Инструкции 

Vpn виртуальная частная сеть. Построение безопасных сетей на основе VPN. Что такое vpn в айфоне

VPN (Virtual Private Network) – это виртуальная частная сеть.

Если говорить общедоступным языком, VPN — это абсолютно защищенный канал, который соединяет ваше устройство с выходом в Интернет с любым другим в мировой сети. Если еще проще, то можно это представить более образно: без подключения к VPN-сервису ваш компьютер (ноутбук, телефон, телевизор или любое другое устройство) при выходе в сеть подобен частному дому не огороженному забором. В любой момент каждый может намеренно или случайно поломать деревья, потоптать грядки на вашем огороде. С использованием VPN ваш дом превращается в неприступную крепость, нарушить защиту которой будет просто невозможно.

Как это работает?

Принцип работы VPN простой и «прозрачный» для конечного пользователя. В момент вашего выхода в сеть, между вашим устройством и остальным Интернетом создается виртуальный «туннель», блокирующий любые попытки извне проникнуть внутрь. Для вас работа VPN остается абсолютно «прозрачной» и незаметной. Ваша личная, деловая переписка, разговоры по Скайпу или телефону никоим образом не смогут быть перехвачены или подслушаны. Все ваши данные шифруются по особому алгоритму шифрования, взломать который практически невозможно.

Помимо защиты от вторжения извне VPN предоставляет возможность виртуально на время побывать в любой стране мира и использовать сетевые ресурсы этих стран, просматривать телевизионные каналы, которые до этого были недоступны. VPN заменит ваш IP-адрес на любой другой. Для этого вам достаточно будет выбрать страну из предлагаемого списка, например Нидерланды и все сайты и сервисы, на которые вы будете заходить, будут автоматически «думать», что вы находитесь именно в этой стране.

Почему не анонимайзер или прокси?

Возникает вопрос: а почему бы просто не использовать какой-нибудь анонимайзер или прокси-сервер в сети, ведь они тоже подменяют IP-адрес? Да все очень просто – ни один из вышеупомянутых сервисов не дает защиты, вы по-прежнему остаетесь «видны» для злоумышленников, а значит и все те данные, которыми вы обмениваетесь в Интернете. И, вдобавок работа с прокси-серверами требует от вас определенного умения выставлять точные настройки. VPN действует по следующему принципу: «Подключился и работай», никаких дополнительных настроек он не требует. Весь процесс подключения занимает пару минут и очень прост.

О бесплатных VPN

При выборе следует помнить о том, что у бесплатных VPN почти всегда существуют ограничения по объему трафика и скорости передачи данных. Значит может сложиться такая ситуация когда вы просто не сможете продолжать пользоваться бесплатным VPN. Не стоит забывать о том, что бесплатные VPN далеко не всегда отличаются стабильностью и часто бывают перегружены. Даже, если у вас лимит не превышен, передача данных может затянуться на большой промежуток времени из-за высокой загруженности сервера VPN. Платные сервисы VPN отличает большая пропускная способность, отсутствие ограничений, как по трафику, так и по скорости, а уровень безопасности выше, чем у бесплатных.

С чего начать?

Большинство VPN сервисов предоставляют возможность бесплатно протестировать качество в течении небольшого периода. Срок тестирования может быть от нескольких часов до нескольких дней. Во время тестирования Вы, как правило, получаете полноценный доступ ко всем функциональным возможностям VPN сервиса. Наш сервис дает возможность найти такие VPN сервисы по ссылке:

Интернет все чаще используется в качестве средства коммуникации между компьютерами, поскольку он предлагает эффективную и недорогую связь. Однако Интернет является сетью общего пользования и для того чтобы обеспечивать безопасную коммуникацию через него необходим некий механизм, удовлетворяющий как минимум следующим задачам:

    конфиденциальность информации;

    целостность данных;

    доступность информации;

Этим требованиям удовлетворяет механизм, названный VPN (Virtual Private Network – виртуальная частная сеть) – обобщённое название технологий, позволяющих обеспечить одно или несколько сетевых соединений (логическую сеть) поверх другой сети (например, Интернет) с использованием средств криптографии (шифрования, аутентификации, инфраструктуры открытых ключей, средств для защиты от повторов и изменений передаваемых по логической сети сообщений).

Создание VPN не требует дополнительных инвестиций и позволяет отказаться от использования выделенных линий. В зависимости от применяемых протоколов и назначения, VPN может обеспечивать соединения трёх видов: хост-хост, хост-сеть и сеть-сеть .

Для наглядности представим следующий пример: предприятие имеет несколько территориально отдаленных филиалов и "мобильных" сотрудников, работающих дома или в разъезде. Необходимо объединить всех сотрудников предприятия в единую сеть. Самый простой способ – это поставить модемы в каждом филиале и организовывать связь по мере необходимости. Такое решение, однако, не всегда удобно и выгодно – порой нужна постоянная связь и большая пропускная способность. Для этого придется либо прокладывать выделенную линию между филиалами, либо арендовать их. И то и другое довольно дорого. И здесь в качестве альтернативы при построении единой защищенной сети можно применять VPN-подключения всех филиалов фирмы через Интернет и настройку VPN-средств на хостах сети.

Рис. 6.4. VPN-соединение типа сеть-сеть

Рис. 6.5. VPN-соединение типа хост-сеть

В этом случае решаются многие проблемы – филиалы могут располагаться где угодно по всему миру.

Опасность здесь заключается в том, что, во-первых, открытая сеть доступна для атак со стороны злоумышленников всего мира. Во-вторых, по Интернету все данные передаются в открытом виде, и злоумышленники, взломав сеть, будут обладать всей информацией, передаваемой по сети. И, в-третьих, данные могут быть не только перехвачены, но и заменены в процессе передачи через сеть. Злоумышленник может, например, нарушить целостность баз данных, действуя от имени клиентов одного из доверенных филиалов.

Чтобы этого не произошло, в решениях VPN используются такие средства, как шифрование данных для обеспечения целостности и конфиденциальности, аутентификация и авторизация для проверки прав пользователя и разрешения доступа к виртуальной частной сети.

VPN-соединение всегда состоит из канала типа точка-точка, также известного под названием туннель. Туннель создаётся в незащищённой сети, в качестве которой чаще всего выступает Интернет.

Туннелирование (tunneling) или инкапсуляция (encapsulation) – это способ передачи полезной информации через промежуточную сеть. Такой информацией могут быть кадры (или пакеты) другого протокола. При инкапсуляции кадр не передается в том виде, в котором он был сгенерирован хостом-отправителем, а снабжается дополнительным заголовком, содержащим информацию о маршруте, позволяющую инкапсулированным пакетам проходить через промежуточную сеть (Интернет). На конце туннеля кадры деинкапсулируются и передаются получателю. Как правило, туннель создается двумя пограничными устройствами, размещенными в точках входа в публичную сеть. Одним из явных достоинств туннелирования является то, что данная технология позволяет зашифровать исходный пакет целиком, включая заголовок, в котором могут находиться данные, содержащие информацию, которую злоумышленники используют для взлома сети (например, IP-адреса, количество подсетей и т.д.).

