摘? 要: 在介紹VPN技術(shù)的概念、工作原理、體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對這項技術(shù)的發(fā)展、組網(wǎng)方式" title="組網(wǎng)方式">組網(wǎng)方式、市場前景、所應(yīng)用的領(lǐng)域及典型應(yīng)用做了詳細(xì)分析和闡述。

　　關(guān)鍵詞: VPN? 虛擬? 封裝? 加密? 隧道技術(shù)

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1 VPN的概念

　　VPN是英文Virtual Private Network的縮寫，中文譯為虛擬專用網(wǎng)" title="虛擬專用網(wǎng)">虛擬專用網(wǎng)。VPN是利用公共網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，通過“隧道”技術(shù)等手段達(dá)到類似私有專網(wǎng)" title="專網(wǎng)">專網(wǎng)的數(shù)據(jù)安全傳輸。VPN具有虛擬的特點:VPN并不是某個公司專有的封閉線路或者是租用某個網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商提供的封閉線路，但同時VPN又具有專線的數(shù)據(jù)傳輸功能，因為VPN能夠像專線一樣在公共網(wǎng)絡(luò)上處理自己公司的信息。VPN可以說是一種網(wǎng)絡(luò)外包，企業(yè)不再追求擁有自己的專有網(wǎng)絡(luò)，而是將對另外一個公司的訪問任務(wù)部分或全部外包給一個專業(yè)公司去做。這類專業(yè)公司的典型代表是電信企業(yè)。 ? VPN具有以下優(yōu)點:

　　(1)降低成本:企業(yè)不必租用長途專線建設(shè)專網(wǎng)，不必大量的網(wǎng)絡(luò)維護人員和設(shè)備投資。利用現(xiàn)有的公用網(wǎng)組建的Intranet，要比租用專線或鋪設(shè)專線要節(jié)省開支，而且當(dāng)距離越遠(yuǎn)時節(jié)省的越多。如:某企業(yè)的北京與紐約分部之間的連接，不太可能自鋪專線;當(dāng)一個遠(yuǎn)程用戶在紐約想要連到北京的Intranet，用撥號訪問時，花的是國際長途話費;而用VPN技術(shù)時，只需在紐約和北京分別連接到當(dāng)?shù)氐腎nternet就實現(xiàn)了互聯(lián)，雙方花的都是市話費。????????

　　(2)容易擴展:網(wǎng)絡(luò)路由設(shè)備配置簡單，無需增加太多的設(shè)備，省時省錢。對于發(fā)展很快的企業(yè)來說，VPN就更是不可不用了。如果企業(yè)組建自己的專用網(wǎng)，在擴展網(wǎng)絡(luò)分支時，要考慮到網(wǎng)絡(luò)的容量，架設(shè)新鏈路，增加互聯(lián)設(shè)備，升級設(shè)備等;而實現(xiàn)了VPN就方便多了，只需連接到公用網(wǎng)上，對新加入的網(wǎng)絡(luò)終端在邏輯上進行設(shè)置，也不需要考慮公用網(wǎng)的容量問題、設(shè)備問題等。

　　(3)完全控制主動權(quán):VPN上的設(shè)施和服務(wù)完全掌握在企業(yè)手中。例如，企業(yè)可以把撥號訪問交給NSP去做，由自己負(fù)責(zé)用戶的查驗、訪問權(quán)、網(wǎng)絡(luò)地址、安全性和網(wǎng)絡(luò)變化管理等重要工作。

VPN通過采用“隧道”技術(shù)，并在Internet或國際互聯(lián)網(wǎng)工程工作組(IETF)制定的Ipsec標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一下，在公眾網(wǎng)中形成企業(yè)的安全、機密、順暢的專用鏈路。

2 VPN的工作原理

　　圖1比較了常規(guī)的直接撥號連接與虛擬專網(wǎng)連接的異同點。在前一種情形中，PPP(點對點協(xié)議)數(shù)據(jù)包流是通過專用線路傳輸?shù)摹Ｔ赩PN中，PPP數(shù)據(jù)包流是由一個LAN上的路由器發(fā)出，通過共享IP網(wǎng)絡(luò)上的隧道進行傳輸，再到達(dá)另一個LAN上的路由器。這兩者的關(guān)鍵不同點是隧道代替了實在的專用線路。隧道好比是在WAN中拉出一根串行通信電纜。

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　　基于IP的VPN基本上歸結(jié)為兩類:撥號VPN(一般稱為VDPN，即虛擬撥號專網(wǎng))和專線VPN(Dedicated VPN，即專線的VPN)，完整的VPN解決方案通常把撥號VPN和專線VPN組合在一起來滿足所有用戶的使用需求。

