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VPN ( 虛擬私人網路 ). 虛擬私有網路. 組織和組織、組織和外部辦公室之間，都曾經利用過私人網路進行通訊。 只要透過電話公司和 ISP ，私人網路可以建立專屬的通訊線路。通訊線路是以點對點、位元傳輸的方式，在兩個端點之間實際建立專用電路，因而不會受其他流量的影響。 私人網路具有下列效益： 資訊維持在 『 固定流量範圍 』 。 遠端可以立即交換資訊。 遠端使用者就像是本地網路的使用者 。. 雖然私人網路擁有許多優點，但是成本卻是最大的致命點 － 費用非常昂貴 。
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虛擬私有網路 • 組織和組織、組織和外部辦公室之間，都曾經利用過私人網路進行通訊。 • 只要透過電話公司和ISP，私人網路可以建立專屬的通訊線路。通訊線路是以點對點、位元傳輸的方式，在兩個端點之間實際建立專用電路，因而不會受其他流量的影響。 • 私人網路具有下列效益： • 資訊維持在『固定流量範圍』。 • 遠端可以立即交換資訊。 • 遠端使用者就像是本地網路的使用者。
雖然私人網路擁有許多優點，但是成本卻是最大的致命點 － 費用非常昂貴。 • 由於網際網路使用量快速成長，許多組織都已經轉變成使用虛擬私人網路（Virtual Private Network，VPN）。 • VPN以低廉的價格，提供組織許多私人網路的優點。VPN卻替組織導入新的問題和風險。 • 若能適當地架構和建置，VPN也可以為組織帶來許多好處。
架設和建置不夠妥善時，透過VPN傳輸的資訊也可能會傳送到網際網路上。 • 本章的內容如下： • 11-1虛擬私人網路的定義 • 11-2配置用戶端VPN • 11-3配置VPN站台 • 11-4認識標準的VPN技術 • 11-5認識VPN系統的類型
11-1虛擬私人網路的定義 • 所以，需要使用某種跨越Interent的建立數據專線方法，來傳送組織的敏感資訊而且仍然能夠維護流量的機密性。 • 該如何區分每一位員工的流量？扼要的答案就是 － 使用加密機制。 • 安全層（Secure Shell，SHH）和超文字安全傳輸協定（Hypertext Transfer Protocol Secure，HTTP）就是使用加密的流量，因而沒有人可以看到封包的實際內容。 • SSH和HTTPS流量並不是VPN。
VPN的特色如下： • 加密：流量都已經加密過，所以也不怕被竊聽。 • 認證：已經確認過遠端的身份。 • 可以透過VPN傳送多種協定。 • 是一種點對點連線。 • 不論是SSH甚至是HTTPS，只要可以處理多協定就會非常近似VPN。 • 在Interent上面，VPN封包會和其他資料流混合，但因為只有連線的端點才能讀取流量，因此就像是開啟一條虛擬的私人通道。
VPN流量是屬於加密過且能防止竊聽的流量。 • 加密機制必須非常牢靠才能保證在一段時間之後，已經傳輸的機密資訊流量仍然有效。 • 第二種特色就是已經確認遠端的使用者身份。 • 此項特色或許需要中控伺服器已經事先確認過使用者的身份，或需要VPN兩個端點相互確認身份。 • 身份確認機制也可以利用政策加以管理。
VPN可以建立不同協定的處理方式，特別是處理應用層協定。 • 點對點是指 － VPN會在兩個端點之間立專屬的通道。每一個端點可能同時開啟數個VPN連接其他端點，但是每一個VPN連線都會各自使用截然不同的加密流量。 • VPN一般可以區分成『VPN用戶端』和『VPN站台』兩種類型。
11-2配置用戶端VPN • VPN用戶端是介於使用者和組織的站台或網路之間的虛擬私人網路，VPN用戶端通常都是做為員工出差或在家中工作的用途。 • VPN伺服器或許是組織的防火牆，或許是獨立的VPN伺服器。 • 使用者透過本地的ISP撥接、DSL線路、或纜線數據機連接Interent，並透過網際網路對組織的站台初始VPN連線。
組織的站台要求使用者確認身份，如果確認成功就會允許使用者使用組織的內部網路，而使用者就可以實際連結內部網路。組織的站台要求使用者確認身份，如果確認成功就會允許使用者使用組織的內部網路，而使用者就可以實際連結內部網路。 • VPN用戶端也允許組織限制遠端使用者可以存取的系統或檔案。 • 組織的政策和VPN產品的功能，都會影響到設限的能力。 • 當使用者使用VPN連回到組織的內部網路之後，使用者仍然可以連結網際網路並瀏覽Web網頁，或執行一般網際網路使用者的行為。