Хотя VPN-туннель устанавливается между двумя точками, каждый узел может устанавливать дополнительные туннели с другими узлами. Для примера, когда трём удалённым станциям необходимо связаться с одним и тем же офисом, будет создано три отдельных VPN-туннеля к этому офису. Для всех туннелей узел на стороне офиса может быть одним и тем же. Это возможно благодаря тому, что узел может шифровать и расшифровывать данные от имени всей сети, как это показано на рисунке:

Рис. 6.6. Создание VPN-туннелей для нескольких удаленных точек

Пользователь устанавливает соединение с VPN-шлюзом, после чего пользователю открывается доступ к внутренней сети.

Внутри частной сети самого шифрования не происходит. Причина в том, что эта часть сети считается безопасной и находящейся под непосредственным контролем в противоположность Интернету. Это справедливо и при соединении офисов с помощью VPN-шлюзов. Таким образом, гарантируется шифрование только той информации, которая передаётся по небезопасному каналу между офисами.

Существует множество различных решений для построения виртуальных частных сетей. Наиболее известные и широко используемые протоколы – это:

    PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol) – этот протокол стал достаточно популярен благодаря его включению в операционные системы фирмы Microsoft.

    L2TP (Layer-2 Tunneling Protocol) – сочетает в себе протокол L2F (Layer 2 Forwarding) и протокол PPTP. Как правило, используется в паре с IPSec.

    IPSec(Internet Protocol Security) – официальный Интернет-стандарт, разработан сообществом IETF (Internet Engineering Task Force).

Перечисленные протоколы поддерживаются устройствами D-Link.

Протокол PPTP, в первую очередь, предназначен для виртуальных частных сетей, основанных на коммутируемых соединениях. Протокол позволяет организовать удаленный доступ, благодаря чему пользователи могут устанавливать коммутируемые соединения с Интернет-провайдерами и создавать защищенный туннель к своим корпоративным сетям. В отличие от IPSec, протокол PPTP изначально не предназначался для организации туннелей между локальными сетями. PPTP расширяет возможности PPP – протокола, расположенного на канальном уровне, который первоначально был разработан для инкапсуляции данных и их доставки по соединениям типа точка-точка.

Протокол PPTP позволяет создавать защищенные каналы для обмена данными по различным протоколам – IP, IPX, NetBEUI и др. Данные этих протоколов упаковываются в кадры PPP, инкапсулируются с помощью протокола PPTP в пакеты протокола IP. Далее они переносятся с помощью IP в зашифрованном виде через любую сеть TCP/IP. Принимающий узел извлекает из пакетов IP кадры PPP, а затем обрабатывает их стандартным способом, т.е. извлекает из кадра PPP пакет IP, IPX или NetBEUI и отправляет его по локальной сети. Таким образом, протокол PPTP создает соединение точка-точка в сети и по созданному защищенному каналу передает данные. Основное преимущество таких инкапсулирующих протоколов, как PPTP – это их многопротокольность. Т.е. защита данных на канальном уровне является прозрачной для протоколов сетевого и прикладного уровней. Поэтому, внутри сети в качестве транспорта можно использовать как протокол IP (как в случае VPN, основанного на IPSec), так и любой другой протокол.

В настоящее время за счет легкости реализации протокол PPTP широко используется как для получения надежного защищенного доступа к корпоративной сети, так и для доступа к сетям Интернет-провайдеров, когда клиенту требуется установить PPTP-соединение с Интернет-провайдером для получения доступа в Интернет.

Метод шифрования, применяемый в PPTP, специфицируется на уровне PPP. Обычно в качестве клиента PPP выступает настольный компьютер с операционной системой Microsoft, а в качестве протокола шифрования используется протокол Microsoft Point-to-Point Encryption (MPPE). Данный протокол основывается на стандарте RSA RC4 и поддерживает 40- или 128-разрядное шифрование. Для многих приложений такого уровня шифрования использование данного алгоритма вполне достаточно, хотя он и считается менее надежным, нежели ряд других алгоритмов шифрования, предлагаемых IPSec, в частности, 168-разрядный Triple-Data Encryption Standard (3DES).

Как происходит установление соединения PPTP ?

PPTP инкапсулирует пакеты IP для передачи по IP-сети. Клиенты PPTP создают управляющее туннелем соединение, которое обеспечивает работоспособность канала. Этот процесс выполняется на транспортном уровне модели OSI. После создания туннеля компьютер-клиент и сервер начинают обмен служебными пакетами.

В дополнение к управляющему соединению PPTP создается соединение для пересылки данных по туннелю. Инкапсуляция данных перед отправкой в туннель включает два этапа. Сначала создается информационная часть PPP-кадра. Данные проходят сверху вниз, от прикладного уровня OSI до канального. Затем полученные данные отправляются вверх по модели OSI и инкапсулируются протоколами верхних уровней.

Данные с канального уровня достигают транспортного уровня. Однако информация не может быть отправлена по назначению, так как за это отвечает канальный уровень OSI. Поэтому PPTP шифрует поле полезной нагрузки пакета и берет на себя функции второго уровня, обычно принадлежащие PPP, т. е. добавляет к PPTP-пакету PPP-заголовок (header) и окончание (trailer). На этом создание кадра канального уровня заканчивается. Далее, PPTP инкапсулирует PPP-кадр в пакет Generic Routing Encapsulation (GRE), который принадлежит сетевому уровню. GRE инкапсулирует протоколы сетевого уровня, например IP, IPX, чтобы обеспечить возможность их передачи по IP-сетям. Однако применение только GRE-протокола не обеспечит установление сессии и безопасность данных. Для этого используется способность PPTP создавать соединение для управления туннелем. Применение GRE в качестве метода инкапсуляции ограничивает поле действия PPTP только сетями IP.

После того как кадр PPP был инкапсулирован в кадр с заголовком GRE, выполняется инкапсуляция в кадр с IP-заголовком. IP-заголовок содержит адреса отправителя и получателя пакета. В заключение PPTP добавляет PPP заголовок и окончание.

На рис. 6.7 показана структура данных для пересылки по туннелю PPTP:

Рис. 6.7. Структура данных для пересылки по туннелю PPTP

Для организации VPN на основе PPTP не требуется больших затрат и сложных настроек: достаточно установить в центральном офисе сервер PPTP (решения PPTP существуют как для Windows, так и для Linux платформ), а на клиентских компьютерах выполнить необходимые настройки. Если же нужно объединить несколько филиалов, то вместо настройки PPTP на всех клиентских станциях лучше воспользоваться Интернет-маршрутизатором или межсетевым экраном с поддержкой PPTP: настройки осуществляются только на пограничном маршрутизаторе (межсетевом экране), подключенном к Интернету, для пользователей все абсолютно прозрачно. Примером таких устройств могут служить многофункциональные Интернет-маршрутизаторы серии DIR/DSR и межсетевые экраны серии DFL.

GRE -туннели

Generic Routing Encapsulation (GRE) – протокол инкапсуляции сетевых пакетов, обеспечивающий туннелирование трафика через сети без шифрования. Примеры использования GRE:

    передача трафика (в том числе широковещательного) через оборудование, не поддерживающее определенный протокол;

    туннелирование IPv6-трафика через сеть IPv4;

    передача данных через публичные сети для реализации защищенного VPN-соединения.

