【加密算法】：

加密算法实现主要通过对称密钥系统，它使用相同的密钥对数据进行加密和解密。

IPSec支持以下三种加密算法：

表10-2 加密算法

(3)     协商方式

有如下两种协商方式建立SA：

·     手工方式配置比较复杂，创建SA所需的全部信息都必须手工配置，而且不支持一些高级特性（例如定时更新密钥），但优点是可以不依赖IKE而单独实现IPSec功能。

·     IKE自动协商方式相对比较简单，只需要配置好IKE协商安全策略的信息，由IKE自动协商来创建和维护SA。

当与之进行通信的对等体设备数量较少时，或是在小型静态环境中，手工配置SA是可行的。对于中、大型的动态网络环境中，推荐使用IKE协商建立SA。

(4)     安全隧道

安全隧道是建立在本端和对端之间可以互通的一个通道，它由一对或多对SA组成。

10.1.2  IPSec VPN常见的组网模式

·     中心/分支模式应用在一对多网络中，如图10-1所示。中心/分支模式的网络采用野蛮模式进行IKE协商，可以使用安全网关名称或IP地址作为本端ID。在中心/分支模式的网络中，中心节点不会发起IPSec SA的协商，需要由分支节点首先向中心节点发起IPSec SA的协商。路由器通常作为分支节点的VPN接入设备使用。

图10-1 中心/分支模式组网

·     对等模式应用在一对一网络中，如图10-2所示。在对等模式的网络中，两端的设备互为对等节点，都可以向对端发起IPSec SA的协商。

图10-2 对等模式组网

10.2  设置虚接口

IPSec是同虚接口进行绑定的，数据流首先通过静态路由或者策略路由引入到虚接口，然后才会匹配规则进行IPSec加密处理。

虚接口需要映射到物理接口，只有需要进行IPSec处理的报文才会通过虚接口发送，其他报文仍然从实接口转发，另外路由加虚接口的配置模式使得VPN的配置更加灵活。

页面向导：VPN→IPSEC VPN→虚接口

本页面为您提供如下主要功能：

10.3  设置IKE

在实施IPSec的过程中，可以使用IKE协议来建立SA。该协议建立在由Internet SA和密钥管理协议ISAKMP定义的框架上。IKE为IPSec提供了自动协商交换密钥、建立SA的服务，能够简化IPSec的使用和管理。

IKE不是在网络上直接传输密钥，而是通过一系列数据的交换，最终计算出双方共享的密钥，并且即使第三者截获了双方用于计算密钥的所有交换数据，也不足以计算出真正的密钥。

1. IKE简介

(1)     IKE的安全机制

IKE具有一套自保护机制，可以在不安全的网络上安全地认证身份、分发密钥、建立IPSec SA。

【数据认证】：

数据认证有如下两方面的概念：

·     身份认证：身份认证确认通信双方的身份，支持预共享密钥认证。

·     身份保护：身份数据在密钥产生之后加密传送，实现了对身份数据的保护。

【DH】：

DH算法是一种公共密钥算法。通信双方在不传输密钥的情况下通过交换一些数据，计算出共享的密钥。即使第三者（如黑客）截获了双方用于计算密钥的所有交换数据，由于其复杂度很高，不足以计算出真正的密钥。所以，DH交换技术可以保证双方能够安全地获得公有信息。

【PFS】：

PFS特性是一种安全特性，指一个密钥被破解，并不影响其他密钥的安全性，因为这些密钥间没有派生关系。对于IPSec，是通过在IKE阶段2协商中增加一次密钥交换来实现的。PFS特性是由DH算法保障的。

(2)     IKE的交换过程

IKE使用了两个阶段为IPSec进行密钥协商并建立SA：

·     第一阶段，通信各方彼此间建立了一个已通过身份认证和安全保护的通道，即建立一个ISAKMP SA。第一阶段有主模式和野蛮模式两种IKE交换方法。

·     第二阶段，用在第一阶段建立的安全隧道为IPSec协商安全服务，即为IPSec协商具体的SA，建立用于最终的IP数据安全传输的IPSec SA。

图10-3 主模式交换过程

如图10-3所示，第一阶段主模式的IKE协商过程中包含三对消息：

·     第一对叫SA交换，是协商确认有关安全策略的过程；

·     第二对消息叫密钥交换，交换Diffie-Hellman公共值和辅助数据（如：随机数），密钥材料在这个阶段产生；

·     最后一对消息是ID信息和认证数据交换，进行身份认证和对整个SA交换进行认证。

野蛮模式交换与主模式交换的主要差别在于，野蛮模式不提供身份保护，只交换3条消息。在对身份保护要求不高的场合，使用交换报文较少的野蛮模式可以提高协商的速度；在对身份保护要求较高的场合，则应该使用主模式。

