Виртуальные частные сети (VPN) привлекают пристальное внимание как провайдеров сетевых услуг и Internet-провайдеров, так и корпоративных пользователей. Компания Infonetics Research прогнозирует, что рынок VPN будет расти более чем на 100 % ежегодно вплоть до 2003 г., и его объем достигнет 12 млрд. долл.
Прежде чем рассказать вам о популярности VPN, напомню, что просто частные (корпоративные) сети передачи данных строятся, как правило, с использованием арендованных (выделенных) каналов связи коммутируемых телефонных сетей общего пользования. В течение многих лет такие частные сети проектировались с учетом конкретных корпоративных требований, что в результате транслировалось в фирменные протоколы, поддерживающие фирменные же приложения (правда, в последнее время приобрели популярность протоколы Frame Relay и ATM). Выделенные каналы позволяют обеспечить надежную защиту конфиденциальной информации, однако оборотная сторона медали - это высокая стоимость эксплуатации и трудности при расширении сети, не говоря уже о возможности подключения к ней мобильного пользователя в непредусмотренной точке. В то же время для современного бизнеса характерны значительное рассредоточение и мобильность рабочей силы. Все больше пользователей нуждается в доступе к корпоративной информации посредством коммутируемых каналов, увеличивается также количество сотрудников, работающих на дому.
Далее, частные сети не в состоянии обеспечить такие же возможности для коммерческой деятельности, которые предоставляет Internet и IP-базированные приложения, к примеру, продвижение продукции, поддержка заказчиков или постоянная связь с поставщиками. Такое взаимодействие в режиме on-line требует объединения частных сетей, которые, как правило, используют разные протоколы и приложения, разные системы управления сетью и разных поставщиков услуг связи.
Таким образом, высокая стоимость, статичность и трудности, возникающие при необходимости объединить частные сети, базирующиеся на разных технологиях, вступают в противоречие с динамически развивающимся бизнесом, его стремлением к децентрализации и проявляющейся в последнее время тенденцией к слиянию компаний.
В то же время параллельно существуют лишенные этих недостатков сети передачи данных общего пользования и Internet, буквально окутавшая своей "паутиной" весь земной шар. Правда, они лишены и наиболее важного достоинства частных сетей - надежной защиты корпоративной информации. Технология виртуальных частных сетей и позволяет объединить гибкость, масштабируемость, низкую стоимость и доступность буквально в режиме "anytime anywhere" Internet и сетей общего пользования с безопасностью, характерной для частных сетей. По своей сути VPN являются частными сетями, которые для передачи трафика используют глобальные сети общего доступа (Internet, Frame Relay, ATM). Виртуальность же проявляется в том, что для корпоративного пользователя они представляются выделенными частными сетями.
СОВМЕСТИМОСТЬ
Проблемы совместимости не возникают, если VPN прямо используют службы Frame Relay и ATM, поскольку они довольно хорошо приспособлены для работы в мультипротокольной среде и пригодны как для IP-, так и для не IP-приложений. Все, что требуется в этом случае, так это наличие соответствующей сетевой инфраструктуры, покрывающей необходимый географический район. В качестве устройств доступа чаще всего используются Frame Relay Access Device или маршрутизаторы с интерфейсами Frame Relay и ATM. Многочисленные постоянные или коммутируемые виртуальные каналы могут работать (виртуально) с любой смесью протоколов и топологий. Дело осложняется, если VPN базируется на Internet. В этом случае требуется, чтобы приложения были совместимы с IP-протоколом. При условии выполнения этого требования для построения VPN можно использовать Internet "как она есть", предварительно обеспечив необходимый уровень безопасности. Но поскольку большинство частных сетей являются мультипротокольными или используют неофициальные, внутренние IP-адреса, то они не могут прямо, без соответствующей адаптации подключиться к Internet. Существует множество решений, обеспечивающих совместимость. Наиболее популярными являются следующие:
- преобразование существующих протоколов (IPX, NetBEUI, AppleTalk или других) в IP-протокол с официальным адресом;
- преобразование внутренних IP-адресов в официальные IP-адреса;
- установка специальных IP-шлюзов на серверы;
- использование виртуальной IP-маршрутизации;
- использование универсальной техники туннелирования.
Первый способ понятен, поэтому остановимся вкратце на остальных.
