IPsec、VPN 协议与远程访问安全

虚拟专用网络（VPN）会在公共网络或不受信任的网络上创建加密隧道，使远程用户和站点能够像处于同一专用网络中一样通信。VPN 可以防止用户在不受信任的网络（酒店 Wi-Fi、公共热点）上被窃听，允许远程员工访问内部资源，并通过互联网安全地连接分支机构。Security+ 考试会考查多种 VPN 技术——IPsec、SSL-VPN 以及 WireGuard 等新兴协议——以及适用于每种技术的安全注意事项。

IPsec（互联网协议安全）是一套在 Layer 3 保护 IP 流量的协议。IPsec 有两种模式：Transport mode只加密每个 IP 数据包的有效载荷（保留原始 IP 标头，用于端到端主机通信）；Tunnel mode加密整个原始数据包，并将其封装在新的 IP 标头中，用于网关充当隧道端点的站点到站点 VPN。IPsec 使用两种主要协议：AH（Authentication Header）仅提供完整性和身份验证（不提供加密），ESP（Encapsulating Security Payload）同时提供加密和身份验证。

IKE（互联网密钥交换）负责为 IPsec 会话协商安全参数（算法、密钥）。IKEv1 使用两个阶段：阶段 1 建立安全通道，以保护阶段 2 的协商；阶段 2 协商实际的 IPsec 安全关联。IKEv2是当前标准，更简单、更快速、更可靠，并且内置支持 EAP 身份验证和 MOBIKE（处理会话期间的 IP 地址变化，这对移动设备非常重要）。IPsec 安全关联（SAs）是单向的；每个方向都有自己的 SA 和加密密钥。

IPsec VPN运行在 Layer 3，需要客户端软件，并且通常需要开放特定的防火墙端口（UDP 500、用于 NAT 穿透的 UDP 4500、ESP Protocol 50）。它部署起来更困难，但可以提供完整的网络层访问。SSL-VPN通过 HTTPS（TCP 443）传输隧道流量，这种流量几乎可以通过所有防火墙，并且既可以通过浏览器运行（无客户端模式），也可以使用轻量客户端。SSL-VPN 使用 TLS 作为外层隧道，因此能够受益于 TLS 的安全改进，也更便于用户连接。企业 SSL-VPN 产品（Cisco AnyConnect、Palo Alto GlobalProtect）还支持分割隧道和终端状态评估。

分割隧道允许 VPN 客户端仅将发往企业的流量通过 VPN 隧道，同时将访问互联网的流量直接发送到互联网，不经过企业安全控制。其安全风险在于：受感染的终端可以同时访问企业网络（通过 VPN），并与恶意软件的 C2 服务器通信（通过直连互联网），从而实质上将企业网络桥接给攻击者。全隧道会将所有流量都通过 VPN 网关，在那里由企业安全控制（Web 过滤、DLP、IPS）进行检查。大多数重视安全的组织都会强制使用全隧道，并接受由此产生的带宽开销。

WireGuard是一种现代 VPN 协议，设计目标是比 IPsec 和 OpenVPN 更简单、更快速、更安全。WireGuard 使用固定且精简的密码学组件：ChaCha20用于对称加密，Poly1305用于身份验证，Curve25519用于 ECDH 密钥交换，BLAKE2s用于哈希，SipHash24用于哈希表密钥。其代码库不到 4,000 行（而 OpenVPN 超过 100,000 行），因此更易于审计，也能减小攻击面。WireGuard 现已内置于 Linux 内核（5.6 及更高版本），并受到所有主流平台支持。

站点到站点 VPN通过网关设备之间的持久加密隧道连接整个网络（分支机构、数据中心、云 VPC）。与个人用户连接的远程访问 VPN 不同，站点到站点隧道会在固定端点之间始终保持启用。最常用的技术是隧道模式下的 IPsec。配置要求两端的 IKE 提案（加密、完整性、DH 组、生命周期）相匹配——不匹配是站点到站点 VPN 故障排查中最常见的问题。配置带有死对等端检测（DPD）的冗余隧道，可在主路径发生故障时提供故障转移。

VPN 支持多种身份验证机制。预共享密钥（PSK）：在两个端点上配置的共享机密，配置简单，但如果密钥泄露，会形成单一失陷点；适合站点到站点连接。基于证书的身份验证：每个客户端或网关都提供 X.509 证书，安全性更强，可扩展到大量用户，并且可以吊销证书。EAP（可扩展身份验证协议）：支持与 RADIUS 集成，从而启用用户名/密码、MFA（EAP-TTLS、EAP-TLS），以及与 Active Directory 的集成。大多数企业部署会将证书身份验证（设备身份）与 MFA（用户身份）结合使用。

现代 VPN 网关会在授予访问权限前执行终端状态检查，确保连接设备符合安全要求。检查项目包括：操作系统版本和补丁级别（拒绝使用已停止支持的操作系统）、是否安装防病毒软件及其病毒特征库是否为最新、是否启用磁盘加密、是否安装未经授权的软件，以及防火墙是否处于启用状态。未通过状态检查的设备会被置于隔离 VLAN中，仅提供有限访问权限——通常只能访问修复资源——直到其符合策略要求。这样，即使个人设备拥有有效凭据，也能防止受感染的设备直接访问生产企业网络。

始终在线 VPN确保企业终端离开企业网络后始终保持 VPN 连接。与需要用户手动连接的传统 VPN 不同，始终在线 VPN 会在登录前建立连接（有时使用机器证书身份验证），并在整个会话期间保持连接。这样可以确保即使是远程员工，终端的所有流量也都受到企业安全控制的检查。Microsoft DirectAccess（前身）以及 Cisco AnyConnect Always-On 和 GlobalProtect 等解决方案都采用了这种模式。代价是网关负载增加——每个远程终端都会保持一个永久会话。

VPN 集中器是一种专用设备或虚拟设备，用于终止大量 VPN 会话，并处理可能使通用路由器或防火墙不堪重负的密码运算负载。企业 VPN 集中器支持数千个并发会话，并可与 RADIUS 集成进行身份验证，与 LDAP/AD 集成查询用户信息，还可与证书颁发机构集成以验证客户端证书。高可用性（HA）配置使用主备或主主集群，并同步会话，因此即使某个集中器发生故障，用户也不会断开连接。对于依赖 VPN 执行关键业务的组织而言，合理规划 HA 至关重要。

测试您对本课 CompTIA Security+ (SY0-701) 概念的理解。

在本课中，您学到了：IPsec 在第 3 层使用 AH（仅提供完整性）或 ESP（加密 + 完整性）保护 IP 流量，并在传输模式或隧道模式下使用 IKEv2 进行密钥协商；SSL-VPN 通过 HTTPS 建立隧道，与 IPsec 相比更容易穿过防火墙进行部署；而分离隧道会造成安全风险，因为它允许终端上的恶意软件直接访问 internet，同时 VPN 还提供企业网络访问。Secure Protocols 课程到此结束——接下来我们将探索 Zero Trust Architecture。