SSL-VPN的技术原理与应用

SSLVPN的技术原理与应用1概述1.1产生背景随着互联网的普及和电子商务的飞速发展，越来越多的员工、客户和合作伙伴希望能够随时随地接入公司的内部网络，访问公司的内部资源。接入用户的身份可能不合法、远端接入主机可能不够安全，这些都为公司内部网络带来了安全隐患。通过加密实现安全接入的VPN——SVPN（SecurityVPN）技术提供了一种安全机制，保护公司的内部网络不被攻击，内部资源不被窃取。SVPN技术主要包括IPsecVPN和SSLVPN。由于IPsecVPN实现方式上的局限性，导致其存在着一些不足：部署IPsecVPN网络时，需要在用户主机上安装复杂的客户端软件。而远程用户的移动性要求VPN可以快速部署客户端，并动态建立连接；远程终端的多样性还要求VPN的客户端具有跨平台、易于升级和维护等特点。这些问题是IPsecVPN技术难以解决的。无法检查用户主机的安全性。如果用户通过不安全的主机访问公司内部网络，可能引起公司内部网络感染病毒。访问控制不够细致。由于IPsec是在网络层实现的，对IP报文的内容无法识别，因而不能控制高层应用的访问请求。随着企业经营模式的改变，企业需要建立Extranet，与合作伙伴共享某些信息资源，以便提高企业的运作效率。对合作伙伴的访问必须进行严格有效地控制，才能保证企业信息系统的安全，而IPsecVPN无法实现访问权限的控制。在复杂的组网环境中，IPsecVPN部署比较困难。在使用NAT的场合，IPsecVPN需要支持NAT穿越技术；在部署防火墙的网络环境中，由于IPsec协议在原TCP/UDP头的前面增加了IPsec报文头，因此，需要在防火墙上进行特殊的配置，允许IPsec报文通过。IPsecVPN比较适合连接固定，对访问控制要求不高的场合，无法满足用户随时随地以多种方式接入网络、对用户访问权限进行严格限制的需求。SSLVPN技术克服了IPsecVPN技术的缺点，以其跨平台、免安装、免维护的客户端，丰富有效的权限管理而成为远程接入市场上的新贵。1.2技术优点SSLVPN是以HTTPS为基础的VPN技术，它利用SSL协议提供的基于证书的身份认证、数据加密和消息完整性验证机制，为用户远程访问公司内部网络提供了安全保证。SSLVPN具有如下优点：支持各种应用协议。SSL位于传输层和应用层之间，任何一个应用程序都可以直接享受SSLVPN提供的安全性而不必理会具体细节。支持多种软件平台。目前SSL已经成为网络中用来鉴别网站和网页浏览者身份，在浏览器使用者及Web服务器之间进行加密通信的全球化标准。SSL协议已被集成到大部分的浏览器中，如IE、Netscape、Firefox等。这就意味着几乎任意一台装有浏览器的计算机都支持SSL连接。SSLVPN的客户端基于SSL协议，绝大多数的软件运行环境都可以作为SSLVPN客户端。支持自动安装和卸载客户端软件。在某些需要安装额外客户端软件的应用中，SSLVPN提供了自动下载并安装客户端软件的功能，退出SSLVPN时，还可以自动卸载并删除客户端软件，极大地方便了用户的使用。支持对客户端主机进行安全检查。SSLVPN可以对远程主机的安全状态进行评估，可以判断远程主机是否安全，以及安全程度的高低。支持动态授权。传统的权限控制主要是根据用户的身份进行授权，同一身份的用户在不同的地点登录，具有相同的权限，称之为静态授权。而动态授权是指在静态授权的基础上，结合用户登录时远程主机的安全状态，对所授权利进行动态地调整。当发现远程主机不够安全时，开放较小的访问权限；在远程主机安全性较高时，则开放较大的访问权限。SSLVPN网关支持多种用户认证方式和细粒度的资源访问控制，实现了外网用户对内网资源的受控访问。SSLVPN的部署不会影响现有的网络。SSL协议工作在传输层之上，不会改变IP报文头和TCP报文头，因此，SSL报文对NAT来说是透明的；SSL固定采用443号端口，只需在防火墙上打开该端口，不需要根据应用层协议的不同来修改防火墙上的设置，不仅减少了网络管理员的工作量，还可以提高网络的安全性。