Открытая внешняя среда передачи информации включает как каналы скоростной передачи данных, в качестве которой используется сеть Интернет, так и более медленные общедоступные каналы связи, в качестве которых обычно применяются каналы телефонной сети. Эффективность виртуальной частной сети VPN определяется степенью защищенности информации, циркулирующей по открытым каналам связи. Для безопасной передачи данных через открытые сети широко используют инкапсуляцию и туннелирование. С помощью методики туннелирования пакеты данных передаются через общедоступную сеть, как по обычному двухточечному соединению. Между каждой парой «отправитель — получатель данных» устанавливается своеобразный туннель — логическое соединение, позволяющее инкапсулировать данные одного протокола в пакеты другого.
Суть туннелирования состоит в том, чтобы инкапсулировать, т. е. «упаковать», передаваемую порцию данных, вместе со служебными полями, в новый «конверт». При этом пакет протокола более низкого уровня помещается в поле данных пакета протокола более высокого или такого же уровня. Следует отметить, что туннелирование само по себе не защищает данные от НСД или искажения, но благодаря туннелированию появляется возможность полной криптографической защиты инкапсулируемых исходных пакетов. Чтобы обеспечить конфиденциальность передаваемых данных, отправитель шифрует исходные пакеты, упаковывает их во внешний пакет с новым IP-заголовком и отправляет по транзитной сети (рис. 1)
Суть туннелирования состоит в том, чтобы инкапсулировать, т. е. «упаковать», передаваемую порцию данных, вместе со служебными полями, в новый «конверт». При этом пакет протокола более низкого уровня помещается в поле данных пакета протокола более высокого или такого же уровня. Следует отметить, что туннелирование само по себе не защищает данные от НСД или искажения, но благодаря туннелированию появляется возможность полной криптографической защиты инкапсулируемых исходных пакетов. Чтобы обеспечить конфиденциальность передаваемых данных, отправитель шифрует исходные пакеты, упаковывает их во внешний пакет с новым IP-заголовком и отправляет по транзитной сети (рис. 1)
Рис. 1. Пример пакета, подготовленного для туннелирования
Особенность технологии туннелирования в том, что она позволяет зашифровывать исходный пакет целиком, вместе с заголовком, а не только его поле данных. Это важно, поскольку некоторые поля заголовка содержат информацию, которая может быть использована злоумышленником. В частности, из заголовка исходного пакета можно извлечь сведения о внутренней структуре сети — данные о количестве подсетей и узлов и их IP-адресах. Злоумышленник может использовать такую информацию при организации атак на корпоративную сеть. Исходный пакет с зашифрованным заголовком не может быть использован для организации транспортировки по сети. Поэтому для защиты исходного пакета применяют его инкапсуляцию и туннелирование. Исходный пакет зашифровывают полностью, вместе с заголовком, и затем этот зашифрованный пакет помещают в другой внешний пакет с открытым заголовком. Для транспортировки данных по открытой сети используются открытые поля заголовка внешнего пакета.
По прибытии в конечную точку защищенного канала из внешнего пакета извлекают внутренний исходный пакет, расшифровывают его и используют его восстановленный заголовок для дальнейшей передачи по внутренней сети (рис. 2).
По прибытии в конечную точку защищенного канала из внешнего пакета извлекают внутренний исходный пакет, расшифровывают его и используют его восстановленный заголовок для дальнейшей передачи по внутренней сети (рис. 2).
Рис. 2. Схема виртуального защищенного тунеля
Туннелирование может быть использовано для защиты не только конфиденциальности содержимого пакета, но и его целостности и аутентичности, при этом электронную цифровую подпись можно распространить на все поля пакета.
В дополнение к сокрытию сетевой структуры между двумя точками, туннелирование может также предотвратить возможный конфликт адресов между двумя локальными сетями. При создании локальной сети, не связанной с Internet, компания может использовать любые IP-адреса для своих сетевых устройств и компьютеров. При объединении ранее изолированных сетей эти адреса могут начать конфликтовать друг с другом и с адресами, которые уже используются в Internet. Инкапсуляция пакетов решает эту проблему, поскольку позволяет скрыть первоначальные адреса и добавить новые, уникальные в пространстве IP-адресов Internet, которые затем используются для пересылки данных по разделяемым сетям. Сюда же входит задача настройки IP-адреса и других параметров для мобильных пользователей, подключающихся к локальной сети.