Рис. 6.8. Пример работы GRE-туннеля

Между двумя маршрутизаторами A и B ( рис. 6.8 ) находится несколько маршрутизаторов, GRE-туннель позволяет обеспечить соединение между локальными сетями 192.168.1.0/24 и 192.168.3.0/24 так, как если бы маршрутизаторы A и B были подключены напрямую.

L 2 TP

Протокол L2TP появился в результате объединения протоколов PPTP и L2F. Главное достоинство протокола L2TP в том, что он позволяет создавать туннель не только в сетях IP, но и в сетях ATM, X.25 и Frame relay. L2TP применяет в качестве транспорта протокол UDP и использует одинаковый формат сообщений как для управления туннелем, так и для пересылки данных.

Как и в случае с PPTP, L2TP начинает сборку пакета для передачи в туннель с того, что к полю информационных данных PPP добавляется сначала заголовок PPP, затем заголовок L2TP. Полученный таким образом пакет инкапсулируется UDP. В зависимости от выбранного типа политики безопасности IPSec, L2TP может шифровать UDP-сообщения и добавлять к ним заголовок и окончание Encapsulating Security Payload (ESP), а также окончание IPSec Authentication (см. в разделе "L2TP over IPSec"). Затем производится инкапсуляция в IP. Добавляется IP-заголовок, содержащий адреса отправителя и получателя. В завершение L2TP выполняет вторую PPP-инкапсуляцию для подготовки данных к передаче. На рис. 6.9 показана структура данных для пересылки по туннелю L2TP.

Рис. 6.9. Структура данных для пересылки по туннелю L2TP

Компьютер-получатель принимает данные, обрабатывает заголовок и окончание PPP, убирает заголовок IP. При помощи IPSec Authentication проводится аутентификация информационного поля IP, а ESP-заголовок IPSec помогает расшифровать пакет.

Далее компьютер обрабатывает заголовок UDP и использует заголовок L2TP для идентификации туннеля. Пакет PPP теперь содержит только полезные данные, которые обрабатываются или пересылаются указанному получателю.

IPsec (сокращение от IP Security) – набор протоколов для обеспечения защиты данных, передаваемых по межсетевому протоколу IP, позволяет осуществлять подтверждение подлинности и/или шифрование IP-пакетов. IPsec также включает в себя протоколы для защищённого обмена ключами в сети Интернет.

Безопасность IPSec достигается за счёт дополнительных протоколов, добавляющих к IP-пакету собственные заголовки – инкапсуляции. Т.к. IPSec – стандарт Интернет, то для него существуют документы RFC:

    RFC 2401 (Security Architecture for the Internet Protocol) – архитектура защиты для протокола IP.

    RFC 2402 (IP Authentication header) – аутентификационный заголовок IP.

    RFC 2404 (The Use of HMAC-SHA-1-96 within ESP and AH) – использование алгоритма хэширования SHA-1 для создания аутентификационного заголовка.

    RFC 2405 (The ESP DES-CBC Cipher Algorithm With Explicit IV) – использование алгоритма шифрования DES.

    RFC 2406 (IP Encapsulating Security Payload (ESP)) – шифрование данных.

    RFC 2407 (The Internet IP Security Domain of Interpretation for ISAKMP) – область применения протокола управления ключами.

    RFC 2408 (Internet Security Association and Key Management Protocol (ISAKMP)) – управление ключами и аутентификаторами защищенных соединений.

    RFC 2409 (The Internet Key Exchange (IKE)) – обмен ключами.

    RFC 2410 (The NULL Encryption Algorithm and Its Use With IPsec) – нулевой алгоритм шифрования и его использование.

    RFC 2411 (IP Security Document Roadmap) – дальнейшее развитие стандарта.

    RFC 2412 (The OAKLEY Key Determination Protocol) – проверка аутентичности ключа.

IPsec является неотъемлемой частью Интернет-протокола IPv6 и необязательным расширением версии Интернет-протокола IPv4.

Механизм IPSec решает следующие задачи:

    аутентификацию пользователей или компьютеров при инициализации защищенного канала;

    шифрование и аутентификацию данных, передаваемых между конечными точками защищенного канала;

    автоматическое снабжение конечных точек канала секретными ключами, необходимыми для работы протоколов аутентификации и шифрования данных.

Компоненты IPSec

Протокол AH (Authentication Header) – протокол идентификации заголовка. Обеспечивает целостность путём проверки того, что ни один бит в защищаемой части пакета не был изменён во время передачи. Но использование AH может вызвать проблемы, например, при прохождении пакета через NAT устройство. NAT меняет IP-адрес пакета, чтобы разрешить доступ в Интернет с закрытого локального адреса. Т.к. пакет в таком случае изменится, то контрольная сумма AH станет неверной (для устранения этой проблемы разработан протокол NAT-Traversal (NAT-T), обеспечивающий передачу ESP через UDP и использующий в своей работе порт UDP 4500). Также стоит отметить, что AH разрабатывался только для обеспечения целостности. Он не гарантирует конфиденциальности путём шифрования содержимого пакета.

Протокол ESP (Encapsulation Security Payload) обеспечивает не только целостность и аутентификацию передаваемых данных, но еще и шифрование данных, а также защиту от ложного воспроизведения пакетов.

Протокол ESP – инкапсулирующий протокол безопасности, который обеспечивает и целостность, и конфиденциальность. В режиме транспорта ESP-заголовок находится между исходным IP-заголовком и заголовком TCP или UDP. В режиме туннеля ESP-заголовок размещается между новым IP-заголовком и полностью зашифрованным исходным IP-пакетом.

Т.к. оба протокола – AH и ESP – добавляют собственные заголовки IP, каждый из них имеет свой номер (ID) протокола, по которому можно определить, что последует за IP-заголовком. Каждый протокол, согласно IANA (Internet Assigned Numbers Authority – организация, ответственная за адресное пространство сети Интернет), имеет свой собственный номер (ID). Например, для TCP этот номер равен 6, а для UDP – 17. Поэтому, очень важно при работе через межсетевой экран настроить фильтры таким образом, чтобы пропускать пакеты с ID AH и/или ESP протокола.

Для того чтобы указать, что в заголовке IP присутствует AH, устанавливается ID протокола 51, а для ESP – номер 50.

ВНИМАНИЕ : ID протокола не то же самое, что номер порта.

Протокол IKE (Internet Key Exchange) – стандартный протокол IPsec, используемый для обеспечения безопасности взаимодействия в виртуальных частных сетях. Предназначение IKE – защищенное согласование и доставка идентифицированного материала для ассоциации безопасности (SA).

SA – это термин IPSec для обозначения соединения. Установленный SA (защищенный канал, называемый "безопасной ассоциацией" или "ассоциацией безопасности" – Security Association, SA) включает в себя разделяемый секретный ключ и набор криптографических алгоритмов.

Протокол IKE выполняет три основные задачи:

    обеспечивает средства аутентификации между двумя конечными точками VPN;

    устанавливает новые связи IPSec (создаёт пару SA);

    управляет существующими связями.

IKE использует UDP-порт с номером 500. При использовании функции NAT Traversal, как упоминалось ранее, протокол IKE использует UDP-порт с номером 4500.

Обмен данными в IKE происходит в 2 фазы. В первой фазе устанавливается ассоциация SA IKE. При этом выполняется аутентификация конечных точек канала и выбираются параметры защиты данных, такие как алгоритм шифрования, сессионный ключ и др.

