基于IPSec安全体系的VPN网络设计与实现

基于IPSec安全体系的VPN网络设计与实现［摘要］VPN技术在近几年的发展可谓是相当的快速。

因为vpn的出现，使私有网络几乎达到任何想要到达的地方，VPN技术目前最具活力的研究领域之一，因为它的特性适合于大多数的中小型企业，VPN和一般的网络不同，它可以为逻辑上不存在连接的两个站点建立一条虚拟的通道，让连个局域网在在虚拟的情况下进行连接，VPN网络有很多种类型，而在这之中IPSEC就是一种非常棒的VPN，这是一个加密认证技术，也就是这次的讨论对象。

本次讨论的目标就是要设计一个基于ipsec的VPN实验，这个方案可以使站点的所有网络进行跨越，并且通过VPN进行连接，而关于IPSEC协议的主要功能是体现在加密技术上面。

本文将以IPSEC为基础，对虚拟专用网络这个目前使用很广泛的信息安全技术进行较深入的研究，设计一个基于IPSEC协议的高效率，安全，稳定的vpn网关，并且通过模拟器对其进行研究。

[关键词]：VPN，隧道技术，IPSEC ，方案实现[abstract] the development of VPN technology in recent years is quite fast.The emergence of the VPN, make private network reached almost any place you want to get to the VPN, one of the most active research fields because of its features is suitable for the majority of small and medium enterprises, VPN and general network, it can be logically there is no connection of two sites to build a virtual channel, to connect a local area network (LAN) in under the condition of the virtual connection, there are many kinds of types of VPN network, and in the IPSEC VPN is a kind of very good, this is an encrypted authentication technology, which is the object of discussion.The goal of this discussion is to design an experiment based on ipsec VPN, this scheme can make the site all across the network, and through the VPN connection, and the main function is to reflect on ipsec protocol on encryption technology.This article is based on IPSEC, the virtual private network that currently use a wide range of information security technology, a further study to design a high efficiency based on IPSEC protocol, security and stability of the VPN gateway, and through the simulator to study.[key words] : the VPN tunnel technology, IPSEC, plan implementation目录绪论 (4)1.课题研究的背景及意义 (4)1.2 国内对于ipsec的研究现状 (4)1.2.1研究现状 (4)1.2.2 国外的研究现状 (5)1.3 主要研究内容 (5)2. 相关技术分析 (5)2.1VPN概述 (5)2.2 IPSec VPN概述 (5)2.2.1 IPSec协议简介 (5)2.2.2 IPSec VPN (5)2.3 IPsec框架 (6)2.4散列函数 (6)2.5 加密算法 (7)2.5.1对称密钥算法 (7)2.5.2非对称密钥算法 (8)2.6 封装协议 (8)1)ESP(Encapsulating Secuity Fayload) (8)2)AH(Authentication Header) (9)2.7 IPsec的数据封装模式 (10)1.传输模式 (10)2.隧道模式 (10)2.8密钥有效期 (11)2.9 本章小结 (11)3. 网络需求分析 (12)3.1 网络硬件需求 (12)3.2 网络功能需求 (12)3.3 网络安全需求 (12)3.4 本章小结 (12)4 网络规划与设计 (12)4.1 网络架构设计 (12)4.2 网络功能设计 (12)4.3 网络安全设计 (12)5.网络环境部署 (13)5.1万能拓扑图 (13)5.2效果拓扑图 (13)5.2.1 边界路由器配置 (13)5.2.2 校区站点配置 (16)5.3 网络功能测试 (17)5.3.1 mpls vpn 测试 (18)5.3.2 测试R2于R3loo 1的连通性 (18)5.3.3 IPSEC的一些问题 (19)6 总结与展望 (19)6.1 全文总结 (19)6.2 研究展望 (20)致谢 (20)参考文档 (20)参考文献 (20)绪论随着现代网络的发展，很多人慢慢的把技术的瞩目点从网络的可用性、信息的获取性转移到网络的安全性、应用的简易性上来。

新兴发展起来的一种技术虚拟专用网（Virtual Private Network，VPN）正在被现在网络广泛的使用，许多的ISP都非常的推崇这一项技术，因为他真的很方便。

与此相应，网络中的安全问题也渐渐的受到重视。

由于在刚开始建立网络的时候没有相对详细的考虑安全问题，导致现在的网络状况很不理想，安全性变得非常的差，为什么？因为网络中的IP数据包一般都是通过明文来传输的，毫无安全性可言。

