认证方式有两种：–预共享密钥；–证书认证。3Sept.2008NEUSOFTSECRETNetEyeFW5200支持的VPN网络拓扑•NetEyeFW5200支持以下5种网络拓扑结构：–透明模式VPN：支持混合模式，可以通过将系统中所有二层接口划分到一个VLAN中来实现透明模式，此时可以将该VLAN的IP地址作为VPN隧道的端点来实施IPSecVPN；–星型VPN：在VPN系统中，存在一个中心节点的VPN网关，其他VPN节点，包括VPN网关和远程访问用户都只和中心节点的VPN网关建立IPSecVPN隧道；3Sept.2008NEUSOFTSECRETNetEyeFW5200支持的VPN网络拓扑（续）–链式VPN：在VPN系统中，各个VPN节点首尾相接形成一个VPN隧道链，除了VPN隧道链的两头外，链中的每个VPN节点和链的前后节点分别建立VPN隧道；–嵌套VPN：将VPN隧道嵌套在另一个VPN隧道中，相邻层次嵌套的VPN隧道的终点可以重叠；–VPN全网访问：在一个VPN系统中，各个VPN节点的本地网络之间都可以通过VPN隧道实现相互之间的访问。3Sept.2008NEUSOFTSECRETNetEyeFW5200的VPN高可用性•NetEyeFW5200的VPN高可用性是指在主防火墙和备份防火墙之间保持VPN配置和SA的同步。•NetEyeFW5200的SA同步的内容包括以下内容：协议、算法、密钥、抗重放攻击滑动窗口大小、SA生存时间。对于SA，只有主防火墙向备份防火墙同步。•当两台防火墙发生主备切换时，VPN隧道会随之断开并进行重新协商IKESA，如果用户设置了L2tp或XAUTH认证，那么此时需要重新输入用户名和密码。3Sept.2008NEUSOFTSECRETNetEyeFW5200的VPN高可用性（续）•VPN配置同步是双向的，即一方面主防火墙的VPN配置会向备份防火墙同步，另一方面备份防火墙的VPN配置也会向主防火墙同步。•VPN配置同步的内容包括：证书，隧道配置，VPN策略配置，远程访问用户配置，远程访问用户组配置，地址池配置，隧道接口配置。3Sept.2008NEUSOFTSECRETNetEyeFW5200的加密方式•NetEyeFW5200可以通过使用硬件加密卡来提升VPN的性能。通过以下方式可以启用加密卡：以管理员的身份登录防火墙，选择“系统”＞“配置”＞“VPNS”＞“全局设置”,进入全局设置配置页面。如下图所示：3Sept.2008NEUSOFTSECRETVPN调试NetEyeFW5200提供以下VPN调试功能：•VPNDebug功能；•VPNMonitor功能；•VPN日志功能。3Sept.2008NEUSOFTSECRETVPNDebug•用户可以通过CLI查看自动密钥IKE协商过程和协商数据报文的内容。NetEyeFW5200只在CLI上提供VPN自动密钥IKE的调试功能。•对于输出的调试信息，至少包含以下数据：隧道两端信息，预共享密钥或证书信息，协商第一阶段（主模式或野蛮模式）各个消息的具体信息，要解析出每个字段；协商第二阶段（快速模式）各个消息的具体信息，要解析出每个字段；第一阶段和第二阶段使用的提议集和协商的结果等。3Sept.2008NEUSOFTSECRETVPNDebug•以CLI方式登录防火墙，进入普通配置模式，执行以下命令：debugvpnisakmpdetail,可以查看所有以自动密钥方式创建的隧道的详细信息。输出如下图所示：3Sept.2008NEUSOFTSECRET查看隧道状态•可以通过命令showtunnelsauto/manual来查看所