Во второй фазе SA IKE используется для согласования протокола (обычно IPSec).

При настроенном VPN-туннеле для каждого используемого протокола создаётся одна пара SA. SA создаются парами, т.к. каждая SA – это однонаправленное соединение, а данные необходимо передавать в двух направлениях. Полученные пары SA хранятся на каждом узле.

Так как каждый узел способен устанавливать несколько туннелей с другими узлами, каждый SA имеет уникальный номер, позволяющий определить, к какому узлу он относится. Этот номер называется SPI (Security Parameter Index) или индекс параметра безопасности.

SA храняться в базе данных (БД) SAD (Security Association Database).

Каждый узел IPSec также имеет вторую БД – SPD (Security Policy Database) – БД политики безопасности. Она содержит настроенную политику узла. Большинство VPN-решений разрешают создание нескольких политик с комбинациями подходящих алгоритмов для каждого узла, с которым нужно установить соединение.

Гибкость IPSec состоит в том, что для каждой задачи предлагается несколько способов ее решения, и методы, выбранные для одной задачи, обычно не зависят от методов реализации других задач. Вместе с тем, рабочая группа IETF определила базовый набор поддерживаемых функций и алгоритмов, который должен быть однотипно реализован во всех продуктах, поддерживающих IPSec. Механизмы AH и ESP могут использоваться с различными схемами аутентификации и шифрования, некоторые из которых являются обязательными. Например, в IPSec определяется, что пакеты аутентифицируются либо с помощью односторонней функции MD5, либо с помощью односторонней функции SHA-1, а шифрование осуществляется с использованием алгоритма DES. Производители продуктов, в которых работает IPSec, могут добавлять другие алгоритмы аутентификации и шифрования. Например, некоторые продукты поддерживают такие алгоритмы шифрования, как 3DES, Blowfish, Cast, RC5 и др.

Для шифрования данных в IPSec может быть применен любой симметричный алгоритм шифрования, использующий секретные ключи.

Протоколы защиты передаваемого потока (AH и ESP) могут работать в двух режимах – в транспортном режиме и в режиме туннелирования . При работе в транспортном режиме IPsec работает только с информацией транспортного уровня, т.е. шифруется только поле данных пакета, содержащего протоколы TCP / UDP (заголовок IP-пакета не изменяется (не шифруется)). Транспортный режим, как правило, используется для установления соединения между хостами.

В режиме туннелирования шифруется весь IP-пакет, включая заголовок сетевого уровня. Для того чтобы его можно было передать по сети, он помещается в другой IP-пакет. По существу, это защищённый IP-туннель. Туннельный режим может использоваться для подключения удалённых компьютеров к виртуальной частной сети (схема подключения "хост-сеть") или для организации безопасной передачи данных через открытые каналы связи (например, Интернет) между шлюзами для объединения разных частей виртуальной частной сети (схема подключения "сеть-сеть").

Режимы IPsec не являются взаимоисключающими. На одном и том же узле некоторые SA могут использовать транспортный режим, а другие – туннельный.

На фазе аутентификации вычисляется контрольная сумма ICV (Integrity Check Value) пакета. При этом предполагается, что оба узла знают секретный ключ, который позволяет получателю вычислить ICV и сравнить с результатом, присланным отправителем. Если сравнение ICV прошло успешно, считается, что отправитель пакета аутентифицирован.

В режиме транспорта AH

    весь IP-пакет, за исключением некоторых полей в заголовке IP, которые могут быть изменены при передаче. Эти поля, значения которых для расчета ICV равняются 0, могут быть частью службы (Type of Service, TOS), флагами, смещением фрагмента, временем жизни (TTL), а также заголовком контрольной суммы;

    все поля в AH;

    полезные данные пакетов IP.

AH в режиме транспорта защищает IP-заголовок (за исключением полей, для которых разрешены изменения) и полезные данные в исходном IP-пакете (рисунок 3.39).

В туннельном режиме исходный пакет помещается в новый IP-пакет, и передача данных выполняется на основании заголовка нового IP-пакета.

Для туннельного режима AH при выполнении расчета в контрольную сумму ICV включаются следующие компоненты:

    все поля внешнего заголовка IP, за исключением некоторых полей в заголовке IP, которые могут быть изменены при передаче. Эти поля, значения которых для расчета ICV равняются 0, могут быть частью службы (Type of Service, TOS), флагами, смещением фрагмента, временем жизни (TTL), а также заголовком контрольной суммы;

    все поля AH;

    исходный IP-пакет.

Как видно на следующей иллюстрации, режим туннелирования AH защищает весь исходный IP-пакет за счет дополнительного внешнего заголовка, который в режиме транспорта AH не используется:

Рис. 6.10. Туннельный и транспортный режимы работы протокола АН

В режиме транспорта ESP аутентифицирует не весь пакет, а обеспечивает защиту только полезных данных IP. Заголовок ESP в режиме транспорта ESP добавляется в IP-пакет сразу после заголовка IP, а окончание ESP (ESP Trailer), соответственно, добавляется после данных.

Режим транспорта ESP шифрует следующие части пакета:

    полезные данные IP;

Алгоритм шифрования, который использует режим шифрования цепочки блоков (Cipher Block Chaining, CBC) имеет незашифрованное поле между заголовком ESP и полезной нагрузкой. Это поле называется вектором инициализации IV (Initialization Vector) для расчета CBC, которое выполняется на получателе. Так как это поле используется для начала процесса расшифровки, оно не может быть зашифрованным. Несмотря на то, что у злоумышленника есть возможность просмотра IV, он никак не сможет расшифровать зашифрованную часть пакета без ключа шифрования. Для предотвращения злоумышленниками изменения вектора инициализации, он охраняется контрольной суммой ICV. В этом случае ICV выполняет следующие расчеты:

    все поля в заголовке ESP;

    полезные данные, включая открытый текст IV;

    все поля в ESP Trailer, за исключением поля данных проверки подлинности.

Туннельный режим ESP инкапсулирует весь исходный IP-пакет в заголовок нового IP, заголовок ESP и ESP Trailer. Для того чтобы указать, что в заголовке IP присутствует ESP, устанавливается идентификатор протокола IP 50, причем исходный заголовок IP и полезные данные остаются без изменений. Как и в случае с туннельным режимом AH, внешний IP-заголовок базируется на конфигурации туннеля IPSec. В случае использования туннельного режима ESP область аутентификации IP-пакета показывает, где была поставлена подпись, удостоверяющая его целостность и подлинность, а зашифрованная часть показывает, что информация является защищенной и конфиденциальной. Исходный заголовок помещается после заголовка ESP. После того, как зашифрованная часть инкапсулируется в новый туннельный заголовок, который не зашифровывается, осуществляется передача IP-пакета. При отправке через общедоступную сеть такой пакет маршрутизируется на IP-адрес шлюза принимающей сети, а уже шлюз расшифровывает пакет и отбрасывает заголовок ESP с использованием исходного заголовка IP для последующей маршрутизации пакета на компьютер, находящийся во внутренней сети. Режим туннелирования ESP шифрует следующие части пакета:

    исходный IP-пакет;

  • Для туннельного режима ESP расчет ICV производится следующим образом:

    все поля в заголовке ESP;

    исходный IP-пакет, включая открытый текст IV;

    все поля заголовка ESP, за исключением поля данных проверки подлинности.