Применение
Механизм туннелирования широко применяется в различных протоколах формирования защищенного канала. Обычно туннель создается только на участке открытой сети, где существует угроза нарушения конфиденциальности и целостности данных, например между точкой входа в открытый Интернет и точкой входа в корпоративную сеть. При этом для внешних пакетов используются адреса пограничных маршрутизаторов, установленных в этих двух точках, а внутренние адреса конечных узлов содержатся во внутренних исходных пакетах в защищенном виде. Следует отметить, что сам механизм туннелирования не зависит от того, с какой целью применяется туннелирование. Туннелирование может применяться не только для обеспечения конфиденциальности и целостности всей передаваемой порции данных, но и для организации перехода между сетями с разными протоколами (например, IPv4 и IPv6). Туннелирование позволяет организовать передачу пакетов одного протокола в логической среде, использующей другой протокол. В результате появляется возможность решить проблемы взаимодействия нескольких разнотипных сетей, начиная с необходимости обеспечения целостности и конфиденциальности передаваемых данных и заканчивая преодолением несоответствий внешних протоколов или схем адресации.
Реализация
Реализацию механизма туннелирования можно представить как результат работы протоколов трех типов: протокола-«пассажира», несущего протокола и протокола туннелирования. Например, в качестве протокола-«пассажира» может быть использован транспортный протокол IPX, переносящий данные в локальных сетях филиалов одного предприятия. Наиболее распространенным вариантом несущего протокола является протокол IP сети Интернет. В качестве протоколов туннелирования могут быть использованы протоколы канального уровня РРТР и L2TP, а также протокол сетевого уровня IPSec. Благодаря туннелированию становится возможным сокрытие инфраструктуры Internet от VPN-приложений.
Туннели VPN могут создаваться для различных типов конечных пользователей — либо это локальная сеть LAN (local area network) со шлюзом безопасности, либо отдельные компьютеры удаленных и мобильных пользователей. Для создания виртуальной частной сети крупного предприятия нужныVPN-шлюзы, VPN-серверы и VPN-клиенты. VPN-шлюзы целесообразно использовать для защиты локальных сетей предприятия, VPN-серверы и VPN-клиенты используют для организации защищенных соединений удаленных и мобильных пользователей с корпоративной сетью через Интернет.
В дополнение к сокрытию сетевой структуры между двумя точками, туннелирование может также предотвратить возможный конфликт адресов между двумя локальными сетями. При создании локальной сети, не связанной с Internet, компания может использовать любые IP-адреса для своих сетевых устройств и компьютеров. При объединении ранее изолированных сетей эти адреса могут начать конфликтовать друг с другом и с адресами, которые уже используются в Internet. Инкапсуляция пакетов решает эту проблему, поскольку позволяет скрыть первоначальные адреса и добавить новые, уникальные в пространстве IP-адресов Internet, которые затем используются для пересылки данных по разделяемым сетям. Сюда же входит задача настройки IP-адреса и других параметров для мобильных пользователей, подключающихся к локальной сети.
Применение
Механизм туннелирования широко применяется в различных протоколах формирования защищенного канала. Обычно туннель создается только на участке открытой сети, где существует угроза нарушения конфиденциальности и целостности данных, например между точкой входа в открытый Интернет и точкой входа в корпоративную сеть. При этом для внешних пакетов используются адреса пограничных маршрутизаторов, установленных в этих двух точках, а внутренние адреса конечных узлов содержатся во внутренних исходных пакетах в защищенном виде. Следует отметить, что сам механизм туннелирования не зависит от того, с какой целью применяется туннелирование. Туннелирование может применяться не только для обеспечения конфиденциальности и целостности всей передаваемой порции данных, но и для организации перехода между сетями с разными протоколами (например, IPv4 и IPv6). Туннелирование позволяет организовать передачу пакетов одного протокола в логической среде, использующей другой протокол. В результате появляется возможность решить проблемы взаимодействия нескольких разнотипных сетей, начиная с необходимости обеспечения целостности и конфиденциальности передаваемых данных и заканчивая преодолением несоответствий внешних протоколов или схем адресации.
Реализация
Реализацию механизма туннелирования можно представить как результат работы протоколов трех типов: протокола-«пассажира», несущего протокола и протокола туннелирования. Например, в качестве протокола-«пассажира» может быть использован транспортный протокол IPX, переносящий данные в локальных сетях филиалов одного предприятия. Наиболее распространенным вариантом несущего протокола является протокол IP сети Интернет. В качестве протоколов туннелирования могут быть использованы протоколы канального уровня РРТР и L2TP, а также протокол сетевого уровня IPSec. Благодаря туннелированию становится возможным сокрытие инфраструктуры Internet от VPN-приложений.
Туннели VPN могут создаваться для различных типов конечных пользователей — либо это локальная сеть LAN (local area network) со шлюзом безопасности, либо отдельные компьютеры удаленных и мобильных пользователей. Для создания виртуальной частной сети крупного предприятия нужныVPN-шлюзы, VPN-серверы и VPN-клиенты. VPN-шлюзы целесообразно использовать для защиты локальных сетей предприятия, VPN-серверы и VPN-клиенты используют для организации защищенных соединений удаленных и мобильных пользователей с корпоративной сетью через Интернет.
