к.т.н., доцент Пархоменко И.И., Остапчук А.В.,

Национальный авиационный университет, Украина

Протоколы туннелирования канального уровня

Туннелирование — метод построения сетей, при котором один сетевой протокол инкапсулируется в другой. От обычных многоуровневых сетевых моделей (OSI или TCP/IP) туннелирование отличается тем, что инкапсулируемый протокол относится к тому же или более низкому уровню, чем используемый в качестве тоннеля.

Такие протоколы как РРТР и L2TP (Layer-2 Tunneling Protocol) относят к протоколам туннелирования канального уровня модели OSI. Эти три протокола обьединяет то, что они используются для организации защищенного многопротокольного удаленного доступа к ресурсам корпоративной сети через открытую сеть типа Интернет.

РРТР, L2F и L2TP —относят к протоколам формирования защищенного канала, но на самом то деле к этому можно отнести только протокол РРТР, который туннелирует и шифрует данные. В свою очередь L2F и L2TP осуществляют только туннелирование, а для защиты данных уже необходимо задействовать дополнительные протоколы, в частности IPSec.

На основе протокола канального уровня РРР (Point-to-Point Protocol) ,были созданы РРТР, L2F иL2TP, которые дополнили и расширили эго возможности. Первоначально протокол РРР, расположенный на канальном уровне, был разработан для инкапсуляции данных и их доставки по соединениям типа «точка—точка». Этот протокол служит также для организации асинхронных (например, коммутируемых) соединений. Для доставки конфиденциальных данных из одной точки в другую через сети общего пользования сначала производится инкапсуляция данных с помощью протокола РРР, затем протоколы РРТР и L2TP выполняют шифрованние данных и собственную инкапсуляцию. После того как туннельный протокол доставляет пакеты из начальной точки туннеля в конечную, выполняется деинкапсуляция. На физическом и канальном уровнях протоколы РРТР и L2TP идентичны, но на этом их сходство заканчивается и начинаются различия.

Протокол РРТР (Point-to-Point Tunneling Protocol), был разработан несколькими компаниями, но главным разработчиком была Microsoft от которой и получил распространение, так как внедрялся в ОС Windows NT/2000. Протокол РРТР позволяет создавать защищенные каналы для обмена данными по протоколам IP, IPX или NetBEUI. Данные этих протоколов упаковываются в кадры РРР и затем инкапсулируются посредством протокола РРТР в пакеты протокола IP, с помощью которого переносятся в зашифрованном виде через любую сеть TCP/IP.

Пакеты, передаваемые в рамках сессии РРТР, имеют следующую структуру (рис. 1):


• заголовок канального уровня, используемый внутри Интернета, например заголовок кадра Ethernet;


• заголовок IP, содержащий адреса отправителя и получателя пакета;
• заголовок общего метода инкапсуляции для маршрутизации GRE (Generic Routing Encapsulation);


• исходный пакет РРР, включающий пакет IP, IPX или NetBEUI.

Заголовок кадра передачи

IP- заголовок

GRE- заголовок

РРР- заголовок

Зашифрованные данные PPP

Окончание кадра передачи

Рис. 1 Структура пакета для пересылки по туннелю РРТР

Для протокола РРТР определены две основные схемы применения:


1) схема туннелирования при прямом соединении удаленного компьютера с Интернетом;


2) схема туннелирования при подключении удаленного компьютера к Интернету по телефонной линии через провайдера.

Протокол L2F (Layer-2 Forwarding) был разработан компанией Cisco Systems для построения защищенных виртуальных сетей, как альтернатива выше рассмотренному протоколу РРТР. Но на сегодняшний день используется в основном L2TP, который вытеснил L2F .

Протокол L2TP (Layer-2 Tunneling Protocol) разработан в организации IETF (Internet Engineering Task Force) при поддержке двух компаний Microsoft и CiscoSystems. Протокол L2TP разрабатывался как протокол защищенного туннелирования РРР-трафика через сети общего назначения с произвольной средой. Работа над этим протоколом велась на основе протоколов РРТР и L2F, и в результате он вобрал в себя лучшие качества исходных протоколов.

В отличие от РРТР, протокол L2TP не привязан к протоколу IP, поэтому он может быть использован в сетях с коммутацией пакетов, например в сетях ATM(Asynchronous Transfer Mode) или в сетях с ретрансляцией кадров (frame relay). Кроме того, в протокол L2TP добавлена важная функция управления потоками данных, а также ряд отсутствующих в спецификации протокола РРТР функций защиты, в частности, включена возможность работы с протоколами АН и ESP стека протоколов IPSec.

Хотя протокол РРТР обеспечивает достаточную степень безопасности, но все же протокол L2TP (поверх IPSec) надежнее. Протокол L2TP (поверх IPSec) обеспечивает аутентификацию на уровнях «пользователь» и «компьютер», а также выполняет аутентификацию и шифрование данных.

Формирование защищенного виртуального канала в протоколе L2TP осуществляется в три этапа:


• установление соединения с сервером удаленного доступа локальной сети;


• аутентификация пользователя;

• конфигурирование защищенного туннеля.

В заключении можно сказать что, функциональные возможности протоколов РРТР и L2TP различны. Протокол РРТР может применяться только в IP-сетях. Протокол L2TP может использоваться не только в IP-сетях. Протокол L2TP поверх IPSec предлагает больше уровней безопасности, чем РРТР, и может гарантировать почти 100%-ю безопасность важных для организации данных.

Литература:

1. ГАЛИЦКИЙ А. В., РЯБКО С. Д., ШАНЬГИН В. Ф. Защита информации в сети. Анализ технологий и синтез решений.- ДМК Пресс, 2004.-616с.

2. В. Г. Олифер, Н.А. Олефер «Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов». 3-е изд-е. – СПб.: Питер, 2006.