VPN技术在高职院校校园网应用案例浅析_王文飞.pdf
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1、DOI:1019392/jcnki1671-7341202318022VPN 技术在高职院校校园网应用案例浅析王文飞滁州职业技术学院安徽滁州239000摘要:计算机网络技术的发展日新月异,高职院校的教学环境也在发生着巨大的变化,数字化校园的建设势不可挡。高职院校数据的共享越来越频繁,在此过程中校园网络建设的重要性不言而喻。本文通过对高职院校校园网络的分析,设计并实现了一个基于 IPSec VPN 技术的校园网络通信系统。IPSec VPN 技术摆脱校园网用户地理位置的限制,网络的灵活性、安全性进一步得到提高。关键词:IPSec VPN 技术;灵活性;安全性校园网在高职院校的日常工作中扮演着重要
2、的角色,各种网络化办公提升了教职工的工作效率,也大大便利了师生员工获取数字资源。先进的网络技术优化了教育资源,但是网络不是万能的,它不可能满足教职员工所有要求,局限性也逐渐呈现出来。高职院校一般都有自己的校园网,校外用户通常是没有权限访问内网资源,对于一些有多校区的高职院校来说局限性更加明显。端口映射的方式安全隐患非常高,操作也相当烦琐。鉴于此,利用IPSec VPN 技术可以很好地解决上述问题。1 VPN 概述11 VPN 简介Virtual Private Network 即 VPN,物理分布在不同网络环境的设备通过 Internet 连接而成的虚拟子网。VPN 技术采用了访问控制、完整性
3、、保密性等措施,防止信息被篡改、复制和泄露。内网和公网往往采用了不同的规则或协议,数据无法直接传输。VPN 技术是在网络两端建立专用的虚拟通道,传输内容经过封装、传输、解封装等过程,通过专用虚拟通道访问。12 VPN 技术优势VPN 技术的最大优势是无需在两个内网之间架设专线,它是将数据流传输到低成本的网络中,大大降低了网络部署的费用,降低成本。VPN 技术另外一个优势,一旦虚拟专用网建成后用户数量和类型的变化不再受到影响。传统的校园网络方案,在遇到上述问题后,可能需要加大校园网络扩充投入,甚至可能需要重新建设校园网,非常浪费网络资源。虚拟专用网在无需改变网络环境的前提下完成网络通信需求。13
4、 VPN 技术的工作原理VPN 技术是利用互联网设施传输私有信息,数据在传输的过程中必须要做加密处理,确保在互联网中未经授权的用户无法获取信息。VPN 网络就相当于在公网上形成了一条隧道,而隧道是由隧道协议形成的。采用的隧道协议主要有三种:基于第二层的 PPTP 协议和 L2TP 协议,基于第三层的 IP 安全协议 IPSec。14 IPSec VPN 技术隧道技术是实现 IPSec VPN 技术的重要前提。在网络中传输数据包时,先将数据包进行封装,再通过 PPTP 或L2TF 等隧道协议,将 Header 添加到新的数据包中,Header在新的数据包添加路由信息,将重新封装的数据包发送到互联
5、网中,封装后的数据包通过逻辑通道传输到另一个节点,通过相同隧道协议对数据包进行解封装,最后将其发送至目的地。这里的逻辑通道就是隧道。在隧道协议中,对数据包加密按照 IPSec 标准来执行,这种通过隧道连接网络就是 IPSec VPN。IPSec 将认证、加密、访问控制等多种安全技术融合在一起。IPSec 的加密和认证还需要有密钥的管理和交换功能。IPSec 加密和认证工作主要有两种模式:传输模式和隧道模式。15 IPSec 协议体系结构IETF 制定了 IPSec 的开放性安全标准。IPSec 减少了由 IP 欺骗带来的网络攻击威胁,促进了虚拟专用网的发展。IPSec 体系结构如图 1 所示。
6、图 1 IPSec 协议体系结构该体系结构定义了 IPSec 技术的工作机制。封装安全有效载荷协议(ESP)覆盖了包加密与 ESP 使用相关的常规问题;认证头(AH)包含使用 AH 进行包身份验证相关46电子信息科技风 2023 年 6 月的包格式和一般问题;加密算法说明了加密算法如何在ESP 中使用;验证算法说明了身份验证算法如何用于 AH中和 ESP 身份验证选项中;IKE 是默认的密钥自动交换协议;解释域(DOI)是相关的各部分标识符和运行参数;策略决定了两个实体之间通信情况,以及采用种方式进行通信。16 IPSec VPN 的优缺点161 IPSec VPN 的优点(1)通用性好,IP
7、Sec VPN 的客户端支持所有 IP 层协议,并且 IPSec 定义了一套用于认证、保护私有性和完整性的标准协议,从而客户端到站点、站点到站点、客户端到客户端连接使用的技术是完全相同的。(2)整合性好,IPSec VPN 整合了防火墙的功能,可预防病毒,并能进行入侵检测。IPSec 可为多个防火墙提供安全性保障。(3)透明性,IPSec 在传输层之下,对于应用程序来说是透明的。当在防火墙或路由器上运行 IPSec 时,用户无需修改系统中的软件设置。IPSec 对终端用户来说是透明的,用户无需进行安全机制的培训。162 IPSec VPN 的缺点(1)IPSec VPN 需要安装客户端软件,但
8、并不是所有客户端都能够支持 IPSec VPN 的客户端程序。(2)IPSec VPN 的连接性会受到网络地址转换或网关代理设备的影响。(3)IPSec VPN 客户端建立通信信道必须要先完成客户端配置,配置相对比较复杂。2 IPSec VPN 技术在校园网中的应用实例21 方案制订校园网中安全性是网络架构首先要考虑的因素,IPSec VPN 技术能有效保证校园网中的数据安全。IPSecVPN 技术保证数据在网络与网络、用户与网络之间架设安全的传输通道,灵活多样的方法弥补了网络中的安全漏洞。校园网与外部网络是通过防火墙进行隔离,防火墙下架设带有身份认证的服务器,在防火墙上进行地址转换,保证设备
9、在互联网中可以访问服务器,在校园网防火墙下构建一个专用网络。基于 IPSec VPN 技术的两校区访问安全网络架构拓扑图,如图 2 所示。图 2 多校区 IPSec VPN 网络拓扑22 案例具体配置配置 IPSec VPN 主要有以下几个步骤:第 1 步:配置网络可达性;第 2 步:配置感兴趣流量一般,通过 ACL 来定义;第 3 步:进入 IKE 第一阶段的协商;第 4 步:进行 IKE 第二阶段的协商;第 5 步:协商完成后,开始安全发送数据,IPSec 将保护这些会话;第 6 步:数据收发完成后,IPSec 完成隧道终结。本案例以两个校区的高职院校网络拓扑为例,配置IPSec VPN,
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