支持多个域之间独立的资源访问控制。为了使多个企业或一个企业的多个部门共用一个SSLVPN网关，减少SSLVPN网络部署的开销，SSLVPN网关上可以创建多个域，企业或部门在各自域内独立地管理自己的资源和用户。通过创建多个域，可以将一个实际的SSLVPN网关划分为多个虚拟的SSLVPN网关。2SSLVPN技术实现2.1概念介绍SSLVPN用户分为超级管理员、域管理员和普通用户：超级管理员：整个SSLVPN网关的管理者，可以创建域，设置域管理员的密码。域管理员：负责管理所在域，可以创建本地用户和资源、设置用户访问权限等。域管理员可能是某个企业的网管人员。普通用户：简称用户，为服务器资源访问者，权限由域管理员指定。2.2SSLVPN系统组成图1SSLVPN典型组网架构SSLVPN的典型组网架构如图1所示，SSLVPN系统由以下几个部分组成：远程主机：管理员和用户远程接入的终端设备，可以是个人电脑、手机、PDA等。SSLVPN网关：SSLVPN系统中的重要组成部分。管理员在SSLVPN网关上维护用户和企业网内资源的信息，用户通过SSLVPN网关查看可以访问哪些资源。SSLVPN网关负责在远程主机和企业网内服务器之间转发报文。SSLVPN网关与远程主机之间建立SSL连接，以保证数据传输的安全性。企业网内的服务器：可以是任意类型的服务器，如Web服务器、FTP服务器，也可以是企业网内需要与远程接入用户通信的主机。CA：为SSLVPN网关颁发包含公钥信息的数字证书，以便远程主机验证SSLVPN网关的身份、在远程主机和SSLVPN网关之间建立SSL连接。认证服务器：SSLVPN网关不仅支持本地认证，还支持通过外部认证服务器对用户的身份进行远程认证。2.3SSLVPN工作过程SSLVPN的工作过程可以分为以下三步：(1)超级管理员在SSLVPN网关上创建域。(2)域管理员在SSLVPN网关上创建用户和企业网内服务器对应的资源。(3)用户通过SSLVPN网关访问企业网内服务器。1.超级管理员创建域图2超级管理员创建域如图2所示，超级管理员创建域的过程为：(1)超级管理员在远程主机上输入SSLVPN网关的网址，远程主机和SSLVPN网关之间建立SSL连接，通过SSL对SSLVPN网关和远程主机进行基于证书的身份验证。(2)SSL连接建立成功后，进入SSLVPN网关的Web登录页面，输入超级管理员的用户名、密码和认证方式。SSLVPN网关根据输入的信息对超级管理员进行身份验证。身份验证成功后，进入SSLVPN网关的Web管理页面。(3)超级管理员在SSLVPN网关上创建域，并设置域管理员密码。2.域管理员创建用户和企业网内服务器对应的资源图3域管理员创建用户和企业网内服务器对应的资源如图3所示，域管理员创建用户和企业网内服务器对应资源的过程为：(1)域管理员在远程主机上输入SSLVPN网关的网址，远程主机和SSLVPN网关之间建立SSL连接，通过SSL对SSLVPN网关和远程主机进行基于证书的身份验证。(2)SSL连接建立成功后，进入SSLVPN网关的Web登录页面，输入域管理员的用户名、密码和认证方式。SSLVPN网关根据输入的信息对域管理员进行身份验证。身份验证成功后，进入SSLVPN网关的Web管理页面。(3)域管理员在SSLVPN网关上创建用户和企业网内服务器对应的资源，并设定用户对资源的访问权限。3.用户访问企业网内服务器图4用户访问企业网内服务器如图4所示，用户访问企业网内服务器的过程为：(1)用户在远程主机上输入SSLVPN网关的网址，远程主机和SSLVPN网关之间建立SSL连接，通过SSL对SSLVPN网关和远程主机进行基于证书的身份验证。(2)SSL连接建立成功后，进入SSLVPN网关的Web登录页面，输入普通用户的用户名、密码和认证方式。SSLVPN网关根据输入的信息对普通用户进行身份验证。