Рис. 6.11. Туннельный и транспортный режим протокола ESP

Рис. 6.12. Сравнение протоколов ESP и AH

Резюме по применению режимов IPSec :

    Протокол – ESP (AH).

    Режим – туннельный (транспортный).

    Способ обмена ключами – IKE (ручной).

    Режим IKE – main (aggressive).

    Ключ DH – group 5 (group 2, group 1) – номер группы для выбора динамически создаваемых ключей сеанса, длина группы.

    Аутентификация – SHA1 (SHA, MD5).

    Шифрование – DES (3DES, Blowfish, AES).

При создании политики, как правило, возможно создание упорядоченного списка алгоритмов и Diffie-Hellman групп. Diffie-Hellman (DH) – протокол шифрования, используемый для установления общих секретных ключей для IKE, IPSec и PFS (Perfect Forward Secrecy – совершенная прямая секретность). В таком случае будет использована первая позиция, совпавшая на обоих узлах. Очень важно, чтобы всё в политике безопасности позволяло добиться этого совпадения. Если за исключением одной части политики всё остальное совпадает, узлы всё равно не смогут установить VPN-соединение. При настройке VPN-туннеля между различными системами нужно выяснить, какие алгоритмы поддерживаются каждой стороной, чтобы была возможность выбора наиболее безопасной политики из всех возможных.

Основные настройки, которые включает в себя политика безопасности:

    Симметричные алгоритмы для шифрования/дешифрования данных.

    Криптографические контрольные суммы для проверки целостности данных.

    Способ идентификации узла. Самые распространенные способы – это предустановленные ключи (pre-shared secrets) или СА-сертификаты.

    Использовать ли режим туннеля или режим транспорта.

    Какую использовать группу Diffie-Hellman (DH group 1 (768-bit); DH group 2 (1024-bit); DH group 5 (1536-bit)).

    Использовать ли AH, ESP, или оба вместе.

    Использовать ли PFS.

Ограничением IPSec является то, что он поддерживает только передачу данных на уровне протокола IP.

Существуют две основные схемы применения IPSec, отличающиеся ролью узлов, образующих защищенный канал.

В первой схеме защищенный канал образуется между конечными хостами сети. В этой схеме протокол IPSec защищает тот узел, на котором выполняется:

Рис. 6.13. Создание защищенного канала между двумя конечными точками

Во второй схеме защищенный канал устанавливается между двумя шлюзами безопасности. Эти шлюзы принимают данные от конечных хостов, подключенных к сетям, расположенным за шлюзами. Конечные хосты в этом случае не поддерживают протокол IPSec, трафик, направляемый в публичную сеть, проходит через шлюз безопасности, который выполняет защиту от своего имени.

Рис. 6.14. Создание защищенного канала между двумя шлюзами

Для хостов, поддерживающих IPSec, возможно использование как транспортного, так и туннельного режимов. Для шлюзов разрешается использование только туннельного режима.

Установка и поддержка VPN

Как упоминалось выше, установка и поддержка VPN-туннеля выполняется в два этапа. На первом этапе (фазе) два узла договариваются о методе идентификации, алгоритме шифрования, хэш-алгоритме и группе Diffie-Hellman. Они также идентифицируют друг друга. Всё это может пройти в результате обмена тремя нешифрованными сообщениями (т.н. агрессивный режим, Aggressive mode ) или шестью сообщениями, с обменом зашифрованной информацией об идентификации (стандартный режим, Main mode ).

В режиме Main Mode обеспечивается возможность согласований всех параметров конфигурации устройств отправителя и получателя, в то время как в режиме Aggressive Mode такой возможности нет, и некоторые параметры (группа Diffie-Hellman, алгоритмы шифрования и аутентификации, PFS) должны быть заранее одинаково настроены на каждом устройстве. Однако, в данном режиме меньше и число обменов, и число пересылаемых при этом пакетов, в результате чего требуется меньше времени для установки сеанса IPSec.

Рис. 6.15. Обмен сообщениями в стандартном (а) и агрессивном (б) режимах

Предполагая, что операция завершилась успешно, создаётся SA первой фазы – Phase 1 SA (также называемый IKE SA ) и процесс переходит ко второй фазе.

На втором этапе генерируются данные ключей, узлы договариваются об используемой политике. Этот режим, также называемый быстрым режимом (Quick mode), отличается от первой фазы тем, что может установиться только после первого этапа, когда все пакеты второй фазы шифруются. Правильное завершение второй фазы приводит к появлению Phase 2 SA или IPSec SA и на этом установка туннеля считается завершённой.

Сначала на узел прибывает пакет с адресом назначения в другой сети, и узел инициирует первую фазу с тем узлом, который отвечает за другую сеть. Допустим, туннель между узлами был успешно установлен и ожидает пакеты. Однако узлам необходимо переидентифицировать друг друга и сравнить политику по прошествие определённого периода времени. Этот период называется время жизни Phase One или IKE SA lifetime.

Узлы также должны сменить ключ для шифрования данных через отрезок времени, который называется временем жизни Phase Two или IPSec SA lifetime.

Phase Two lifetime короче, чем у первой фазы, т.к. ключ необходимо менять чаще. Нужно задать одинаковые параметры времени жизни для обоих узлов. Если не выполнить этого, то возможен вариант, когда изначально туннель будет установлен успешно, но по истечении первого несогласованного промежутка времени жизни связь прервётся. Проблемы могут возникнуть и в том случае, когда время жизни первой фазы меньше аналогичного параметра второй фазы. Если настроенный ранее туннель прекращает работу, то первое, что нуждается в проверке – это время жизни на обоих узлах.

Еще следует отметить, что при смене политики на одном из узлов изменения вступят в силу только при следующем наступлении первой фазы. Чтобы изменения вступили в силу немедленно, надо убрать SA для этого туннеля из базы данных SAD. Это вызовет пересмотр соглашения между узлами с новыми настройками политики безопасности.

Иногда при настройке IPSec-туннеля между оборудованием разных производителей возникают затруднения, связанные с согласованием параметров при установлении первой фазы. Следует обратить внимание на такой параметр, как Local ID – это уникальный идентификатор конечной точки туннеля (отправителя и получателя). Особенно это важно при создании нескольких туннелей и использовании протокола NAT Traversal.

Dead Peer Detection

В процессе работы VPN, при отсутствии трафика между конечными точками туннеля, или при изменении исходных данных удалённого узла (например, смена динамически назначенного IP-адреса), может возникнуть ситуация, когда туннель по сути таковым уже не является, становясь как бы туннелем-призраком. Для того чтобы поддерживать постоянную готовность к обмену данными в созданном IPSec-туннеле, механизм IKE (описанный в RFC 3706) позволяет контролировать наличие трафика от удалённого узла туннеля, и в случае его отсутствия на протяжении установленного времени, посылается hello- сообщение (в межсетевых экранах D-Link посылается сообщение "DPD-R-U-THERE"). При отсутствии ответа на это сообщение в течение определённого времени, в межсетевых экранах D-Link заданного настройками "DPD Expire Time", туннель демонтируется. Межсетевые экраны D-Link после этого, используя настройки "DPD Keep Time" ( рис. 6.18 ), автоматически пытаются восстановить туннель.

