Этот процесс (включающий инкапсуляцию и передачу пакетов) и есть туннелирование. Логический путь передвижения инкапсулированных пакетов в транзитной сети называется туннелем.
1.6 Протоколы
Протокол VPN определяет, каким образом система VPN взаимодействует с другими системами в интернете, а также уровень защищенности трафика. Если рассматриваемая организация использует VPN только для внутреннего информационного обмена, вопрос о взаимодействии можно оставить без внимания. Однако если организация использует VPN для соединения с другими организациями, собственные протоколы использовать, скорее всего, не удастся. В разговоре об алгоритме шифрования было упомянуто, что внешние окружающие факторы могут оказывать большее влияние на безопасность системы, чем алгоритм шифрования. Протокол VPN оказывает влияние на общий уровень безопасности системы. Причиной этому является тот факт, что протокол VPN используется для обмена ключами шифрования между двумя конечными узлами. Если этот обмен не защищен, злоумышленник может перехватить ключи и затем расшифровать трафик, сведя на нет все преимущества VPN.
Для того чтобы была возможность создания VPN на базе оборудования и программного обеспечения от различных производителей необходим некоторый стандартный механизм. Таким механизмом построения VPN является протокол Internet Protocol Security (IPSec). IPSec описывает все стандартные методы VPN. Этот протокол определяет методы идентификации при инициализации туннеля, методы шифрования, используемые конечными точками туннеля и механизмы обмена и управления ключами шифрования между этими точками. Из недостатков этого протокола можно отметить то, что он ориентирован на IP.
Другими протоколами построения VPN являются протоколы PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol), разработанный компаниями Ascend Communications и 3Com, L2F (Layer-2 Forwarding) - компании Cisco Systems и L2TP (Layer-2 Tunneling Protocol), объединивший оба вышеназванных протокола. Однако эти протоколы, в отличие от IPSec, не являются полнофункциональными (например, PPTP не определяет метод шифрования)
Говоря об IPSec, нельзя забывать о протоколе IKE (Internet Key Exchange), позволяющем обеспечить передачу информации по туннелю, исключая вмешательство извне. Этот протокол решает задачи безопасного управления и обмена криптографическими ключами между удаленными устройствами, в то время, как IPSec кодирует и подписывает пакеты. IKE автоматизирует процесс передачи ключей, используя механизм шифрования открытым ключом, для установления безопасного соединения. Помимо этого, IKE позволяет производить изменение ключа для уже установленного соединения, что значительно повышает конфиденциальность передаваемой информации.
Инкапсуляция - обеспечивает мультиплексирование нескольких транспортных протоколов по одному каналу;
Протокол LCP - PPP задает гибкий LCP для установки, настройки и проверки канала связи. LCP обеспечивает согласование формата инкапсуляции, размера пакета, параметры установки и разрыва соединения, а также параметры аутентификации. В качестве протоколов аутентификации могут использоваться PAP, CHAP и др.;
Протоколы управления сетью - предоставляют специфические конфигурационные параметры для соответствующих транспортных протоколов. Например, IPCP протокол управления IP.
Для формирования туннелей VPN используются протоколы PPTP, L2TP, IPsec, IP-IP.
Протокол PPTP - позволяет инкапсулировать IP-, IPX- и NetBEUI-трафик в заголовки IP для передачи по IP-сети, например Internet.
Протокол L2TP - позволяет шифровать и передавать IP-трафик с использованием любых протоколов, поддерживающих режим “точка-точка” доставки дейтаграмм. Например, к ним относятся протокол IP, ретрансляция кадров и асинхронный режим передачи (АТМ).
Протокол IPsec - позволяет шифровать и инкапсулировать полезную информацию протокола IP в заголовки IP для передачи по IP-сетям.
Протокол IP-IP - IP-дейтаграмма инкапсулируется с помощью дополнительного заголовка IP. Главное назначение IP-IP - туннелирование многоадресного трафика в частях сети, не поддерживающих многоадресную маршрутизацию.
Для технической реализации VPN, кроме стандартного сетевого оборудования, понадобится шлюз VPN, выполняющий все функции по формированию туннелей, защите информации, контролю трафика, а нередко и функции централизованного управления.
На сегодняшний день VPN - это экономичное, надежное и общедоступное решение организации удаленного доступа. Каким бы ни было расстояние, VPN обеспечит соединение с любой точкой мира и сохранность передачи самых важных данных.
Виртуальные частные сети имеют несколько преимуществ над традиционными частными сетями. Главные из них - экономичность, гибкость и удобство использования.
Экономичность. С помощью VPN-сетей предприятиям удается хотя бы частично ограничить рост числа модемов, серверов доступа, коммутируемых линий и других технических средств, которые организации вынуждены внедрять, чтобы обеспечить удаленным пользователям доступ к своим корпоративным сетям. Кроме того, виртуальные частные сети дают возможность удаленным пользователям обращаться к сетевым ресурсам компании не по дорогим арендованным линиям, а через местную телефонную связь.