Преобразование внутренних IP-адресов в официальные необходимо в том случае, когда частная сеть базируется на IP-протоколе. Преобразование адресов для всей корпоративной сети не является необходимым, так как официальные IP-адреса могут сосуществовать с внутренними в коммутаторах и маршрутизаторах сети предприятия. Другими словами, сервер с официальным IP-адресом по-прежнему доступен клиенту частной сети через локальную инфраструктуру. Наиболее часто используют технику разделения небольшого блока официальных адресов многими пользователями. Она подобна разделению пула модемов, поскольку также опирается на предположение, что не все пользователи одновременно нуждаются в доступе к Internet. Здесь существуют два индустриальных стандарта: протокол динамической конфигурации хостов (Dynamic Host Configuration Protocol - DHCP) и трансляция сетевых адресов (Network Adress Translation - NAT), подходы которых слегка различаются. DHCP "сдает" узлу адрес в аренду на время, определяемое администратором сети, тогда как NAT транслирует внутренний IP-адрес в официальный динамически, на время сеанса связи с
Internet.
Другим способом сделать частную сеть совместимой с Internet является установка IP-шлюза. Шлюз транслирует не IP-протоколы в IP-протоколы и наоборот. Большинство сетевых операционных систем, использующих нативные протоколы, имеют программное обеспечение для IP-шлюза.
Сущность виртуальной IP-маршрутизации заключается в расширении частных маршрутных таблиц и адресного пространства на инфраструктуру (маршрутизаторы и коммутаторы) Internet-провайдера. Виртуальный IP-маршрутизатор является логической частью физического IP-маршрутизатора, принадлежащего и функционирующего у сервис-провайдера. Каждый виртуальный маршрутизатор обслуживает определенную группу пользователей.
Однако, пожалуй, самым лучшим способом обеспечить совместимость можно с помощью методов туннелирования. Эти методы уже давно используются для передачи по общей магистрали мультипротокольного потока пакетов. В настоящее время эта испытанная технология оптимизирована для Internet-базированных VPN.
Основными компонентами туннеля являются:
- инициатор туннеля;
- маршрутизируемая сеть;
- туннельный коммутатор (опционально);
- один или более туннельных терминаторов.
Туннелирование должно выполняться на обоих концах сквозного канала. Туннель должен начинаться туннельным инициатором и завершаться туннельным терминатором. Инициализация и завершение туннельных операций может выполняться различными сетевыми устройствами и программным обеспечением. Например, туннель может быть инициирован компьютером удаленного пользователя, на котором установлены модем и необходимое для VPN программное обеспечение, фронтальным маршрутизатором филиала корпорации или концентратором доступа к сети у сервис-провайдера.
Для передачи по Internet пакетов, отличных от IP сетевых протоколов, они со стороны источника инкапсулируются в IP-пакеты. Наиболее часто применяемый метод создания VPN-туннелей заключается в инкапсуляции не IP-пакета в пакет PPP (Point-to-Point Protocol) с последующей инкапсуляцией в IP-пакет. Напомню, что PPP-протокол используется для соединения типа точка-точка, например, для связи клиента с сервером. Процесс IP-инкапсуляции включает добавление стандартного IP-заголовка к оригинальному пакету, который затем рассматривается как полезная информация. Соответствующий процесс на другом конце туннеля удаляет IP-заголовок, оставляя неизменным оригинальный пакет. Поскольку технология туннелирования достаточно проста, она является и наиболее приемлемой в отношении стоимости.
БЕЗОПАСНОСТЬ
Обеспечение необходимого уровня безопасности часто является основным пунктом при рассмотрении корпорацией возможности использования Internet-базированных VPN. Многие IT-менеджеры привыкли к изначально присущей частным сетям защите конфиденциальной информации и рассматривают Internet как слишком "общедоступную" для использования ее в качестве частной сети. Если пользоваться английской терминологией, то существуют три "Р", реализация которых в совокупности обеспечивает полную защиту информации. Это:
Protection - защита ресурсов с помощью брандмауэров (firewall);
Proof - проверка идентичности (целостности) пакета и аутентификация отправителя (подтверждение права на доступ);
Privacy - защита конфиденциальной информации с помощью шифрования.
Все три "Р" в равной степени значимы для любой корпоративной сети, включая и VPN. В сугубо частных сетях для защиты ресурсов и конфиденциальности информации достаточно использования довольно простых паролей. Но как только частная сеть подключается к общедоступной, ни одно из трех "Р" не может обеспечить необходимую защиту. Поэтому для любой VPN во всех точках ее взаимодействия с сетью общего пользования должны быть установлены брандмауэры, а пакеты должны шифроваться и выполняться их аутентификация.
Брандмауэры являются существенным компонентом в любой VPN. Они пропускают только санкционированный трафик для доверенных пользователей и блокируют весь остальной. Иными словами, пересекаются все попытки доступа неизвестных или недоверенных пользователей. Эта форма защиты должна быть обеспечена для каждого сайта и пользователя, поскольку отсутствие ее в каком-либо месте означает отсутствие везде. Для обеспечения безопасности виртуальных частных сетей применяются специальные протоколы. Эти протоколы позволяют хостам "договориться" об используемой технике шифрования и цифровой подписи, что позволяет сохранить конфиденциальность и целостность данных и выполнить аутентификацию пользователя.
