基于PPTP/IPSec的VPN研究及应用

刘 涛

（郑州师范学院信息科学与技术学院，河南 郑州 450044）

虚拟专用网络（VPN）技术是解决Internet上信息加密和用户认证等难题的主要方法。利用VPN技术可以创建属于自己的专用网络，在互联网上使用这样的专用网络进行数据传输时，能满足数据安全的需求。VPN技术具有良好的可扩展性，在科研、企业、教育等领域得到广泛应用，日益成为一种比较成熟的互联网安全技术。

Windows Server2003作为微软成熟的网络操作系统，为用户提供网络多种解决方案的技术支持。利用Windows Server2003在外部网络与内部网络之间创建VPN服务器，可以实现外网、内网客户端与受限资源之间的相互连接。另外通过Internet或其它公共网络等基础设施创建隧道，可以为用户提供与专用网络相同的安全保证。VPN的创建使得各个不同网段连接起来，外网许可用户、出差员工，就能够访问必须是内网IP用户才能访问的受限网络资源。VPN网络环境如图1所示。

1 IPSec VPN技术与PPTP协议

IPSec VPN 指的是利用加密技术和通讯技术在公共网络（如Internet）中建立的虚拟专用网络。VPN专用网络中任意两个节点之间,不依赖传统的专用网络的端到端的物理链路连接,而是利用某种公共网络的资源动态来实现，这对于客户端用户是完全透明的，用户就好像在使用专线进行通信。IPSec VPN是目前使用率非常高的一种VPN技术，它同时兼具VPN与信息加密两项技术。VPN是IPSec的一种应用方式，IPSec（IP Security）的目的是为IP提供高安全性特性，VPN则是在实现这种安全特性的方式下产生的解决方法。

图1 VPN网络环境

图2 VPN与两个连接子网

隧道技术是IPSec VPN的具体实现形式。通过隧道技术，原始数据包被封装在新数据包内部，该数据包提供新的寻址和路由信息，这使的被封装的原始数据能够在网络上传输。隧道技术同时又融合了加密技术，增强了原始数据包数据在网络上传输的安全性。当封装的数据包传输到目的地时，封装报头将被丢弃，数据包以原始数据包报头为路由，将数据包传送到最终目的地。

因此，利用隧道协议将企业网的数据封装在隧道内进行传输，保证了在公共网络上数据传输的安全。隧道内采用隧道协议进行通信，使用隧道协议即可将一种协议用另一种协议或相同协议进行封装，又可以提供信息加密、安全认证等服务。

VPN服务器与客户端必须支持相同的隧道协议，以便建立VPN连接。常用的隧道协议有PPTP，L2TP。PPTP（点对点隧道协议）是一种新的增强型安全协议，由PPP（点对点协议）扩展而来，支持密码身份验证、加密和压缩机制。两个局域网之间若要建立PPTP的VPN，则必须与Internet和VPN服务器相连接，这里VPN服务器必须要执行TCP/IP通信协议，两个局域网的计算机进行通信时，可以支持不同通信协议，这些不同通信协议的数据包会被封装到PPP的数据包内，然后经过Internet传送，再由VPN服务器将其还原成其他通信协议的数据包。

PPTP加密信息的方法是MPPE（点对点加密）加密法。PPTP的VPN服务器支持内置于Windows Server 2003家族的成员。PPTP可以配置5个或128个PPTP端口。

图3 ping测试结果

图4 正在使用的VPN端口

2 VMware

Vmware一种用于仿真实验的软件，利用该软件能够模拟出多台虚拟计算机，简称虚拟机，各虚拟机配有对应的操作系统且能够独立运行。需要进行网络实验时，可将虚拟机互联成虚拟网络，这样真实网络实验的工作就可以在虚拟网络中来实现。

Vmware提供多种虚拟网络连接方式：桥接网络方式连接（Bridging）、私有主机网络方式连接（Host-only）和NAT网络方式连接（NAT），利用这些联网方式可以组建不同类型的虚拟网络，以满足不同的网络实验任务。

Vmware中虚拟网络连接方式不同，组建的虚拟网络的类型也不同，所采用的虚拟交换机也不同。Vmware提供8种虚拟交换机，即VMnet0、VMnet1、……VMnet8。其中VMnet0、VMnet1、VMnet8分别适用于Bridging、Host-only和NAT虚拟网络联网方式。本文的实验是采用VMnet1、VMnet2虚拟交换机，在Hostonly主机网络联网方式下来实现。

3 VPN虚拟网络配置

在内外两个子网X、Y中配置VPN服务，如图2所示。子网Y中的客户机利用VPN服务器与子网X中的客户机建立连接，从而使外网客户机能够访问内部网络资源。

在VMware上对上述网络环境进行配置：

1）在主机上利用VMware新建3台虚拟机，即VPN服务器、子网X中客户机A，子网Y中客户机B。

2）各虚拟机基本配置如下：

a VPN服务器：Win server 2003系统、虚拟交换机为VMnet1，VMnet2、ip地址为 192.168.80.1，218.28.192.1。

b客 户 机A：Win server 2003系统、虚拟交换机为VMnet1、ip地址为192.168.80.10，网关为192.168.80.1。

c客户机B：Windows server 2003系统、虚拟交换机为VMnet2、ip地址为218.28.192.10，网关为218.28.192.1。

1）因子网X、子网Y分属不同网段，所以子网X、子网Y中的虚拟交换机应分别设置为VMnet1、VMnet2，子网X、子网Y都采用Host-Only主机网络方式进行连接，保证了子网X、子网Y的相互独立。

2）VPN服务器用于连接两个子网，即内网和外网。VPN服务器与Internet连接时，外网客户端用户就可以通过拨号连接与VPN服务器进行通信，这时VPN服务器需要配置1块用于与外网（子网Y）连接的虚拟网卡VMnet2。同样地，VPN服务器和和内网相连时，需要配置1块用于与内网（子网Y）连接的虚拟网卡VMnet1。

4 实验结论

该实验选用的计算机设备的配置为：Intel P42.8GHz CPU、1GB DDR400 KingMax 内存条，软件平台：选用VMware Workstation 5.53 Build-34685虚拟机软件。VPN服务器保证了子网X和子网Y两个网段的客户机计算机实现通信，子网Y中客户机B上运行ping命令测试与子网X中客户机A是否通信畅通，测试结果如图3所示。

VPN客户端连接到VPN服务器，建立VPN后，PPTP提供一个端口，其状态为“活动”。用于实现与VPN服务器和企业内网客户机的通信。其PPTP端口，如图4所示。

[1]刘昊.一种面向IPSec VPN教学的实验系统的设计与实现[J].计算机应用与软件，2006，23（07）：03-04.

[2]金 海.基 于WINDOWS SERVER 2003的VPN实验环境的构建[J].台州学院学报，2005，27（06）：17-20.

[3]陈建锐，何增颖.基于虚拟机的VPN实验环境构建[J].实验室研究与探索，2010，29（01）：59-61.

[4]蒋东毅.VPN的关键技术分析[J].计算机工程与应用，2003（15）：173-177.

[5]平寒，于静，等.Windows Server 2003配置管理项目实训教程[M].北京：中国水利水电出版社，2009（11）.