身份验证成功后，进入SSLVPN网关的Web访问页面。(3)用户在Web访问页面上查看可以访问的资源列表，如Web服务器资源、文件共享资源等。(4)用户选择需要访问的资源，通过SSL连接将访问请求发送给SSLVPN网关。(5)SSLVPN网关解析请求，检查用户权限，如果用户可以访问该资源，则以明文的形式将请求转发给服务器。(6)服务器将响应报文以明文的形式发送给SSLVPN网关。(7)SSLVPN网关接收到服务器的应答后，将其通过SSL连接转发给用户。2.4SSLVPN接入方式SSLVPN支持三种接入方式：Web接入方式TCP接入方式IP接入方式通过不同的接入方式，用户可以访问不同类型的资源；不同接入方式下，SSLVPN网关在远端主机和企业网内服务器之间转发数据的过程也有所不同。下面将分别对其进行介绍。2.4.1Web接入方式Web接入方式是指用户使用浏览器以HTTPS方式、通过SSLVPN网关对服务器提供的资源进行访问，即一切数据的显示和操作都是通过Web页面进行的。通过Web接入方式可以访问的资源有两种：Web服务器和文件共享资源。1.Web服务器资源Web服务器以网页的形式为用户提供服务，用户可以通过点击网页中的超链接，在不同的网页之间跳转，以浏览网页获取信息。SSLVPN为用户访问Web服务器提供了安全的连接，并且可以防止非法用户访问受保护的Web服务器。图5Web资源访问机制如图5所示，Web服务器访问过程中，SSLVPN网关主要充当中继的角色：(1)SSLVPN网关收到用户的HTTP请求消息后，将HTTP请求URL中的路径映射到资源，并将HTTP请求转发到被请求资源对应的真正的Web服务器；(2)SSLVPN网关收到HTTP回应消息后，将网页中的内网链接修改为指向SSLVPN网关的链接，使用户在访问这些内网链接对应的资源时都通过SSLVPN网关，从而保证安全，并实现访问控制。SSLVPN将改写后的HTTP回应消息发送给用户。在Web服务器访问的过程中，从用户角度看，所有的HTTP应答都来自于SSLVPN网关；从Web服务器的角度看，所有的HTTP请求都是SSLVPN网关发起的。2.文件共享资源文件共享是一种常用的网络应用，实现了对远程网络服务器或者主机上文件系统进行操作（如浏览文件夹、上传文件、下载文件等）的功能，如Windows操作系统上的共享文件夹应用。SSLVPN网关将文件共享资源以Web方式提供给用户。如图6所示，文件共享资源访问过程中，SSLVPN网关起到协议转换器的作用：(1)远程主机与SSLVPN网关之间通过HTTPS协议通信：远程主机将用户访问文件共享资源的请求通过HTTPS报文发送给SSLVPN网关。(2)SSLVPN网关与文件服务器通过SMB协议通信：SSLVPN网关接收到请求后，将其转换为SMB协议报文，发送给文件服务器。(3)文件服务器应答报文到达SSLVPN网关后，SSLVPN网关将其转换为HTTPS报文后，发送给远程主机。图6文件共享资源访问示意图2.4.2TCP接入方式TCP接入方式用于实现应用程序对服务器开放端口的安全访问。通过TCP接入方式，用户可以访问任意基于TCP的服务，包括远程访问服务（如Telnet）、桌面共享服务、邮件服务等。用户利用TCP接入方式访问内网服务器时，不需要对现有的TCP应用程序进行升级，只需安装专用的TCP接入客户端软件，由该软件实现使用SSL连接传送应用层数据。如图7所示，用户利用TCP接入方式访问内网服务器的工作流程为：(1)用户启动TCP应用后，远程主机自动从SSLVPN网关上下载TCP接入客户端软件。(2)用户通过点击SSLVPN网关Web访问页面上的资源链接或开启TCP应用程序（例如打开远程桌面连接程序，连接到远程的内网服务器）的方式访问TCP应用资源时，客户端软件就会与SSLVPN网关建立SSL连接，并使用扩展的HTTP消息请求访问该资源。(3)SSLVPN网关与该资