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9. 虚拟专用网络（VPN）

VPN提出----端到端数据安全性
2. 拨入时窃听-> 网络中链路上窃听-> 数据在安全网关中是明文的,网关管理员可以直接查看机密数据-> 内部段中内部员工可以窃听
VPN要解决的问题
1. 在端到端的数据通路上随处都有可能发生数据的泄漏，包括
  1. 拨入段链路上
  2. ISP接入设备上
  3. 在因特网
  4. 在安全网关上
  5. 在企业内部网上
2. 能否提供一个综合一致的解决方案，它不仅能提供端到端的数据保护，同时也能提供逐段的数据保护呢
VPN：virtual private network，虚拟专用
1. VPN的定义：是指依靠ISP或其他NSP(Network Server Provider，网络服务提供商)在公用网络基础设施之上构建的专用的数据通信网络，这里所指的公用网络有多种，包括IP网络、帧中继网络和 ATM网络。
2. 虚拟
3. 专用网：封闭的用户群、安全性高、服务质量保证
VPN的构成: VPN服务器<->VPN连接<->VPN客户机
VPN技术
1. 隧道技术(答三点: 公共上专用, 封装,三种协议)
  1. 隧道是在公共通信网络上构建的一条数据路径，可以提供与专用通信线路等同的连接特性
  2. 隧道使用隧道协议来封装数据。一种协议X的数据报被封装在协议Y中，可以实现协议X在公共网络的透明传输。这里协议X称作被封装协议，协议Y称为封装协议。隧道的一般封装格式为(协议Y(隧道头(协议X)))
2. 隧道协议
  1. 第二层隧道：以PPTP((Point to Point Tunneling Protocol),即点对点隧道协议)，L2TP(Layer 2 Tunneling Protocol,二层隧道协议)为代表
  2. 第三层隧道：IPSec
隧道的相关知识
1. 隧道的定义：实质上是一种封装，将一种协议（协议X）封装在另一种协议（协议Y）中传输，从而实现协议X对公用传输网络(采用协议Y)的透明性
2. 隧道协议内包括以下三种协议
  1. 乘客协议（Passenger Protocol）
  2. 封装协议（Encapsulating Protocol）
  3. 运载协议（Carrier Protocol)
3. 隧道协议例子
VPN分类
1. 按VPN业务类型划分:
  1. Intranet VPN（内部公文流转）(内联网)
  2. Access VPN（远程拨号VPN）
  3. Extranet VPN（各分支机构互联）
2. 按VPN发起主体划分:
  1. 客户发起，也称基于客户的VPN
  2. 服务器发起，也称客户透明方式或基于网络的VPN
3. 按隧道协议层次划分
  1. 二层隧道协议: l2f/l2tp, PPTP
  2. 三层隧道协议: GRE(Generic Routing Encapsulation通用路由封装协议), IPSec
  3. 介于2,3层间的隧道协议: MPLS
  4. 基于SOCKS v5的VPN
VPN功能: 数据机密性保护 l 数据完整性保护 l 数据源身份认证 l 重放攻击保护

9.1. VPN应用类型

9.2. IPSec

基于IPSec的VPN解决方案

9.3. 安全联盟数据库(SADB)

SA(Security Association)是两个IPSec通信实体之间经协商建立起来的一种共同协定，它规定了通信双方使用哪种IPSec协议保护数据安全、应用的算法标识、加密和验证的密钥取值以及密钥的生存周期等等安全属性值
安全联盟常用参数
1. 加密及验证密钥
2. 密码算法在系统中的标识
3. 生存周期

9.4. IPSec流程——数据包输出处理

数据包被从网络设备发送出去之前，截取到IP包，然后从中提取选择符信息，依据之搜索SPD(安全策略数据库)，产生如下可能结果
1. SP决定丢弃此包，于是直接丢弃，或者还可以向源主机发送ICMP信息
2. SP决定通过此包，直接将数据包投放到网络设备的发送队列
3. SP决定应用IPSec，
  1. 此时SP要么指向一个SA,可以根据它进行安全处理，
  2. 要么需要的SA不存在，则触发IKE模块协商建立SA，协商周期内数据包进入等待队列等待协商完成，若协商超时，也会丢弃该包