Протокол Microsoft Point-to-Point Encryption (MPPE) шифрует PPP-пакеты на машине клиента перед тем, как направить их в туннель. Сессия шифрования инициализируется во время установления связи с туннельным терминатором по протоколу
PPP.
Протоколы Secure IP (IPSec) являются серией предварительных стандартов, разрабатываемых Группой инженерных проблем Internet (Internet Engineering Task Force - IETF). Группа предложила два протокола: Authentication Header (AH) и Encapsulating Security Payload (ESP). Протокол AH добавляет цифровую подпись к заголовку, с помощью которой выполняется аутентификация пользователя, и обеспечивает целостность данных, отслеживая любые изменения в процессе их передачи. Этот протокол защищает только данные, оставляя адресную часть IP-пакета неизменной. Протокол ESP, напротив, может шифровать либо весь пакет (Tunnel Mode), либо только данные (Transport Mode). Эти протоколы используются как раздельно, так и в комбинации.
Для управления безопасностью применяют индустриальный стандарт RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Service), представляющий собой базу данных пользовательских профилей, которые содержат пароли (аутентификация) и права доступа (авторизация).
Средства обеспечения безопасности далеко не ограничиваются приведенными примерами. Многие производители маршрутизаторов и брандмауэров предлагают свои решения. Среди них - Ascend, CheckPoint и Cisco.
ДОСТУПНОСТЬ
Доступность включает три в равной степени важные составляющие: время предоставления услуг, пропускную способность и время задержки. Время предоставления услуг является предметом договора с сервис-провайдером, а остальные две составляющие относятся к элементам качества услуг (Quality of Service - QoS). Современные технологии транспорта позволяют построить VPN, удовлетворяющие требованиям практически всех существующих приложений.
УПРАВЛЯЕМОСТЬ
Администраторы сетей всегда хотят иметь возможность осуществлять сквозное, из конца в конец, управление корпоративной сетью, включая и ту часть, которая относится к телекоммуникационной компании. Оказывается, что VPN предоставляют в этом плане больше возможностей, чем обычные частные сети. Типичные частные сети администрируются "от границы до границы", т.е. сервис-провайдер управляет сетью до фронтальных маршрутизаторов корпоративной сети, в то время как абонент управляет собственно корпоративной сетью до устройств доступа к WAN. Технология VPN позволяет избежать этого своеобразного разделения "сфер влияний", предоставляя и провайдеру, и абоненту единую систему управления сетью в целом, как ее корпоративной частью, так и сетевой инфраструктурой общедоступной сети. Администратор сети предприятия имеет возможность выполнять мониторинг и реконфигурацию сети, управлять фронтальными устройствами доступа, определять состояние сети в режиме реального времени.
АРХИТЕКТУРА VPN
Существуют три модели архитектуры виртуальных частных сетей: зависимая, независимая и гибридная как комбинация первых двух альтернатив. Принадлежность к той или иной модели определяется тем, где реализуются четыре основных требования, предъявляемых к VPN. Если провайдер сетевых глобальных услуг предоставляет полное решение для VPN, т.е. обеспечивает туннелирование, безопасность, производительность и управление, то это делает архитектуру зависимой от него. В этом случае все процессы в VPN для пользователя прозрачны, и он видит только свой нативный трафик - IP-, IPX- или NetBEUI-пакеты. Преимущество зависимой архитектуры для абонента заключается в том, что он может использовать существующую сетевую инфраструктуру "как она есть", добавляя лишь брандмауэр между VPN и частной
WAN/LAN.
Независимая архитектура реализуется в том случае, когда организация обеспечивает все технологические требования на своем оборудовании, делегируя сервис-провайдеру лишь транспортные функции. Такая архитектура обходится дороже, однако предоставляет пользователю возможность полного контроля за всеми операциями.
Гибридная архитектура включает зависимые и независимые от организации (соответственно, от сервис-провайдера) сайты.
Какие же коврижки сулят VPN для корпоративных пользователей? Прежде всего, по оценкам индустриальных аналитиков, это снижение расходов на все виды телекоммуникаций от 30 до 80 %. А также это практически повсеместный доступ к сетям корпорации или других организаций; это реализация безопасных коммуникаций с поставщиками и заказчиками; это улучшенный и расширенный сервис, недостижимый в сетях PSTN, и многое другое. Специалисты рассматривают виртуальные частные сети как новую генерацию сетевых коммуникаций, а многие аналитики считают, что VPN вскоре заменят большинство частных сетей, базирующихся на арендуемых линиях.