VPN是使用者電腦上的一套獨立的應用程式。（詳見圖11-2）。VPN是使用者電腦上的一套獨立的應用程式。（詳見圖11-2）。 • 本節的內容如下： • 11-2-1 VPN用戶端的效益 • 11-2-2 VPN用戶端的問題 • 11-2-3 管理VPN用戶端 在某些情況下，使用者的電腦可以扮演網際網路和VPN（組織的內部網路）之間的路由器角色。因此在配置VPN用戶端之前，也要詳加調查這種攻擊的類型。某些VPN用戶端也提供可以限制這種攻擊類型的政策元素。
11-2-1 VPN用戶端的效益 • VPN用戶端的兩種主要效益如下： • 員工可隨時隨地存取電子郵件、檔案和內部系統，而不需耗費長途通訊撥回組織的伺服器。 • 在家工作的員工不需要昂貴的數據專線，即可存取在組織內部才能存取的網路服務。 • 某些透過撥接系統的使用者，也可能因為VPN而增加網路存取速度。 56K撥接線路也不一定保證加快傳輸速度。例如使用者的Interent連線速度、組織的網際網路連線速度、網際網路的擁塞程度和VPN伺服器的同時連線的數量等，這些都是影響速度的因素之一。
11-2-2 VPN用戶端的問題 • 適當利用VPN用戶端確實可以降低組織的支出成本，但是VPN並非萬靈丹，伴隨而來的卻是重大的安全風險和建置問題。 • 或許使用VPN最大的單一安全問題，就是員工同時連線到其他網際網路站台。 • 如果使用者電腦已經遭到特洛依木馬程式的侵害，就有可能衍生出更多的問題 －駭客利用員工的電腦連線到組織的內部網路（詳見圖11-3），而且越來越有可能發生這種攻擊的類型。
VPN用戶端也同樣需要注意內部系統的使用者管理問題。VPN用戶端也同樣需要注意內部系統的使用者管理問題。 • 在使用者利用VPN之前，必須事先確認使用者身份。 • 一旦VPN允許遠端使用者存取組織的內部網路，就會需要兩種身份確認的因素。 • 因素一可能是使用者自己的電腦。如果不是使用者自己的電腦時，就會需要確認確實是使用者本人。 • 因素二無論如何都只有使用者本人才會知道的某些事情。 如果不是使用中控化使用者管理系統時，組織的使用者管理程序必須在員工離職後移除使用者帳號。
組織也必須考量VPN的流量負載，這是由於VPN的主要負載會出現在組織端的VPN伺服器上面。組織也必須考量VPN的流量負載，這是由於VPN的主要負載會出現在組織端的VPN伺服器上面。 • VPN伺服器允許同時連線的數量，就是流量負載的重要參數。 • 影響組織使用VPN的意願，和遠端連線所使用的網路位址轉譯（Network Address Translation，NAT，詳見第16章）有關。
11-2-3 管理VPN用戶端 • 管理VPN用戶端的最主要問題，就是管理使用者和使用者的電腦。 • 合適的使用者管理程序，應該可以處理新進員工和離職員工的管理問題。 • 在使用者的電腦上，應該要安裝恰當的VPN軟體版本並正確設定。 • 如果屬於組織所擁有的電腦，VPN軟體就是電腦必備的標準軟體。
如果組織允許員工從家裡使用VPN連線時，就需要全力協助員工設定不同的電腦和ISP連線需求。 • 在使用者的電腦上，也不要忘了安裝良好的防毒軟體，這也是影響VPN用戶端的重要因素。 • 防毒軟體通常都有自己定期更新（至少一個月一次）的數位簽章，才能防止病毒和特洛依木馬程式載入到使用者的電腦中。 組織可能也會希望調查並提供員工SOHO族使用的防火牆。這類防火牆系統，大多數都可以進行遠端管理，因此公司就可以執行遠端監控和設定。
11-3配置VPN站台 • 組織可以利用VPN站台和遠端辦公室連線，而無須架設昂貴的數位專線。 • VPN站台也可以依據特定的商業目標，建立兩個組織之間專用通訊線路。 • 一般來說，可以在防火牆或邊界路由器架設VPN，並和其他的防火牆或邊界路由器連線（詳見圖11-4）。
在初始連線方面，初始連線的站台會嘗試將流量傳送給其他站台，不過也會導致兩個VPN端點初始VPN連線。在初始連線方面，初始連線的站台會嘗試將流量傳送給其他站台，不過也會導致兩個VPN端點初始VPN連線。 • 兩個端點會依據站台的政策，協調連線的參數。 • 這兩個端點會利用某些預先設定或公眾鎖鑰認證等，這類共享秘密做為任何一個端點的身分確認。 • 某些組織會利用VPN做為數據專線的備援通道。