(3)     IKE在IPSec中的作用

·     因为有了IKE，IPSec很多参数（如：密钥）都可以自动建立，降低了手工配置的复杂度。

·     IKE协议中的DH交换过程，每次的计算和产生的结果都是不相关的。每次SA的建立都运行DH交换过程，保证了每个SA所使用的密钥互不相关。

·     IPSec使用AH或ESP报文头中的序列号实现防重放。此序列号是一个32比特的值，此数溢出后，为实现防重放，SA需要重新建立，这个过程需要IKE协议的配合。

·     对安全通信的各方身份的认证和管理，将影响到IPSec的部署。IPSec的大规模使用，必须有认证机构或其他集中管理身份数据的机构的参与。

·     IKE提供端与端之间动态认证。

(4)     IPSec与IKE的关系

图10-4 IPSec与IKE的关系图

从图10-4中我们可以看出IKE和IPSec的关系：

·     IKE是UDP之上的一个应用层协议，是IPSec的信令协议；

·     IKE为IPSec协商建立SA，并把建立的参数及生成的密钥交给IPSec；

·     IPSec使用IKE建立的SA对IP报文加密或认证处理。

2. 设置安全提议

安全提议定义了一套属性数据来描述IKE协商怎样进行安全通信。配置IKE安全提议包括选择加密算法、选择验证算法、选择Diffie-Hellman组标识。

页面向导：VPN→IPSEC VPN→IKE安全提议

本页面为您提供如下主要功能：

页面中关键项的含义如下表所示。

表10-3 页面关键项描述

3. 设置对等体

对等体定义了协商的双方，包括本端发起协商接口、对端地址、采用的安全提议、协商模式、ID类型等信息。只有经定义的双方才能够进行协商通信。

页面向导：VPN→IPSEC VPN→IKE对等体

本页面为您提供如下主要功能：

页面中关键项的含义如下表所示。

表10-4 页面关键项描述

10.4  设置IPSec

1. 设置安全提议

安全提议保存IPSec需要使用的特定安全性协议，以及加密/验证算法，为IPSec协商SA提供各种安全参数。为了能够成功的协商IPSec的SA，两端必须使用相同的安全提议。

页面向导：VPN→IPSEC VPN→IPSec安全提议

本页面为您提供如下主要功能：

页面中关键项的含义如下表所示。

表10-5 页面关键项描述

2. 设置安全策略

安全策略规定了对什么样的数据流采用什么样的安全提议。安全策略分为手工安全策略和IKE协商安全策略。前者需要用户手工配置密钥、SPI等参数；后者则由IKE自动协商生成这些参数。

页面向导：VPN→IPSEC VPN→IPSec安全策略

本页面为您提供如下主要功能：

页面中关键项的含义如下表所示。

表10-6 页面关键项描述

10.5  查看VPN状态

页面向导：VPN→IPSEC VPN→安全联盟

本页面为您提供如下主要功能：

10.6  一对一IPSec VPN配置举例

10.6.1  组网需求

在Router A（采用ER5200G2）和Router B（采用ER5200G2）之间建立一个安全隧道，对客户分支机构A所在的子网（192.168.1.0/24）与客户分支机构B所在的子网（172.16.0.0/16）之间的数据流进行安全保护。

安全协议采用ESP协议，加密算法采用3DES，认证算法采用SHA1。

10.6.2  组网图

图10-5 组网示意图

10.6.3  设置步骤

1. 设置Router A

2. 设置Router B

在对端Router B上，IPSec VPN的配置与Router A是相互对应的。因此，除了对等体的对端地址以及安全策略中的本地子网、对端子网需要做相应修改，其他的设置均一致。此处略。