　　撥號VPN(即VDPN)為移動用戶和遠(yuǎn)程辦公用戶提供了對公司企業(yè)網(wǎng)的遠(yuǎn)程訪問。這是當(dāng)今最常見的一種VPN部署形式，主要是基于L2F協(xié)議。VDPN允許多個不同領(lǐng)域的用戶都能通過公共網(wǎng)絡(luò)或者Internet或其他公用網(wǎng)絡(luò)獲得安全的通路到他們的企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。

　　提供私有撥號網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的服務(wù)提供商" title="服務(wù)提供商">服務(wù)提供商可以用單個電話號碼提供給所有的用戶組織。訪問者可以用撥號網(wǎng)絡(luò)進入訪問服務(wù)器，訪問服務(wù)器通過PPP用戶名來區(qū)別訪問者。PPP用戶名是用于建立一個到企業(yè)網(wǎng)關(guān)的連接，當(dāng)企業(yè)網(wǎng)關(guān)鑒別了用戶之后，訪問集線器建立一個通過網(wǎng)絡(luò)提供商的骨干網(wǎng)、到企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)的安全遂道。

　　PPP協(xié)議同時也被傳輸?shù)絻?nèi)部網(wǎng)關(guān)，在內(nèi)部網(wǎng)關(guān)的本地安全策略和本地認(rèn)證授權(quán)決定了用戶通過內(nèi)部網(wǎng)關(guān)之后對內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的訪問級別。

　　撥號VPN的原理如下圖2所示。服務(wù)提供商管理MODEM池和確保可靠的連通性，而商業(yè)公司管理其企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)的用戶認(rèn)證。

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　　專線VPN以多個用戶和比撥號VPN高速的連接為特征。有許多類型的專線VPN業(yè)務(wù)，但最常見的是在IP網(wǎng)上建立的IP VPN業(yè)務(wù)，如圖3所示。專線VPN提供了公司總部與公司分部、遠(yuǎn)程分支辦事處以及Extranet用戶的虛擬點對點連接。

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　　虛擬專用網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)有多種形式，分類示意圖如圖4。

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　　根據(jù)目前國內(nèi)公眾多媒體通信網(wǎng)的狀況;在國內(nèi)采用VPN組網(wǎng)一般分為三類:

　　(1)ATM PVC 組建方式，即利用電信部門提供的ATM PVC來組建用戶的專用網(wǎng)。這種專用網(wǎng)的通信速率快，安全性高，支持多媒體通信。

　　(2)IP Tunneling組建方式。即在多媒體通信網(wǎng)的IP層組建專用網(wǎng)。其傳輸速率不能完全保證，不支持多媒體通信;使用國際通行的加密算法，安全性好;這種組網(wǎng)方式的業(yè)務(wù)在公眾通信網(wǎng)遍及的地方均可提供。

　　(3)Dial-up Access組網(wǎng)方式(VDPN)。這是一種撥號方式的專用網(wǎng)組建方式，可以利用已遍布全國的撥號公網(wǎng)來組建專用網(wǎng)，其接入地點在國內(nèi)不限，上網(wǎng)可節(jié)省長途撥號的費用。對于流動性強、分支機構(gòu)多、通信量小的用戶而言，這是一種非常理想的組網(wǎng)方式。它可以將用戶內(nèi)部網(wǎng)的界限，從單位的地理所在延伸到全國范圍。

2.1 撥號VPN(VDPN)

　　撥號VPN又可分為客戶發(fā)起的(Client-Initiated)VPN和NAS發(fā)起的VPN。

2.1.1 客戶發(fā)起的VPN

　　在客戶發(fā)起的VPN中，用戶撥號到本地的POP遠(yuǎn)程，由客戶來發(fā)出請求并建立到其企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)的加密隧道。為了建立一個安全的連接，客戶端運行IPsec軟件，客戶軟件與公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)防火墻上的IPsec進程通信，或者直接與支持IPsec的路由器通信，確保連接的安全性。這種形式的VPN優(yōu)點是:

　　(1)遠(yuǎn)程用戶能夠同時與多個Home Gateway建立 IP Tunnel。

????(2)遠(yuǎn)程用戶不必重新?lián)芴枺涂梢赃M入另一網(wǎng)絡(luò)。

????(3)VPN的建立和管理與ISP無關(guān)。

　　缺點是:因為這種加密的VPN隧道對于服務(wù)提供商而言是透明的，在客戶端需要專用的撥號軟件，而且管理移動PC上IPsec客戶端軟件也是麻煩的事情。因此，大部分的服務(wù)提供商會選擇VPN隧道作為其網(wǎng)絡(luò)一部分的形式，如下面所討論的那樣。