在网络安全的发展中，各种技术相应的出现，而在1988年IETF推出了ipsec这一项具有优势的网络安全技术。

IPSec 协议现在已经变成世界上使用最为广泛的技术，它在将来很有可能会变成ip网络中VPN的标志性技术。

但是IPSec协议是一个新兴的安全协议，其中技术命令复杂，IPSec在各个方面，例如理论和实践方面都是需要改进的。

基于它对于网络安全真的非常重要。

1.课题研究的背景及意义在信息时代，随着企业及各种学院的广泛使用，企业网的范围也在持续不断增大，从本地网络发展到跨地区、跨城市，甚至是跨国家的网络。

internet范围的增大，使得在生活中对网络的应用的要求变得很高。

比如说，分布在不一样的国家的不一样的部门都想有一个安全的平台来共享信息；在旅游时或者出差时，员工想要访问公司的内部网络。

企业会时常遇见这些问题，都是想ISP租用长型的线路和数字加密技术来保证该企业在网络方面的需求，但是这种网络消费方式不是每个企业都能承受的，而且在网络的扩展性方面这方法也是非常差的。

国内的信息公用网在这几年来已经得到的告诉的发展。

在网络的物理连接上，公众的共享信息平台是公开的，所以当有些企业要传递信息时需要经过公众网络，所以在这里就有很大安全性问题，就是因为出现了安全性问题，IPSEC则破壳而出成为了如今被使用最为广泛的安全传输协议。

虚拟专用网（VPN）技术是最近几年新兴出现的技术，它既可以拜托企业中繁重的维护等工作，就可以加强企业网的安全性能。

VPN技术，又称为虚拟专用网技术，就是在有公共网络的基础上在建立私有网络，传递的信息在IPSEC的加密下传入公共网络中。

虚拟专用网技术可以节省成本、提供远程互联、延展性好、方便管理和可以进行多方面控制等优点，这是目前每个企业在网络方面发展的趋势。

1.2 国内对于ipsec的研究现状1.2.1研究现状在国内对于IPSEC VPN的研究相对国外来说是比较滞后的，但是这并不代表我们不会使用该技术，总所皆知，IPSEC技术是一个对所有的加密技术的一个集合体或者说是一个总成，IPSEC总是使用当前最安全靠谱的机密技术来作为核心，对网络进行安全的防护。

在国内IPSEC 被广泛应用于VPN技术中，与VPN技术结合，保护了信息的安全。

1.2.2 国外的研究现状相对于国外来说，IPSEC被应用的更为广泛，它在任何方面都有被使用，就是因为IPSEC技术是与时代共同进步的技术，ipsec应用范围大，尤其在国外的应用更广泛。

1.3 主要研究内容本次论文将对IPSEC VPN进行相对深入的讲解，从多方面让大家了解IPSEC技术的只是，主要会从IPSEC的基本原理，以及IPSEC框架，不同的IPSEC应用场合等方面来介绍IPSEC着项技术。

2.相关技术分析2.1VPN概述随着时代的发展以及企业规模的发展壮大，网络负担也不断的加强，这时，有些企业考虑到成本问题，相对的就产生了vpn技术。

VPN（virtual private network）即虚拟专用网络，他可以实现以私网连接到公网的要求，因为成本比较低，所以被很多中小型企业采用。

一般企业使用的vpn有两种，ssl vpn和 ipsec vpn。

这两种方法同时又有两种的连接方式：1、access-vpn 访问远程的用户2、site-to site 点到点之间的通信2.2 IPSec VPN概述2.2.1 IPSec协议简介IPSec协议，是用来维护三层的安全问题。

因为大部分的网络信息都要经过IP这一层，相当于说，网络中的几乎所有的信息都是通过TCP/IP来传输的。

关于ipsec的提出是在1992年。

那时ipsec技术不太成熟，经过一段时间的不断研磨，在1998年的时候对ipsec进行了初步使用。

预计在将来，ipsec技术会不断的发展，乃至最后的成熟。

2.2.2 IPSec VPN在以往的网络架构中，一般都是使用GRE隧道模式对数据进行传输，其实这样的传输方式是不安全也是不可靠的，ipsec技术的出现弥补了GRE的这一缺点，它可以实现数据的端到端的数据加密型传输，保证了数据的安全性。

IPSEC有两种封装协议分别是AH和ESP。

IPSec的优势有：（1）数据机密性：当公司的数据在互联网上传输的时，都希望自己公司的数据是以密文的方式传输出去的，但是，在互联网上的时候数据有时是密文有时是明文，像这种不同的情况就应该用不同的方案来解决。