3. 查看VPN状态

两端均设置完成后，您可以通过选择路由器的“VPN→IPSEC VPN→安全联盟”页面，并单击<刷新>按钮来查看相应的隧道是否已成功建立。

11 设置L2TP特性

本章节主要包含以下内容：

·     L2TP特性简介

·     设置L2TP特性

·     L2TP典型配置举例

11.1  L2TP特性简介

11.1.1  概述

VPDN（Virtual Private Dial-up Network，虚拟专用拨号网络）是指利用公共网络（如ISDN或PSTN）的拨号功能接入公共网络，实现虚拟专用网，从而为企业、小型ISP、移动办公人员等提供接入服务。即，VPDN为远端用户与私有企业网之间提供了一种经济而有效的点到点连接方式。

VPDN采用隧道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隧道协议主要包括以下三种：

·     PPTP（Point-to-Point Tunneling Protocol，点到点隧道协议）

·     L2F（Layer 2 Forwarding，二层转发）

·     L2TP（Layer 2 Tunneling Protocol，二层隧道协议）

L2TP结合了L2F和PPTP的各自优点，是目前使用最为广泛的VPDN隧道协议。

L2TP（RFC 2661）是一种对PPP链路层数据包进行封装，并通过隧道进行传输的技术。L2TP允许连接用户的二层链路端点和PPP会话终点驻留在通过分组交换网络连接的不同设备上，从而扩展了PPP模型，使得PPP会话可以跨越分组交换网络，如Internet。

11.1.2  L2TP典型组网应用

使用L2TP协议构建的VPDN应用的典型组网如图11-1所示。

图11-1 应用L2TP构建的VPDN服务

在L2TP构建的VPDN中，网络组件包括以下三个部分：

·     远端系统

远端系统是要接入VPDN网络的远地用户和远地分支机构，通常是一个拨号用户的主机或私有网络的一台路由设备。

·     LAC（L2TP Access Concentrator，L2TP访问集中器）

LAC是具有PPP和L2TP协议处理能力的设备，通常是一个当地ISP的NAS（Network Access Server，网络接入服务器），主要用于为PPP类型的用户提供接入服务。

LAC作为L2TP隧道的端点，位于LNS和远端系统之间，用于在LNS和远端系统之间传递信息包。它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，同时也将从LNS收到的信息包进行解封装并送往远端系统。

VPDN应用中，LAC与远端系统之间通常采用PPP链路。

·     LNS（L2TP Network Server，L2TP网络服务器）

LNS既是PPP端系统，又是L2TP协议的服务器端，通常作为一个企业内部网的边缘设备。

LNS作为L2TP隧道的另一侧端点，是LAC的对端设备，是LAC进行隧道传输的PPP会话的逻辑终止端点。通过在公网中建立L2TP隧道，将远端系统的PPP连接由原来的NAS在逻辑上延伸到了企业网内部的LNS。

11.1.3  L2TP消息类型及封装结构

L2TP中存在两种消息：

·     控制消息：用户隧道和会话连接的建立、维护和拆除。它的传输是可靠传输，并且支持对控制消息的流量控制和拥塞控制。

·     数据消息：用于封装PPP帧，并在隧道上传输。它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，通过报文头中的Type字段来区分控制消息和数据消息。

图11-2描述了控制通道以及PPP帧和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。

图11-2 L2TP协议结构

图11-3描述了LAC与LNS之间的L2TP数据报文的封装结构。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。

图11-3 L2TP报文封装结构图

11.1.4  L2TP隧道和会话

在一个LNS和LAC对之间存在着两种类型的连接。

·     隧道（Tunnel）连接：它对应了一个LNS和LAC对。

·     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连接组成。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，隧道断开。

11.1.5  L2TP隧道模式及隧道建立过程

L2TP隧道的建立支持以下两种典型模式。

·     Client-Initiated

如图11-4所示，直接由LAC客户（指本地支持L2TP协议的用户）发起L2TP隧道连接。LAC客户获得Internet访问权限后，可直接向LNS发起隧道连接请求，无需经过一个单独的LAC设备建立隧道。LAC客户的私网地址由LNS分配。