2.1.2? NAS發(fā)起的VPN

　　在NAS發(fā)起的VPN中，由服務(wù)提供商POP中的NAS請求并創(chuàng)建到客戶公司路由器(或者Home Gateway)的VPN隧道。NAS使用L2F(Layer 2 Forwarding Protocol)或者L2TP(Layer 2 Tunneling Protocol)協(xié)議來建立到客戶Home Gateway的安全隧道。L2TP是不久前建立的標(biāo)準(zhǔn)，這個標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合了Cisco公司的L2F和微軟公司的PPTP協(xié)議。對于Home Gateway來說，L2F或L2TP隧道表現(xiàn)得似乎用戶是直接撥號到公司內(nèi)部網(wǎng)上。

　　在這種撥號VPN形式中，用戶認(rèn)證分兩級處理。當(dāng)用戶撥入時，首先由服務(wù)提供商NAS執(zhí)行基本的認(rèn)證，這個認(rèn)證僅僅識別出用戶的公司身份。然后，NAS打開到用戶公司Home Gateway的隧道，由Home Gateway來執(zhí)行用戶級的認(rèn)證功能。

這種VPN形式有若干優(yōu)點:對撥號用戶透明，用戶PC上無需特殊的客戶軟件，因而管理簡單化;由于是由服務(wù)提供商初始化隧道，他們可以提供優(yōu)質(zhì)的撥號VPN服務(wù)，如通過預(yù)留Modem端口，優(yōu)先的數(shù)據(jù)傳送等手段保證撥號VPN用戶得到所需的服務(wù);NAS可以同時支持Internet或其他公用網(wǎng)絡(luò)和VPN服務(wù);由于到某一目的的通信量全部通過單一隧道傳送，大規(guī)模部署將更具有可擴充性和可管理性。

這種VPN形式存在的缺點有:

　　(1)當(dāng)遠(yuǎn)程用戶進入其它網(wǎng)絡(luò)時，需要重新?lián)芴枺⑶抑荒芤粤硪挥脩裘卿洝?

　　(2)遠(yuǎn)程用戶不能同時進入多個網(wǎng)絡(luò)。

2.2 專線VPN

2.2.1 基于IP Tunnel的專線VPN

　　VPN與常規(guī)的直接撥號網(wǎng)絡(luò)不同，在VPN中，PPP數(shù)據(jù)包流不是通過專用線路，而是通過共享IP網(wǎng)絡(luò)上的隧道進行傳輸。這兩者的關(guān)鍵不同點是隧道代替了實際的專用線路。如何形成VPN隧道呢?

　　隧道是由隧道協(xié)議形成的，這與流行的各種網(wǎng)絡(luò)是依靠相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議完成通信沒有區(qū)別。為了傳輸來自不同網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包，最普遍使用的方法是先把各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(IP、IPX和AppleTalk等)封裝到PPP里，再把這整個PPP數(shù)據(jù)包裝入隧道協(xié)議里。隧道協(xié)議一般封裝在IP協(xié)議中，但也可以是 ATM 或 Frame Relay。由于隧道搭載的是PPP數(shù)據(jù)包(第二層)，所以這種封裝方法稱為“第2層隧道”。用得很少的另一種方法是把各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議直接裝入隧道協(xié)議中(3Com公司的VTP就是這種隧道協(xié)議)，由于隧道直接搭載第三層協(xié)議的數(shù)據(jù)包，所以稱為“第3層隧道”。

2.2.2 基于Vitual Circuit(虛擬電路)的VPN

　　服務(wù)提供商可以提供虛擬電路來建立IP VPN服務(wù)。用PVC在幀中繼(Frame Relay)和ATM網(wǎng)絡(luò)中建立點對點連接，并通過路由器來管理第三層的信息。電信運營商或者郵電局可以采用這種辦法，充分利用其現(xiàn)有的幀交換(如幀中繼)或信元交換(如ATM)基礎(chǔ)設(shè)施提供IP VPN服務(wù)。

　　在前面敘述的專線VPN和撥號VPN本質(zhì)上都是通過在公共IP網(wǎng)絡(luò)中建立隧道(tunnel)來提供服務(wù)的。與之不同，基于虛擬電路的VPN通過在公共的幀或信元交換網(wǎng)絡(luò)上的路由來傳送IP服務(wù)，是使用PVC而不是tunnel來建立隱私性。因此，加密是不需要的。

　　這種形式的VPN具有如下優(yōu)點:受控的路由器服務(wù)為具有幀或信元基礎(chǔ)設(shè)施的服務(wù)提供商提供一種便宜、快速的建立VPN服務(wù)的辦法;可充分利用FR CIR(Committed Information Rate)和ATM QoS來確保QoS能力;虛擬電路拓?fù)涞膹椥?連接無須加密。

　　它的缺點是:不能靈活選擇路由;比IP Tunnel的相對費用高;缺少IP的多業(yè)務(wù)能力(如Voice Over IP、Video Over IP等)。