Особенно выгодны виртуальные частные сети в тех случаях, когда пользователи удалены на большие расстояния и поэтому арендованные линии обходятся очень дорого, а также когда таких пользователей много, в связи с чем и им требуется большое количество арендованных линий. Однако эти преимущества могут сойти на нет, если объем трафика в VPN-сети настолько велик, что система не успевает зашифровывать и расшифровывать пакеты данных. Чтобы избежать возникновения таких узких мест, предприятие вынуждено покупать дополнительное оборудование.
Кроме того, из-за относительной новизны технологии VPN и сложности используемых средств безопасности системный администратор для виртуальной сети обходится дороже, чем для традиционной.
Исследовательская компания Forrester Research опубликовала следующие данные, характеризующие преимущество применения VPN поверх Internet (из расчета 1000 пользователей) по сравнению с созданием центра удаленного доступа (Remote Access Service).
Таблица 1
Преимущество применения VPN поверх Internet
| Статья затрат | Удаленный доступ (в млн. долл.) | VPN(в млн. долл.) |
| Оплата услуг провайдера связи | 1,08 | 0,54 |
| Расходы на эксплуатацию | 0,3 | 0,3 |
| Капиталовложения | 0,1 | 0,02 |
| Прочие расходы | 0,02 | 0,03 |
| Всего | 1,5 | 0,89 |
Из таблицы можно видеть, что использование VPN позволяет снизить многие статьи затрат, включая закупку коммуникационного оборудования, оплату услуг Internet-провайдера и т.д. Эти, а также другие исследования, позволили Международной Ассоциации Компьютерной Безопасности (International Computer Security Association, ICSA) причислить технологию VPN к десятке самых известных технологий, которые будут в первую очередь применяться многими компаниями. Это подтверждает и компания Gartner Group, которая в одном из своих отчетов предсказала, что средства построения VPN будут применяться в 2002 г. в 90% компаний. Именно с этим связан прогноз рынка средств VPN, который исчисляется 11,94 миллиардами долларов в 2002 году и 18,77 миллиардами в 2004 году (по данным Frost & Sullivan).
Гибкость и удобство. Эти достоинства виртуальных частных сетей объясняются тем, что в отличие от традиционных такие сети могут обеспечить удаленный доступ к ресурсам компании любому уполномоченному пользователю, имеющему связь с Internet. Благодаря этому VPN-сети позволяют партнерам легко получить доступ к сетевым ресурсам предприятия через Internet, что способствует укреплению альянсов и повышению конкурентоспособности. Этого трудно достичь с помощью традиционных частных сетей, так как предприятия, желающие совместно использовать сетевые ресурсы, часто имеют несовместимые системы. Особенно остро эта проблема возникает, когда большое число организаций, таких как крупное предприятие розничной торговли и его поставщики, хотят работать вместе через сеть.
1.8 Недостатки VPN
Проблемы защиты данных, недостаток надежности и производительности, а также отсутствие открытых стандартов затрудняют широкое распространение виртуальных частных сетей.
Защита. Для большинства технологий Internet вопросы обеспечения безопасности при передаче данных являются ключевыми. И виртуальные частные сети не исключение. Для них главные проблемы заключаются в аутентификации пользователей с помощью паролей и защите зашифрованного VPN-канала (тоннеля). Кроме того, сетевые администраторы должны тщательно выбирать методы, которые помогают пользователям получать доступ к виртуальным частным сетям.
Эти проблемы заставили некоторых потенциальных пользователей усомниться в том, что степень защиты данных будет удовлетворительной, если виртуальной частной сетью управляет провайдер услуг Internet. Чтобы успокоить недоверчивых пользователей, провайдеры поддерживают широкий набор различных схем шифрования и аутентификации. Например, фирма Aventail, выпускающая ПО для виртуальных частных сетей, предлагает пакет программ для аутентификации клиентов и шифрования на уровне сеанса. Компания VPNet Technologies поставляет оборудование, устанавливаемое между маршрутизатором и глобальной сетью, которое выполняет шифрование, аутентификацию и сжатие данных.
Большинство поставщиков используют методы шифрования с 56-разрядным ключом, соответствующие стандарту DES. По их мнению, такая длина ключа обеспечивает достаточно высокий уровень безопасности. Однако многие эксперты и аналитики полагают, что 56-разрядный ключ недостаточно надежен. Некоторые поставщики продуктов для виртуальных частных сетей предлагают шифрование со 112-разрядным ключом. Тем не менее следует помнить, что увеличение длины ключа снижает производительность, так как чем сложнее алгоритм шифрования, тем более интенсивной вычислительной обработки он требует.