VPN 如何工作？

虚拟专用网络（VPN）通过在用户设备和远程服务器之间创建加密隧道，确保互联网数据传输的安全。 

它包括配置安全网络、验证用户访问、建立受保护的隧道以及维护和终止连接。VPN 可确保数据经过加密，未经授权的用户无法访问，从而实现对公司资源的安全远程访问。

1.连接前设置

基础设施和组件概述

企业 虚拟专用网络（VPN） 依赖于 VPN 服务器或网关、客户端软件和底层网络基础设施的协调功能。

VPN 网关位于网络边缘。它充当企业内部网络与外部设备之间的桥梁，实施数据流量安全措施。安装在员工设备上的客户端软件可启动 VPN 连接，并处理与 VPN 网关的持续通信。网络基础设施包括路由器、交换机和防火墙，它们能保持网络的完整性并促进数据流。

配置和策略设置

在通过 VPN 连接互联网之前，必须遵循一系列步骤。初始 VPN 配置要求仔细设置。

管理员定义安全策略和访问规则，以管理流量和规定用户权限。这包括建立安全的通信协议、选择强大的加密标准以及配置加密 VPN 流量将遵循的网络路由。

设置访问规则是为了指定通过 VPN 连接时，哪些用户可以访问哪些网络资源。这可确保员工拥有适当级别的网络访问权限，并保证公司数据和个人信息的安全。

2.启动阶段

用户认证

用户身份验证是 VPN 启动阶段的开始。该程序会验证试图访问网络的用户的身份。由可信证书颁发机构颁发的证书可确认用户设备的合法性。

多因素身份验证要求用户提供两个或多个验证因素，从而增加了一个额外的安全层。这可能包括密码、实物令牌或生物识别验证。Active Directory 等目录服务可集中管理凭证并执行访问策略，确保只有经过身份验证的用户才能访问网络。

认证过程可防止来自本地网络和更广泛的互联网的未经授权的访问。

客户端与服务器握手

认证成功后，客户端和服务器开始执行握手协议。这一步涉及版本协商，即客户端和服务器商定要使用的 VPN 安全协议版本。他们还会选择一个密码套件，该套件决定了加密算法和密钥交换方法。

握手确保客户端和服务器都具备建立安全通信通道所需的凭证和加密能力。从用户到 Internet 服务提供商（ISP）--再到 VPN 服务器，它是加密连接中所有后续数据交换的基础。

3.建立隧道

协议选择和安全考虑因素

客户机与服务器握手完成后，重点就转移到建立 VPN 隧道上。隧道协议是支持安全数据传输的核心。客户端和服务器双方商定一个适合其安全要求和网络能力的隧道协议（如 IPsec 或 L2TP）。隧道协议的选择决定了安全级别、与现有基础设施的兼容性以及穿越防火墙和网络地址转换器（NAT）的能力。

密钥交换和加密机制

在选择协议后，安全通道的创建始于密钥交换。Diffie-Hellman (DH) 算法通常是此类交换的首选。这提供了一种在双方之间安全生成和共享密钥的方法，而无需通过互联网传输密钥本身。在这种机制中，客户端和服务器都会生成临时密钥对（私钥和公钥），并在它们之间交换公钥。然后，每一方将收到的公开密钥与自己的私人密钥相结合，生成共享密钥。

通过采用密钥大小更大的高级 DH 组，可提供更高的安全性。此外，AES 等加密算法用于加密共享秘密，提供了另一层安全保障。有些实施方案使用完全前向保密（PFS），确保一个密钥的泄露不会导致所有后续密钥的泄露。

安全通道对于维护客户与企业网络之间所有通信的数据保密性和完整性至关重要。安全通道一旦建立，就会成为数据通信的保护性隧道。这可确保通过隧道发送的敏感信息保持加密，没有解密密钥的任何人都无法访问。

4.数据传输

IP 地址分配与网络整合

建立安全通道后，IP 地址分配是将客户端集成到网络的核心。每个 VPN 客户端都会从指定的池中分配一个 IP 地址，这对于将数据包导向正确的目的地至关重要。IP 地址分配可使客户端设备有效加入企业网络。这样，客户就可以按照既定的权限和政策访问资源。

优化数据传输性能

在这一阶段，数据传输的效率至关重要。虚拟专用网协议可以采用压缩等机制来提高吞吐量和减少延迟，从而优化网络性能。隧道协议的选择会影响连接速度和可靠性。点对点隧道传输（PPTP）等协议速度较快，但安全性较低；而 OpenVPN 等其他协议则能更好地兼顾速度和安全性。