3 VPN技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域及典型應(yīng)用

3.1 VPN應(yīng)用的四個領(lǐng)域

　　企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)Itranet、遠(yuǎn)程訪問、企業(yè)外部網(wǎng)Extranet、企業(yè)內(nèi)VPN。另外，在很多涉及公司重要信息的傳輸及對數(shù)據(jù)完整性安全性要求比較高的場合，也大多選擇VPN技術(shù)。

3.2 VPN廣域網(wǎng)建設(shè)新的解決方案(即典型應(yīng)用)

　　目前各行業(yè)網(wǎng)、專業(yè)網(wǎng)的應(yīng)用主要有兩個方面:一是作為Internet或其他公用網(wǎng)絡(luò)的一部分，組織本行業(yè)的信息資源上網(wǎng);二是作為一個內(nèi)部網(wǎng)，為本行業(yè)、本系統(tǒng)的內(nèi)部辦公自動化和業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)服務(wù)。兩者都是采用Internet或其他公用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的IP數(shù)據(jù)通信" title="數(shù)據(jù)通信">數(shù)據(jù)通信。

　　對于各專業(yè)網(wǎng)兩種應(yīng)用的第一種應(yīng)用，其解決方案可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)和信息資源的服務(wù)對象，各地就近接入當(dāng)?shù)氐闹袊糜嬎銠C互聯(lián)網(wǎng)(簡稱163網(wǎng))或中國公眾多媒體通信網(wǎng)(簡稱169網(wǎng))，完全省去了用于連接跨省的DDN專線，只需在域名規(guī)劃和信息主頁設(shè)計中統(tǒng)一規(guī)劃，統(tǒng)一形象，把有限的人力和物力用于專業(yè)的信息資源開發(fā)和深加工。

　　對于第二種應(yīng)用或兩者都有的應(yīng)用，則各地就近接入當(dāng)?shù)氐?69網(wǎng)或163網(wǎng)，采用VPN技術(shù)，實現(xiàn)跨地區(qū)的數(shù)據(jù)通信，充分利用169網(wǎng)高速(155MATM)的跨省通信主干道，建設(shè)自己的內(nèi)部網(wǎng)。其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖5所示。

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　　圖中的VPN表示內(nèi)部專用網(wǎng)段。由于內(nèi)部網(wǎng)的敏感數(shù)據(jù)在公網(wǎng)傳輸時是加密傳輸，因此可以實現(xiàn)安全廉價的跨地域數(shù)據(jù)通信。

　　同樣，本解決方案也適用于企業(yè)的跨地域數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)集數(shù)據(jù)、語音和圖像于一體的廣域網(wǎng)解決方案。實際上在國外率先采用VPN技術(shù)的就是跨國、跨地區(qū)的大公司和一些行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)。

4 VPN技術(shù)的市場前景分析

　　Internet的飛速發(fā)展、用戶數(shù)的迅猛增長以及Web通信量和個人域名注冊都加速了其發(fā)展勢頭。美國商業(yè)部預(yù)測到2010年加入互聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)將會超過500萬。這清楚地描述了下世紀(jì)Intenet產(chǎn)生以及將會產(chǎn)生的影響。一些研究表明在下世紀(jì)將會有70%～80%的商務(wù)使用VPN設(shè)備。它們還指出，僅擁有200個遠(yuǎn)程用戶的美國某跨國公司棄專線而選用VPN后，僅僅4～5年時間就節(jié)省了150多萬美金。

　　公司希望花費不高的的代價來傳輸商務(wù)信息。VPN在這方面起了很重要的作用，它提供了減少開支、提高服務(wù)、維護客戶基礎(chǔ)的方法。許多公司選用VPN傳輸商務(wù)信息的原因是:

　　(1)VPN以Internet做支撐;

　　(2)無論對商業(yè)客戶來說還是對私人客戶來說，使用Internet都是一種經(jīng)濟可行的方式;

　　(3)Internet 覆蓋全球;

　　(4)現(xiàn)在Internet傳輸效率極高，大多ISP能承受進行連接所帶來的負(fù)荷;

　　(5)VPN是靈活的、動態(tài)的、可升級的;

　　(6)VPN在可以利用公司硬件方面的現(xiàn)有投資。

　　雖然VPN在理解和應(yīng)用方面都是高度復(fù)雜的技術(shù)，甚至確定其是否適用于本公司也是一件復(fù)雜的事情，但在大多數(shù)情況下VPN的各種實現(xiàn)方法都可以應(yīng)用于每個公司。即使不需要使用加密數(shù)據(jù)，也可節(jié)省開支。此外，在未來幾年里，客戶和廠商很可能會使用VPN，從而使電子商務(wù)重又獲得生機，畢竟全球化、信息化、電子化是大勢所趨。

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參考文獻

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