本節的內容如下： • 11-3-1 VPN站台的效益 • 11-3-2 VPN站台的問題 • 11-3-3 管理VPN站台 在使用這種類型時，必須非常謹慎設定VPN站台的組態設定，並確認已經適當設定路由（routing），而且VPN所使用的實體線路和數據專線所使用的線路也有所不同。或許，你會發現實體線路同時含有數據專線和VPN線路，但是這種線路可能無法提供您所期望的備援線路。
11-3-1 VPN站台的效益 • 和VPN用戶端一樣，VPN站台的最主要效益也是節省支出費用。 • 組織外圍的遠端辦公室，可以利用虛擬網路連線到中控站台（或遠端辦公室相互連線），如此即可節省可觀的支出費用。 • 在遠端站台如何和中控站台連線或相互連線方面，可以依據組織的政策建立連線規則。 • 如果是做為兩個組織連線的VPN站台，也可以在個別組織的VPN站台上，設定存取內部網路和電腦系統的限制規則。
11-3-2 VPN站台的問題 • 組織的VPN站台安全層面，會擴展到遠端站台甚至是遠端組織。 • 如果遠端站台的安全性不足，VPN或許會允許入侵者取得中控站台的存取權，甚至也可能取得組織內部其他網路的存取權。 • 在兩個組織利用VPN連結網路的範例中，每個連線端點的安全政策都是非常重要。 • 擁有這些連線端點的組織，都應該定義是否允許網路流量跨越VPN，而且也要適當地設定防火牆政策。
VPN站台的身份確認，也是非常重要的安全問題。VPN站台的身份確認，也是非常重要的安全問題。 • 隨機利用共享機密來建立連線或許較為適當，而且任兩個VPN連線也不能使用相同的共享秘密。 • 如果使用公眾鎖鑰時，就必須建立可以變更和廢除認證的程序。 • 和VPN用戶端一樣，VPN伺服器也需要處理VPN流量的加密和解密工作。
需要特別調查定址的問題。 • 如果VPN站台使用組織的網路位址，組織就應該協調所有站台的位址計畫。 • 如果是在兩個不同的組織之間使用VPN站台，需要非常謹慎並避免發生位址衝突。 • 圖11-5顯示某處發生位址衝突的情形。 • 定址計畫若發生衝突，且無法正常地路由流量時，每一端的VPN都應該執行NAT，並將其他組織的系統位址，重新定址成自己組織的定址計畫（詳見圖11-6）。
11-3-3 管理VPN站台 • 在建立連線之後，組織應該監控VPN站台並確保資料流量平順。 • 應該定期檢查VPN站台所使用的規則，確保這些規則都可以符合組織的政策規範。 • 經常管理VPN站台，才能讓路由問題維持在控制之下。 • 需要在內部網路的路由器上面，建立遠端站台的路徑轉送資訊。
11-4認識標準的VPN技術 • VPN的四種重要元素如下： • VPN伺服器 • 加密演算法 • 身份確認系統 • VPN協定 • 這四種元素分別達成組織的安全、效率，以及不同VPN設備相互溝通的需求，適當的VPN架構和適當的身份確認需求息息相關。
需求的定義如下： • 資訊需要保護的時間長度 • 使用者同時連線的數量 • 使用者可能的連線類型（在家工作的員工 v.s. 出差的員工） • 遠端站台的連線數量 • 需要連線的VPN類型 • 遠端站台可能產生的流量 • 控管安全組態設定的安全政策
本節的內容如下： • 11-4-1 VPN伺服器 • 11-4-2 加密演算法 • 11-4-3 身份確認系統 • 11-4-4 VPN協定
11-4-1 VPN伺服器 • VPN伺服器是一種扮演VPN端點的電腦系統，它必須要能夠處理可能發生的負載容量。 • 大多數的VPN軟體供應商，應該都要提供處理器速度的需求，以及依據VPN同時連線的數量計算出來的記憶體需求，並且預留連線數量成長的空間。 • 某些供應商也同樣提供容錯和備援VPN伺服器。 或許需要建立多台VPN伺服器，來處理可能發生的負載。在這樣的情況下，應該盡可能依據系統的數量平均分配VPN連線的數量。
VPN伺服器也同樣必須架設在網路上。 • VPN伺服器可能架設在防火牆或邊界路由器（詳見圖11-7）上面，這樣會讓VPN伺服器的置換工作容易些。 • 也可以在獨立系統架設VPN伺服器。在這樣的情況下，應該將伺服器放在專屬的DMZ區域中（詳見圖11-8）。 如果是在VPN DMZ架設VPN伺服器，或許也會需要改善防火牆的流量負載。甚至防火牆也不能處理加密功能時，可能需要變更原始防火牆的容量，才能處理VPN相關的流量。如果組織的VPN流量非常重要，可能也需要考慮使用容錯型防火牆。換句話說，或許也可以考慮使用獨立的VPN設備，而且也可以減輕防火牆的VPN處理。