Протокол NAT Traversal

IPsec-трафик может маршрутизироваться по тем же правилам, что и остальные IP-протоколы, но так как маршрутизатор не всегда может извлечь информацию, характерную для протоколов транспортного уровня, то прохождение IPsec через NAT-шлюзы невозможно. Как упоминалось ранее, для решения этой проблемы IETF определила способ инкапсуляции ESP в UDP, получивший название NAT-T (NAT Traversal).

Протокол NAT Traversal инкапсулирует трафик IPSec и одновременно создает пакеты UDP, которые NAT корректно пересылает. Для этого NAT-T помещает дополнительный заголовок UDP перед пакетом IPSec, чтобы он во всей сети обрабатывался как обычный пакет UDP и хост получателя не проводил никаких проверок целостности. После поступления пакета по месту назначения заголовок UDP удаляется, и пакет данных продолжает свой дальнейший путь как инкапсулированный пакет IPSec. Таким образом, с помощью механизма NAT-T возможно установление связи между клиентами IPSec в защищённых сетях и общедоступными хостами IPSec через межсетевые экраны.

При настройке межсетевых экранов D-Link в устройстве-получателе нужно отметить два пункта:

    в полях Remote Network и Remote Endpoint указать сеть и IP-адрес удаленного устройства-отправителя. Необходимо разрешить преобразование IP-адреса инициатора (отправителя) с помощью технологии NAT (рисунок 3.48).

    при использовании общих ключей с несколькими туннелями, подключенными к одному удаленному межсетевому экрану, которые были преобразованы с помощью NAT в один и тот же адрес, важно убедиться в том, что Local ID является уникальным для каждого туннеля.

Local ID может быть одним из:

    Auto – в качестве локального идентификатора используется IP-адрес интерфейса исходящего трафика.

    IP – IP-адрес WAN-порта удаленного межсетевого экрана

    DNS – DNS-адрес

    Чтобы понять, что такое VPN, достаточно расшифровать и перевести эту аббревиатуру. Под нею понимают «виртуальную частную сеть», объединяющую отдельные компьютеры или локальные сети с целью обеспечения секретности и защищенности передаваемой информации. Эта технология предполагает установку соединения с особым сервером на базе сети общего доступа при помощи специальных программ. В результате этого в существующем соединении появляется канал, надежно защищенный современными алгоритмами шифрования. Иными словами, VPN - это соединение по схеме «точка-точка» внутри незащищенной сети или над нею, которое представляет собой защищенный туннель для обмена информацией между пользователями и сервером.

    Фундаментальные свойства VPN

    Понимание того, что такое VPN, будет неполным без уяснения его ключевых свойств: шифрования, аутентификации и контроля доступа. Именно эти три критерия отличают VPN от обыкновенной корпоративной сети, функционирующей на базе общедоступных соединений. Воплощение в жизнь приведенных свойств дает возможность защищать компьютеры пользователей и серверы организаций. Информация, которая проходит по материально незащищенным каналам, становится неуязвимой к воздействию внешних факторов, исключается вероятность ее утечки и незаконного использования.

    Типология VPN

    Поняв, что такое VPN, можно переходить к рассмотрению его подвидов, которые выделяются на основе используемых протоколов:

    1. PPTP - туннельный протокол формата «точка-точка», который создает защищенный канал поверх обыкновенной сети. Соединение устанавливается с использованием двух сетевых сессий: данные передаются через PPP по протоколу GRE, соединение инициализируется и управляется через TCP (порт 1723). Его бывает тяжело наладить в мобильных и некоторых других сетях. Сегодня VPN-сеть этого типа является наименее надежной. Ее не следует использовать при работе с данными, которые не должны попасть в руки третьих лиц.
    2. L2TP - туннелирование 2-го уровня. Этот усовершенствованный протокол был разработан на основе PPTP и L2F. Благодаря шифрованию IPSec, а также объединению основного и управляющего каналов в единую сессию UDP, он является намного более безопасным.
    3. SSTP - безопасное туннелирование сокетов на базе SSL. С помощью этого протокола создаются надежные связи через HTTPS. Для функционирования протокола требуется открытый 443 порт, позволяющий налаживать связь из любой точки, даже выходящей за пределы прокси.

    Возможности VPN

    В предыдущих разделах говорилось о том, что такое VPN с технической точки зрения. Теперь следует взглянуть на эту технологию глазами пользователей и разобраться, какие конкретные преимущества она в себе несет:

    1. Безопасность. Ни одному пользователю интернета не понравится, если взломают его страницу в социальной сети или, что еще хуже, украдут пароли от банковских карточек и виртуальных кошельков. VPN эффективно защищает персональные данные. Как исходящие, так и входящие потоки информации передаются через туннель в зашифрованной форме. Даже провайдер не может получить к ним доступ. Этот пункт особенно важен для тех, кто часто подключается к сети в интернет-кафе и других точках с незащищенным Wi-Fi. Если не пользоваться VPN в подобных местах, то риску подвергнется не только передаваемая информация, но и подключенное устройство.
    2. Анонимность. VPN снимает вопросы скрытия и смены IP-адресов, потому что никогда не показывает реальный IP пользователя ресурсам, которые тот посещает. Весь поток информации проходит через защищенный сервер. Подключение через анонимные прокси не предполагает шифрования, активность пользователя не является секретом для провайдера, а IP может стать достоянием используемого ресурса. VPN в таком случае будет выдавать собственный IP за пользовательский.
    3. Неограниченный доступ. Многие сайты блокируются на уровне государств или локальных сетей: например, в офисах серьезных фирм недоступны социальные сети. Но хуже, когда на любимый сайт нельзя попасть даже из дома. VPN, подменяя IP пользователя на собственный, автоматически меняет его локацию и открывает путь ко всем заблокированным сайтам.

    Области применения VPN

    Виртуальные частные сети чаще всего применяются:

    1. Провайдерами и сисадминами компаний для обеспечения безопасного доступа в глобальную сеть. При этом для работы в пределах локальной сети и для выхода на общий уровень используются разные настройки безопасности.
    2. Администраторами для ограничения доступа к частной сети. Этот случай является классическим. При помощи VPN объединяются подразделения предприятий, а также обеспечивается возможность удаленного подключения сотрудников.
    3. Администраторами для объединения сетей различных уровней. Как правило, корпоративные сети являются многоуровневыми, и каждый следующий уровень обеспечивается повышенной защитой. VPN в данном случае обеспечивает большую надежность, чем простое объединение.

    Основные нюансы при настройке VPN

    Пользователи, которые уже знают, что такое VPN-соединение, часто задаются целью самостоятельно его настроить. Пошаговые инструкции по настройке защищенных сетей под различные операционные системы можно найти повсеместно, однако в них не всегда упоминается один важный момент. При стандартном VPN-соединении главный шлюз указывается для VPN-сети, вследствие чего интернет у пользователя пропадает или подключается через удаленную сеть. Это создает неудобства, а иногда приводит к лишним расходам на оплату двойного трафика. Чтобы избежать неприятностей, необходимо сделать следующее: в настройках сети найти свойства TCP/IPv4 и в окне дополнительных настроек убрать отметку, позволяющую применение главного шлюза в удаленной сети.