9.5. IPSec流程——数据包输入处理

系统收到IP包后，判断如果是IPSec包，则从头部取到<src_ip,protocol,SPI>，搜索SADB
1. 若找不到SA，丢弃包
2. 若找到，
  1. 根据其进行解封装，得到去通道化后的原始IP 包，
  2. 再从原始IP包中提取选择符，搜索到SPD中某一条目，检查收到包的安全处理是否符合描述规则，不符合则丢弃包，符合则转入系统IP协议栈进行后继处理

9.6. IKE基本情况

用IPSec保护数据包，必须首先建立一个IPSec的安全联盟，这个安全联盟可以手工建立，也可以动态由特定进程来创建。这个特定的进程就是Internet Key Exchange,即IKE。IKE的用途就是在IPSec通信双方之间通过协商建立起共享安全参数及验证过的密钥，也就是建立安全联盟

9.7. 密钥交换的两个阶段

阶段一交换
1. 双方会建立一对ISAKMP安全联盟
2. 以用身份保护模式(也叫主模式)或野蛮模式
阶段二交换
1. 在阶段一建立起来的安全信道中，为某种进程协商和产生需要的密钥材料和安全参数
2. 在VPN实现中，就是建立IPSec安全联盟
3. 快速模式交换

9.8. IKE阶段一

主模式交换: 主模式交换提供了身份保护机制，经过三个步骤，共交换了六条消息。三个步骤分别是策略协商交换、Diffie Hellman共享值、nonce交换以及身份验证交换
野蛮模式交换也分为三个步骤，但只交换三条消息：头两条消息协商策略，交换Diffie Hellman公开值必需的辅助数据以及身份信息；第二条消息认证响应方；第三条消息认证发起方，并为发起方提供在场的证据

阶段2工作原理,关键在文字说明
注意这里是3个包

9.9. 传输层安全------ssl

SSL： Secure Socket Layer 安全套接字层
协议的设计目标
1. 为两个通讯个体之间提供保密性和完整性(身份认证)
2. 互操作性、可扩展性、相对效率
为上层协议提的供安全性
1. 保密性
2. 身份认证和数据完整性

9.10. SSL协议体系

SSL被设计用来使用 TCP提供一个可靠的端到端安全服务
协议分为两层
1. 底层：SSL记录协议
2. 上层：SSL握手协议、 SSL密码变化协议、SSL 警告协议
SSL记录协议(位置,功能)
1. 建立在可靠的传输协议(如TCP)之上，为更高层提供基本安全服务。特别是HTTP，它提供了Web的client/server交互的传输服务，可以构造在SSL 之上
2. 它提供连接安全性，有两个特点
  1. 保密性，使用了对称加密算法
  2. 完整性，使用HMAC算法
  3. 用来封装高层的协议
SSL Handshake Protocol, SSLChange Cipher Spec Protocol, SSL Alert Protocol是SSL的高层协议，用于管理SSL交换

9.11. 两个重要概念

SSL连接（connection)
1. 一个连接是一个提供一种合适类型服务的传输（OSI分层的定义)
2. SSL的连接是点对点的关系
3. 连接是暂时的，每一个连接和一个会话关联
SSL会话（session）
1. 一个SSL会话是在客户与服务器之间的一个关联。会话由 Handshake Protocol创建。
2. 会话定义了一组可供多个连接共享的加密安全参数
3. 会话用以避免为每一个连接提供新的安全参数所需昂贵的谈判代价

9.12. SSL记录层协议

记录层数据封装过程: 分段->压缩->认证->加密->添加ssl记录头

9.13. SSL高层协议

握手协议
密码变化协议(Change Cipher Spec Protocol)
警告协议(Alert Protocol）

9.14. SSL密钥交换——协议整体情况

功能
1. 客户和服务器之间相互认证
2. 协商加密算法和密钥
3. 它提供连接安全性，有三个特点
  1. 身份认证，至少对一方实现认证，也可以是双向认证
  2. 协商得到的共享密钥是安全的，中间人不能够知
  3. 协商过程是可靠的

9.15. 整体流程(握手协议的四个阶段)

交换Hello消息，对于算法、交换随机值等协商一致
交换必要的密码参数，以便双方得到统一的premaster secret
交换证书和相应的密码信息，以便进行身份认证
产生master secret
把安全参数提供给TLS记录层
检验双方是否已经获得同样的安全参数
阶段功能
1. 启动逻辑连接，建立这个连接的安全能力
2. 服务器鉴别与密钥交换
3. 客户机鉴别与密钥交换
4. 第四阶段交互: -建立起一个安全连接

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