数据包交换和路由选择

数据包在 VPN 中的导航方法是保持高性能连接的关键。数据包交换技术允许进行动态数据包路由选择。这考虑到了网络拥堵和实时条件变化等因素。动态方法可确保 VPN 即使面对不同的网络需求，也能保持稳定高效的连接。

确保完整性和隐私

数据包准备传输后，就会通过安全隧道，有效隔离外界干扰。这种隐私保护不仅仅是为了防止潜在窃听者窃取数据。它还能保持数据包的完整性，确保通信的任何部分都不会在传输过程中被更改。

在隧道末端，VPN 服务器会处理传入的数据包。它能解密数据并剥离封装，将原始数据转发到企业网络内的预定目的地。

5.网络路由和资源访问

交通路由选择方法分路与全隧道

VPN 技术提供了两种将客户端流量路由到企业网络的主要方法：分离隧道和完整隧道。

分路隧道允许用户的设备直接访问互联网，以获取非公司流量。这样可以节省企业网络的带宽。然而，这可能会带来安全风险，因为流量无法受益于企业防火墙和其他安全措施。

全隧道技术通过 VPN 将所有客户端流量路由到企业网络，而不管其目的地是哪里。这可确保所有数据都遵守企业安全政策，但会导致带宽使用量增加和潜在的网络拥塞。

访问控制和网络政策

通过 VPN 对网络资源的访问通过访问控制列表（ACL）和网络策略进行管理。ACL 是一组规则，用于定义哪些用户或系统进程被允许访问对象，以及允许对给定对象进行哪些操作。ACL 中的每个条目都指定了主题和操作；例如，它可以允许用户读取文件，但不允许修改文件。

网络政策可根据用户角色、设备合规性状态和其他因素进一步规定条款。它们确保只有经授权的用户才能访问敏感的企业资源，并规定了访问这些资源的条件。这些措施对于保护企业网络和防止未经授权访问敏感数据至关重要。

在企业 VPN 设置中，网络路由和资源访问的战略配置对于平衡运行效率和安全至关重要。通过适当的隧道方法和严格的访问控制，企业可以确保其数字资产的生产力和保护。

6.持续连接管理

完整性检查和数据保护机制

VPN 中持续的连接管理可确保网络链路的持续保护和稳定性。为了保证数据的完整性，VPN 协议采用了校验和序列号等机制。

校验和是由数据包中的字节总和得出的一个值，用于在传输后检测错误。如果接收方计算出的校验和与发送方的校验和一致，就能确认数据在传输过程中没有被篡改。

序列号有助于保持数据包的正确顺序。这可以防止重放攻击，因为重放攻击会重新发送旧信息，从而可能中断通信或为未经授权的访问提供便利。

连接稳定性和控制信息

VPN 连接通过心跳和 keepalive 信息保持活力和稳定。

心跳是一个设备向另一个设备发送的常规信号，用于确认连接是否激活。如果没有返回心跳，则表明连接存在潜在问题，需要采取纠正措施。

Keepalive 信息也有类似的作用。它们以预定的时间间隔发送，以便在没有实际数据传输时也能保持连接畅通。这对 VPN 至关重要，因为空闲超时可能会关闭连接，从而中断对企业网络的访问。

这些检查和信息可根据不断变化的网络条件进行动态调整，同时保障数据的完整性和保密性。它们有助于在可能不安全的公共 Wi-Fi 网络上为企业通信创建可靠、安全的通道。

7.连接终端

拆卸过程和安全封闭

连接终止是确保通信会话安全结束的关键阶段。

当用户的 VPN 客户端向服务器发出结束会话的信号时，或当服务器本身因无活动或用户注销而启动终止时，拆除过程就开始了。该信号会发出一系列确认隧道关闭的信息。然后，VPN 软件开始拆除隧道，通常采用一系列受控步骤。拆除包括发送终止数据包，以确保 VPN 隧道的两端都确认会话结束。

会话清理是终止后的一个重要步骤。VPN 服务器会确保释放任何已分配的资源（如 IP 地址），同时删除与会话相关的临时数据。这样就能为今后的连接保持 VPN 服务的完整性和安全性。

会话记录在为审计和合规性目的保存记录方面发挥着关键作用。日志可提供有关连接时间、数据传输量和用户活动的详细信息。这些记录通常会在安全审计时进行审查，以确保符合企业政策。此外，还对日志进行监控，以发现可能表明存在漏洞的异常活动。

连接终止过程可防止未经授权的访问和潜在的数据泄漏。通过会话清理和日志记录，可对企业 VPN 环境进行持续的安全评估。

VPN 如何工作？常见问题