    Virtual Private Network – это виртуальная частная сеть, которая используются для обеспечения защищенного подключения внутри корпоративных соединений и доступа в интернет. Главный плюс ВПН – высокая безопасность за счет шифрования внутреннего трафика, что важно при передаче данных.

    Что такое VPN-подключение

    Многие люди, когда сталкиваются с этой аббревиатурой, спрашивают: VPN – что это и зачем нужно? Данная технология открывает возможность создать сетевое соединение поверх другого. Работает ВПН в нескольких режимах:

    • узел-сеть;
    • сеть-сеть;
    • узел-узел.

    Организация частной виртуальной сети на сетевых уровнях позволяет использовать TCP и UDP протоколы. Все данные, которые проходят через компьютеры, шифруются. Это дополнительная защита для вашего подключения. Есть множество примеров, которые объясняют, что такое VPN-соединение и зачем его нужно использовать. Ниже будет подробно освещен данный вопрос.

    Зачем нужен VPN

    Каждый провайдер способен предоставить по запросу соответствующих органов логи деятельности пользователей. Ваша интернет-компания записывает все действия, которые вы совершали в сети. Это помогает снять провайдеру любую ответственность за действия, которые проводил клиент. Существует много ситуаций, при которых нужно защитить свои данные и получить свободу, к примеру:

    1. ВПН-сервис используется для отправки конфиденциальных данных компании между филиалами. Это помогает защитить важную информацию от перехвата.
    2. Если вам необходимо обойти привязку сервиса по географической местности. К примеру, сервис «Яндекс Музыка» доступен только жителям России и жителям бывших стран СНГ. Если вы русскоязычный житель США, то послушать записи у вас не получится. VPN-сервис поможет обойти этот запрет, подменяя адрес сети на российский.
    3. Скрыть от провайдера посещение сайтов. Не каждый человек готов делиться своей деятельностью в интернете, поэтому будет защищать свои посещения при помощи ВПН.

    Как работает VPN

    Когда вы задействуете другой VPN-канал, ваш IP будет принадлежать стране, где находится данная защищенная сеть. При подключении будет создан туннель между ВПН-сервером и вашим компьютером. После этого в логах (записях) провайдера будет набор непонятных символов. Анализ данных специальной программой не даст результатов. Если не использовать эту технологию, то проток HTTP сразу же укажет, к какому сайту вы подключаетесь.

    Структура VPN

    Состоит это подключение из двух частей. Первая называется «внутренняя» сеть, можно создать несколько таких. Вторая – «внешняя», по которой происходит инкапсулированное соединение, как правило, используется интернет. Еще существует возможность подсоединиться к сети отдельного компьютера. Производится соединение пользователя к конкретному VPN через сервер доступа, подключенный одновременно к внешней и внутренней сети.

    Когда программа для VPN подключает удаленного пользователя, сервер требует прохождения двух важных процессов: сначала идентификации, затем – аутентификации. Это необходимо для получения прав пользоваться данным соединением. Если вы полностью прошли успешно эти два этапа, ваша сеть наделяется полномочиями, которые открывают возможность работы. По сути – это процесс авторизации.

    Классификация VPN

    Есть несколько видов виртуальных частных сетей. Существуют варианты по степени защищенности, способу реализации, уровню работы по модели ISO/OSI, задействованному протоколу. Можно использовать платный доступ или бесплатный VPN-сервис от Google. Исходя из степени защищенности, каналы могут быть «защищенными» или «доверительными». Последние нужны, если само по себе соединение обладает нужным уровнем защиты. Для организации первого варианта следует использовать следующие технологии:

    • PPTP;
    • OpenVPN;
    • IPSec.

    Как создать VPN-сервер

    Для всех пользователей компьютера есть способ, как подключить VPN самостоятельно. Ниже будет рассмотрен вариант на операционной системе Виндовс. Эта инструкция не предусматривает использование дополнительного ПО. Настройка проводится следующим образом:

    1. Чтобы сделать новое подключение, необходимо открыть панель просмотра сетевых доступов. Начните вбивать в поиске слова «Сетевых подключений».
    2. Нажмите на кнопку «Alt», в меню нажмите на раздел «Файл» и выберите пункт «Новое входящее подключение».
    3. Затем выставите пользователя, которому будет предоставлено соединение с этим компьютером через VPN (если у вас только одна учетная запись на ПК, то нужно создать обязательно пароль для нее). Установите птичку и нажмите «Далее».
    4. Далее будет предложено выбрать тип подключения, можно оставить галочку напротив «Интернет».
    5. Следующим шагом станет включение сетевых протоколов, которые на данном ВПН будут работать. Выставите галочки на всех пунктах, кроме второго. При желании можно установить конкретный IP, шлюзы DNS и порты в протоколе IPv4, но легче оставить автоматическое назначение.
    6. Когда кликните по кнопке «Разрешить доступ», операционка самостоятельно создаст сервер, отобразит окно с именем компьютера. Оно понадобится для соединения.
    7. На этом создание домашнего VPN-сервера завершено.

    Как настроить VPN на Андроиде

    Выше был описан способ, как создать VPN-подключение на персональном компьютере. Однако многие уже давно выполняют все действия при помощи телефона. Если не знаете, что такое VPN на Андроид, то все вышеописанные факты о данном типе подключения справедливы и для смартфона. Конфигурация современных аппаратов обеспечивает комфортное пользование интернетом на высокой скорости. В некоторых случаях (для запуска игр, открытия сайтов) используют подмену прокси или анонимайзеры, но для стабильного и быстрого подключения VPN подходит лучше.

    Если вам уже ясно, что такое VPN в телефон, то можно перейти непосредственно к созданию туннеля. Выполнить это можно на любом устройстве с поддержкой Андроид. Производится подключение следующим образом:

    1. Зайдите в раздел с настройками, нажмите на раздел «Сеть».
    2. Найдите пункт под названием «Дополнительные настройки» и перейдите на раздел «VPN». Далее нужен будет пин-код или пароль, который разблокирует возможность создания сети.
    3. Следующий шаг – добавление VPN-соединения. Укажите название в поле «Server», имя в поле «username», установите тип подключения. Тапните по кнопке «Сохранить».
    4. После этого в списке появится новое подключение, которое можете использовать для смены своего стандартного соединения.
    5. На экране появится значок, который будет указывать на наличие подключения. Если по нему тапнуть, вам будет предоставлена статистика полученных/переданных данных. Здесь же можно отключить соединение VPN.

    Видео: бесплатный VPN-сервис

    Из самого названия - виртуальная частная сеть - следует, что она каким-то образом воспроизводит свойства реальной частной сети.

    Без всяких натяжек назвать сеть частной можно только в том случае, если предприятие единолично владеет и управляет всей сетевой инфраструктурой - кабелями, кроссовым оборудованием, каналообразующей аппаратурой, коммутаторами, маршрутизаторами и другим коммуникационным оборудованием.

    Виртуальная частная сеть представляет собой своего рода «сеть в сети», то есть сервис, создающий у пользователей иллюзию существования их частной сети внутри публичной сети.

    Основными задачами технологии VPN являются обеспечение в публичной сети гарантированного качества обслуживания для потоков пользовательских данных, а также защита их от возможного НСД или разрушения.