在Client-Initiated模式下，LAC客户需要具有公网地址，能够直接通过Internet与LNS通信。

图11-4 Client-Initiated L2TP隧道模式

·     LAC-Auto-Initiated

如图11-5所示，LAC上创建一个虚拟的PPP用户，LAC将自动向LNS发起建立隧道连接的请求，为该虚拟PPP用户建立L2TP隧道。远端系统访问LNS连接的内部网络时，LAC将通过L2TP隧道转发这些访问数据。

在该模式下，远端系统和LAC之间可以是任何基于IP的连接，不局限于拨号连接。

图11-5 LAC-Auto-Initiated L2TP隧道模式

11.1.6  协议规范

与L2TP相关的协议规范有：

·     RFC 1661：The Point-to-Point Protocol （PPP）

·     RFC 1918：Address Allocation for Private Internets

·     RFC 2661：Layer Two Tunneling Protocol “L2TP”

11.2  设置L2TP特性

支持L2TP特性的设备，既可以担任L2TP客户端（LAC）的角色，又可以担任L2TP服务端（LNS）的角色，下面将对这两种应用场景分别进行介绍。

11.2.1  设置L2TP客户端（设备作为LAC时的配置）

页面向导：VPN→L2TP VPN→L2TP客户端

本页面为您提供如下主要功能：

页面中关键项的含义如下表所示。

表11-1 页面关键项描述

11.2.2  设置L2TP服务端（设备作为LNS时的配置）

1. 设置L2TP服务端

页面向导：VPN→L2TP VPN→L2TP服务端

本页面为您提供如下主要功能：

页面中关键项的含义如下表所示。

表11-2 页面关键项描述

2. 设置LNS用户管理

页面向导：VPN→L2TP VPN→LNS用户管理

本页面为您提供如下主要功能：

页面中关键项的含义如下表所示。

表11-3 页面关键项描述

3. 查看L2TP状态

页面向导：VPN→L2TP VPN→L2TP状态

本页面为您提供如下主要功能：

页面中关键项的含义如下表所示。

表11-4 页面关键项描述

11.3  L2TP典型配置举例

11.3.1  设备作为L2TP客户端的配置举例

1. 组网需求

VPN用户访问公司总部过程如下：

(1)     LAC上创建虚拟PPP用户，LAC自动向LNS发起建立隧道连接的请求，为该虚拟PPP用户建立L2TP隧道。

(2)     VPN用户通过LAN将访问公司总部的报文发送给LAC。

(3)     LAC封装该报文，并通过已经建立的L2TP隧道将报文发送给LNS，VPN用户与公司总部间的通信都通过LAC与LNS之间的隧道进行传输。

2. 组网图

公司办事处通过L2TP客户端，与远端的公司总部的LNS进行连接。

3. 组网配置方案

·     将路由器的WAN口接公网线路；

·     设置WAN口通过静态方式连接到因特网；

·     启用LAC功能；

·     设置用于建立PPP连接的用户名、密码，以及公司总部提供的L2TP服务器地址；

·     设置L2TP客户端地址获取方式为动态获取；

·     设置公司总部提供的L2TP隧道认证密码；

·     设置指向隧道对端的静态路由。

4. 设置步骤

(1)     LAC侧配置

(2)     LNS侧配置

公司总部的LNS服务器运行正常，并提供LNS侧配置信息，如下表所示。

表11-5 LNS管理员提供的配置

(3)     验证配置结果

11.3.2  设备作为L2TP服务端的配置举例

1. 组网需求

VPN用户访问公司总部过程如下：

(1)     配置用户侧主机的IP地址和路由，确保用户侧主机和LNS之间路由可达。

(2)     由用户向LNS发起Tunnel连接的请求。

(3)     在LNS接受此连接请求之后，VPN用户与LNS之间就建立了一条虚拟的L2TP tunnel。

(4)     用户与公司总部间的通信都通过VPN用户与LNS之间的隧道进行传输。

2. 组网图

公司办事处员工通过Windows 7的L2TP客户端接入公司总部的设置L2TP服务端，来访问内部资源。

3. 组网配置方案

·     将路由器的WAN口接公网线路；

·     设置WAN口通过静态方式连接到因特网；

·     设置LNS服务为启用状态，并配置信息；

·     添加允许接入的用户信息。

4. 设置步骤

(1)     LNS侧配置

完成以上所有设置后，您可以通过下列操作来查看当前LNS配置情况：

(2)     设置Windows 7的L2TP客户端

(3)     验证配置结果