VPN 是一种能够通过共享的网络基础设施，如：在因特网上提供安全、可靠连接的服务。
VPN 定义为专用网络之间通过公共网络实现的加密连接。

在网络基础设施中部署VPN的益处：
1、  降低成本
2、  提高通信水平
3、  灵活性和可升级性
4、  安全可靠性
5、  无线联网

VPN的实施方案：
1、  远程接入
2、  站点到站点
3、  基于防火墙。

一、远程接入VPN
远程接入主要应用于移动用户和家庭远程办公用户。
二、站点到站点的VPN
现在的公司基本都有外网接口，站点到站点VPN 取代了传统租用线路和帧中继，费用的节省谁用谁知道。
三、基于防火墙的VPN
基于防火墙的VPN 从本质讲其实就是站点到站点的解决方案，它不是一个技术问题而是安全问题。

IPSec

IPSec位于网络层，负责IP包的保护和认证。IPSec不限于某类特别的加密或认证算法、密钥技术或安全算法、它是实现VPN技术的标准框架。

IPSec安全服务提供4种主要功能：

一、数据加密：对数据进行加密，即使数据被截获，内容也无法解读。
二、数据完整性：用于鉴别数据在传输过程中是否被非法修改过。
三、数据源认证：确保数据发送方的可靠性。
四、防重放：校验每个包是不是唯一的（非复制包）

下面将简单的说明一下

数据加密：

1、  加密算法：DES、3DES、AES、RSA
2、  密钥交换：DES、3DES、AES以及MD5和SHA-1需要堆成的共享密钥来加密解密。问题是加密解密设备如何获得共享密钥？
DH密钥交换：通过DH，每个对等体都会生成一对公/私钥。公钥加密私钥解密。
DH密钥交换不存在安全问题。尽管有人可能会知道用户的公钥，但由于私钥根本不会公开，他仍然无法生成共享的密钥。

数据完整性：

VPN数据是通过不安全的网络传送的，例如因特网。这些数据可能被截获、被修改。为防止这一情况，每个消息都附有一个散列。
散列可以保证原始信息的完整性。如果被传送的散列与被接收的散列匹配，则证明消息没有被篡改。
IPSec框架中保证数据完整性的算法有两种：
MD5：128bit
SHA-1：160bit

数据源认证：

生活中，盖章能够保障法令的真实性。电子应用中，文件的签字将使用发送方的私钥---数字签名。
数字签名把消息与发送着连在一起。用于VPN隧道的初始建立阶段对隧道的两端进行认证。
VPN对等体的认证方法：
1、  预共享密钥：手工输入每个对等体用于认证的密钥值；
2、  RSA签名：用交换数字证书的方式认证对等体；
3、  RSA加密随机数(nonce)：nonce(由各个对等体生成的随机数)被加密，然后在对等体之间交换。

防重放：

IPSec使用防重放机制来保证IP包不会被第三方或中间人截获，并在修改后再重新插入数据流。防重放机制将跟随到达VPN断电的每个数据包的序列号。当两个VPN端点之间建立了安全关联后，序号计数器归零。如果接收到重复的序号，则丢弃该包。

该功能在IPSec中是通过AH和ESP 来实现的

AH：认证头协议   
用于系统对数据私密性没要求的时候，它主要实现以下功能
1、  确保数据的完整性；
2、  提供数据源认证；
3、  防重放；
4、  数据以明文传送。（不提供加密功能）
（注：AH不支持NAT和PAT）

ESP：封装安全净载 
1、  数据完整性；
2、  数据源认证；
3、  数据加密；
4、  防重放。
注：
1、ESP可以强制要求接受访的主机使用防重放保护功能。
2、如对数据私密性有要求，且做了NAT，还想啥？用 ESP准没错
3、数据包解密前，先认证后解密。以降低DoS 攻击的危险。

VPN 隧道的操作模式：
1、  传输模式： 
特征：点到点    即：主机到主机
特点：数据的原始IP地址是可被路由的，因为其未对原始IP进行加密。  
        
2、  隧道模式： 
特征：安全网关之间  即：网络设备之间，如：路由器、防火墙、VPN集中器
特点：安全网关对原始IP包加密并认证。然后，在加密的数据包之前加入一个新的IP包头。用新的IP地址来将数据包路由到远端的安全网关。

IPSec如何工作？

IPSec的目标是用必要的安全服务保护有用的数据。它的操作可分5个步骤：
一、定义感兴趣的数据流
二、IKE阶段1
三、IKE阶段2
四、数据传输
五、IPSec隧道终止

以下简单的说明这5个步骤

定义感兴趣的数据流

应用加密ACL 来匹配感兴趣的数据流，所压匹配的数据包分三种类型:
1、  应用IPSec
2、  绕过IPSec
3、  丢弃

1和2很容易理解，补充说下3 ,何时丢弃
当 加密ACL 匹配数据时，如发现 在策略中定义为 加密数据，但实际它并未加密，那么ACL将执行Deny动作，丢弃该包。

IKE阶段1
该阶段用于协商IKE策略集、认证对等体并在对等体之间建立安全的信道。
它包括两种模式：主模式 和 积极模式

1、  主模式在发送端和接收端有3次双向交换

第一次：用于商定IKE通信安全的算法和散列；
第二次：使用DH交换 来产生共享密钥
第三次：验证对端身份，认证远端对等体。
主模式的主要结果是为对等体之间的后续交换建立一个安全通道。

2、  积极模式 较主模式而言，交换次数和信息较少。
在第一次交换中，就将主模式1.2.3次交换的信息压缩在一起发给对端，接收方返回所需内容，等待确认。

IKE阶段2

执行以下功能：
1、  协商IPSec安全性参数和IPSec转换集；
2、  建立IPSec的SA；
3、  定期重协商IPSec的SA，以确保安全性；
4、  可执行额外的DH交换。
   
IKE阶段2只有一种模式，快捷模式。
该阶段的最终目的是在端点间建立一个安全的IPSec 会话。过程中，端点间要协商所需的安全性的级别（如：数据的机密和认证算法）。这些内容被统一到IPSec转换集中。在快捷模式下（即：IKE2），IPSec转换集在对等体之间交换。如集合匹配则IPSec会话的流程继续进行，没发现匹配转换集则终止协商。

数据传输

在完成IKE阶段2之后，将通过安全的隧道在主机A和B间传输数据流。

IPSec隧道终止

不用了还闲置着干嘛？通过删除或超时的方式将其断之就是。