圖11-7 利用防火牆做為VPN伺服器，也是非常適合的VPN網路架構
圖11-8 獨立的VPN伺服器，也是非常適合的VPN網路架構
表11-1的內容，是針對VPN DMZ的防火牆政策規則定義。內容不但含有網際網路 DMZ的規則需求，也含有VPN DMZ的規則、需求。
11-4-2 加密演算法 • VPN應該使用著名的、非常牢靠的加密演算法（詳見第12章）。 • 一般而言，所有知名的、牢靠的演算法皆可用於VPN。 • 設計限制、許可問題、或程式設計參考等因素，會影響許多供應商的決定。 • 在購買VPN套裝軟體時，最好詳加詢問VPN使用的演算法類型。
系統建置影響整體安全的程度更高，建置不良的系統和任何演算法毫不相關。系統建置影響整體安全的程度更高，建置不良的系統和任何演算法毫不相關。 • 使用VPN就會有風險。為了成功取得透過VPN傳送的資訊，攻擊者必須做到下列事項： • 擷取完整的交談內容，也就是說必須在所有VPN流量必經的兩端點之間架設sniffer。 • 必須使用大量的電腦資源和時間，才能暴力破解鎖鑰和加密流量。
11-4-3 身份確認系統 • VPN架構的第三部分就是身份確認系統。前面的內容曾經提過，VPN應該使用雙重身份確認系統。 • 利用個人知道、個人擁有、個人獨有的資訊，皆可做為使用者身份確認。以VPN用戶端而言，使用者個人知道、個人擁有即為最佳選擇。 • 智慧卡和PIN或密碼的結合，也是很好的組合。
VPN軟體製造商，通常都會提供幾種身份確認系統供組織選擇。VPN軟體製造商，通常都會提供幾種身份確認系統供組織選擇。 • 身份確認系統的清單之中，通常也會列出前幾大智慧卡供應商的名稱。 使用智慧卡會增加每一個VPN使用者的成本。雖然這種作法會降低配置VPN的實質效益，不過只要可以降低風險也就值得。
11-4-4 VPN協定 • 周遭的因素影響系統安全的程度，遠遠超過加密演算法的影響。 • VPN協定只是影響整體系統安全的一部份，這都是因為VPN協定會交換兩端點之間的加密鎖鑰。 • 使用標準協定會比專有協定來得好。 • 目前VPN使用的標準協定是IPSec協定。這個協定附帶地會將IP封裝、加密TCP標頭和打散封包。
IPSec也同樣會處理鎖鑰交換、遠端站台身份確認、含協商演算法（加密演算法和雜湊功能都有）。IPSec也同樣會處理鎖鑰交換、遠端站台身份確認、含協商演算法（加密演算法和雜湊功能都有）。 • IPSec使用UDP連接埠500初始協商，接著使用IP協定連接埠50傳輸所有流量。系統必須允許使用這些協定，如此VPN才能發生作用。 為了要使用VPN，客戶可能必須購買商業套件，而不是使用一般流量的套件。
IPSec主要使用安全基座層（Secure Socket Laayer，SSL）協定或是HTTP（利用連接埠443的HTTPS）。 • 如果使用SSL，由於SSL是屬於應用層的協定，也許無法提供IPSec所需的效率。
11-5認識VPN系統的類型 • 組織也需要選擇採購的系統類型。VPN三種主要的系統類型如下： • 硬體系統 • 軟體系統 • Web系統 • 本節的內容如下： • 11-5-1 硬體系統 • 11-5-2 軟體系統 • 11-5-3 Web型系統
11-5-1 硬體系統 • 硬體VPN系統一般都會包含可以做為VPN伺服器的硬體設備。 • 硬體設備會執行製造商的軟體，而且可能會包含某些增進系統加密能力的特殊硬體。 • 在大多數的情況下，遠端使用者系統只需要可以建立VPN的軟體即可。 • 這些硬體設備也同樣可以用在站台對站台的VPN，不過卻要依據製造商而定。
硬體VPN系統具有下列兩項主要效益： • 速度：支援VPN的硬體系統大多已經最佳化調整過，且速度優勢也超過一般用途電腦系統。 • 安全：如果是專為VPN設計的硬體設備，應該都已經移除所有不相關的軟體和程序。因此，受到攻擊的漏洞數量會比一般用途電腦系統要少。 事實上，VPN系統硬體設備的系統之中，可能也會含有導致遭受攻擊的漏洞。因此，系統的擁有人必須隨時修補系統的漏洞。