    Виртуальной частной сетью (Virtual Private Network – VPN) называют объединение локальных сетей через открытую внешнюю среду (глобальную сеть) в единую корпоративную сеть, обеспечивающую безопасное циркулирование данных.

    Сущность технологии VPN заключается в следующем (рисунок 6.1):

    Рисунок 6.1 - СхемаVPN-сети

    На все компьютеры, имеющие выход в Интернет (вместо Интернета может быть и любая другая сеть общего пользования), устанавливается VPN-агенты, которые обрабатывают IP-пакеты, передаваемые по вычислительным сетям.

    VPN-агенты автоматически шифруют всю исходящую информацию (и соответственно расшифровывают всю входящую). Они также следят за её целостностью с помощью электронной цифровой подписи (ЭЦП) или имитовставок (криптографическая контрольная сумма, рассчитанная с использованием ключа шифрования).

    Перед отправкой IP-пакета VPN-агент действует следующим образом.

    Анализируется IP-адрес получателя пакета, в зависимости от этого адреса выбирается алгоритм защиты данного пакета. Если же в настройках VPN-агента такого получателя нет, то информация не отправляется.

    Генерирует и добавляет в пакет ЭЦП отправителя или имитовставку.

    Шифрует пакет (целиком, включая заголовок).

    Проводит инкапсуляцию, т.е. формирует новый заголовок, где указывает адрес вовсе не получателя, а его VPN-агента. Эта полезная дополнительная функция позволяет представить обмен между двумя сетями как обмен между двумя компьютерами, на которых установлены VPN-агенты. Всякая полезная для злоумышленника информация, например, внутренние IP-адреса, ему уже не доступна.

    При получении IP-пакета выполняются обратные действия.

    Заголовок содержит сведения о VPN-агенте отправителя. Если таковой не входит в список разрешённых в настройках, то информация просто отбрасывается.

    Согласно настройкам выбираются криптографические алгоритмы и ЭЦП, а также необходимые ключи, после чего пакет расшифровывается и проверяется его целостность, пакеты с нарушенной целостностью (ЭЦП не верна) также отбрасываются.

    После всех обратных преобразований пакет в его исходном виде отправляется настоящему адресату по локальной сети.

    Все перечисленные операции выполняются автоматически, работа VPN-агентов является незаметной для пользователей. VPN-агент может находиться непосредственно на защищаемом компьютере (что особенно полезно для мобильных пользователей). В этом случае он защищает обмен данными только одного компьютера, на котором он установлен.

    6.1 Понятие "туннеля" при передаче данных в сетях

    Для передачи данных VPN-агенты создают виртуальные каналы между защищаемыми локальными сетями или компьютерами (такой канал называется "туннелем", а технология его создания называется "туннелированием"). Вся информация передается по туннелю в зашифрованном виде.

    Рисунок 6.2.

    Одной из обязательных функций VPN-агентов является фильтрация пакетов. Фильтрация пакетов реализуется в соответствии с настройками VPN-агента, совокупность которых образует политику безопасности виртуальной частной сети. Для повышения защищенности виртуальных частных сетей на концах туннелей целесообразно располагать межсетевые экраны (фильтры).

    VPN-агенты выполняют роль VPN-шлюзов. VPN шлюз безопасности представляет собой сетевое устройство, подключаемое к двум сетям – глобальной и локальной и выполняющее функции шифрования и аутентификации для хостов, расположенной за ним сети. Шлюз VPN может быть реализован в виде отдельного аппаратного устройства, отдельного программного решения, а также в виде брандмауэра или маршрутизатора, дополненных функциями VPN.

    Сетевое соединение VPN шлюза безопасности представляется пользователям расположенной за ним сети как выделенная линия, хотя на самом деле представляет собой открытую сеть с коммутацией пакетов. Адрес VPN шлюза безопасности со стороны внешней сети определяет адрес входящего туннелируемого пакета. Внутренний адрес представляет собой адрес хоста позади шлюза. VPN шлюз безопасности может функционировать в составе маршрутизатора, межсетевого экрана и т.п.

    Особенностью тунелирования является то, что эта технология позволяет зашифровать исходный пакет целиком, вместе с заголовком, а не только его поле данных. Исходный пакет зашифровывают полностью вместе с заголовком, и этот зашифрованный пакет помещают в другой, внешний пакет с открытым заголовком. Для транспортировки данных по «опасной» сети используются открытые поля заголовка внешнего пакета, а при прибытии внешнего пакета в конечную точку защищённого канала из него извлекают внутренний пакет, расшифровывают и используют его заголовок для дальнейшей передачи уже в открытом виде по сети, не требующей защиты.

    Рисунок 6.3 – Организация туннеляVPN

    При этом для внешних пакетов используются адреса пограничных маршрутизаторов (VPN-шлюзов), установленных в этих двух точках, а внутренние адреса конечных узлов содержатся во внутренних пакетах в защищённом виде (рисунок 6.4).

    Рисунок 6.4 – Туннелирование пакетов

    6.2 Архитектура VPN-сетей

    По архитектуре принято выделять три основных вида VPN:

    1) VPN с удаленным доступом (Remote Access VPN)

    2) Внутрикорпоративные VPN (Intranet VPN)

    3) Межкорпоративные VPN (Extranet VPN)

    VPN с удаленным доступом

    С помощью этой схемы (рисунок 6.5) осуществляется удаленный доступ отдельно взятых сотрудников к корпоративной сети организации через общедоступную сеть. Удаленные клиенты могут работать на дому, либо, используя переносной компьютер, из любого места планеты, где есть доступ к всемирной паутине.

    Рисунок 6.5 – VPN с удалённым доступом

    6.2.2 Внутрикорпоративные VPN (рисунок 6.6)

    Рисунок 6.6 – Intranet VPN

    Здесь осуществляется связь в одну общую сеть территориально распределенных филиалов фирмы. Этот способ называется Intranet VPN . Данный способ целесообразно использовать как для обыкновенных филиалов, так и для мобильных офисов, которые будут иметь доступ к ресурсам «материнской» компании, а также без проблем обмениваться данными между собой.

    6.2.3 Межкорпоративные VPN (рисунок 6.7)

    Рисунок 6.7 – Extranet VPN

    Это так называемый Extranet VPN , когда через безопасные каналы доступа предоставляется доступ для клиентов или партнёров организации . Набирает широкое распространение в связи с популярностью электронной коммерции.

    В этом случае для удаленных клиентов (партнёров) будут очень урезаны возможности по использованию корпоративной сети, фактически они будут ограничены доступом к тем ресурсам компании, которые необходимы при работе со своими клиентами, например, сайта с коммерческими предложениями, а VPN используется в этом случае для безопасной пересылки конфиденциальных данных.

    На рисунке 6.7 кроме шлюзов VPN показаны ещё и межсетевые экраны МЭ . Межсетевые экраны (фильтры ) обеспечивают контроль передаваемого содержимого (вирусы и другие внешние атаки). МЭ – это «ограда» вокруг сети, которая препятствует проникновению сквозь неё злоумышленников, в то время как VPN – это «бронированный автомобиль», который защищает ценности при вывозе за пределы ограды. Поэтому надо использовать оба решения для обеспечения необходимого уровня защищённости информационных ресурсов. Чаще всего функции МЭ и VPN совмещают в одном и том же устройстве.