【聚杰网Linux】使用Linux L2TP/IPsec VPN 服务器

原文地址：http://www.jacco2.dds.nl/networking/freeswan-l2tp.html

首先声明一下，我只有初中文化程度，在做Linux VPN接入服务器时发现网上这方面的中文资料太少，无奈只好自己用金山词霸一个单词一个单词地把它翻译了出来，不敢独享，现贴出来，希望大家不要嘲笑我的英文水平，也希望高手多多指教。同时也希望大家为了国家的兴旺，坚决抵制国外列强的经济侵略和文化侵略，一定要支持民族产业，少买洋货，少看洋片……。

1 绪论
这篇文章包含了如何使用微软、苹果或其它第三方厂商的L2TP/IPsec客户端来设置让Road Warrior连接到一个基于FreeS/WAN或后续软件的Linux服务器。
IPsec是一个安全通信的网络协议。它是一个正式的互联网标准。不同厂家生产的客户端和设备应该能够协同工作（从理论上说），只要他们支持IPsec标准。
2 目录
绪论
目录
背景
过程概况
安全注意事项
VPN的选择
用L2TP使用IPsec的优势和劣势
支持Road Warrior
安装（Linux 内核等）
配置FreeS/WAN
配置L2TP/IPsec客户端
开始L2TP/IPsec连接
L2TP概况
安装和配置L2TP（Linux）
PPP认证、压缩和加密
安装和配置PPP（Linux）
再一次开始L2TP/IPsec连接
L2TP/IPsec的一些评论
NAT-Traversal
Windows网络（WINS等）
分离隧道
发现并解决故障
证书
保护无线连接
Linux作为L2TP/IPsec客户端
一些思考
有关的链接
修订的版本
3 背景
微软在Windows 2000 Professional/Server、Windows XP Home/Professional和Pocket PC 2003中包含了一个IPsec客户端。因为客户端支持是基于操作系统的，所以不用再下载。
可以免费从微软网站上下载另一个不同的IPsec客户端，“MSL2TP client”，它可以安装在Windows 95/98/Me/NT4上。尽管与Windows 2000/XP自带的不同，但在功能上与它十分相似。
到目前为止，微软好象还没有Windows 3.X、Windows NT 4.0 Server和Pocket PC 2002及以前版本的客户端。对于这些不常见的用户，你可以下载免费的PGPNET，不过它只能用于主机到主机的连接。
可是微软免费的IPsec客户端有一个障碍，它只能与另一个协议L2TP结合使用，不与L2TP结合使用可能非常困难（Widnows 2000/XP）或许根本不可能（MSL2TP，Pocket PC）。有的说微软按照真正的微软风格采用并增强了IPsec标准。虽然是合理的，但L2TP目前是一个被提议的互联网标准（RFC 2661）并且是L2TP over IPsec（RFC3193）。另外，PPTP是另一个广泛被用于VPN的协议，但它不是一个正式的标准。
使用L2TP协议意味着你将使用一个L2TP守护进程。有许多可以使用的L2TP守护进程。当Windows L2TP/IPsec客户端连接到你的Linux服务器时，首先打开一个到Openswan的IPsec隧道，然后使用这个隧道连接到 Linux服务器上的L2TP守护进程，最后客户端就可以访问内网的计算机。
一种办法是，如果你有一台Windows 200X服务器，用L2TP/IPsec客户端连接到Linux IPsec服务器，然后使用 IPsec隧道连接到Windows 200X的L2TP服务来代替Linux。这样的优势是Windows的L2TP服务对Windows客户端的兼容性大概比开源的L2TP守护进程要好。注：这样的安装，Windows 200X服务器不是直接连接到Internet，Linux服务器是。有人可能关心这个安全优势。如果依靠Windows 200X代替Linux通过 PPP对用户进行认证，因而你需要客户访问许可。
微软显然不认为IPsec是为远程工作者（Road Warriors）提供认证的一个好协议。说点多余的，因为第三方客户（PGPNet， SoftRemote等）在这方面完全没有任何问题。微软的解释陈述在它们网页中的VPN FAQ中。基本上他们主张口令比证书容易使用。但我认为在这后面大概有另外的战略决定，显然L2TP协议提供了更加适合微软的额外认证机制（比如，通过Windows登录证书认证意味着销售出更多的NT/200X客户许可）。
4 过程概况
• 下载Openswan、L2TP 服务、PPP 服务和示范脚本/配置文件。
• 阅读文档(包括本文, Openswan文档, 微软文档)。
• 使用你的Linux发行版提供的支持IPsec的内核，如果不支持则要为你的发行版下载支持IPsec的内核。如果没有，要自己编译并安装一个新的支持IPsec的内核。
• 为你的Linux发行版安装Openswan用户态工具，如果没有，你需要自己编译并安装它们。
• 修改Openswan配置文件。
• 如果你的Windows或Macintosh没有内建L2TP/IPsec客户端，就安装它。
• 配置客户端，使用“预共享密钥”（“口令”）。
• 在客户端开始(或称“拨号”) L2TP/IPsec连接。
• 验证Linux VPN服务器的IPsec部分成功连接。
• 在Linux上下载、安装并配置L2TP和PPP服务。
• 调整防火墙，阻止通过外部接口UDP 1701端口进来的数据（非常重要）。
• 在客户端再次开始L2TP/IPsec连接。
• 验证Linux VPN服务器IPsec和L2TP都能工作。
• （可选的）用X.509证书代替“预共享密钥”。
下面是安装示意图。

或许看起来有些困难，不过如果你已经有一个正常工作的Openswan系统，那么只不过再安装一个额外的L2TP守护进程软件包而已。或许你还需要修改一下配置文件。有点复杂的事情是支持NAT-Traversal。我们假设一开始你不需要NAT。
5 安全考虑
认真地看这一部分，如果刚开始看，不要立即采取行动。等你理解并记住后再回过来，这时你已经知道了全部的工作并且你也知道如何避开如Internet这样的不安全网络。
5.1 阻止外部访问L2TP守护进程。
应该对L2TP守护进程建立防火墙，使外部接口不能访问。也可以说：必须为L2TP守护进程建立防火墙，否则你将冒巨大的风险。因此，应该建立防火墙，除ipsec0接口外，阻止从所有接口进来的L2TP连接（UDP 1701）。
5.2 监听地址参数（仅KLIPS有效）
除对L2TP守护进程建立防火墙外，还有一种更加安全的设置方法。默认情况下，L2TP守护进程监听UDP 1701端口，假如防火墙关闭， L2TP守护进程将暴露在外部接口。因此，不需要任何人通过Linux VPN服务器外部接口访问L2TP守护进程，你需要的是只有经过IPsec认证的客户可以访问L2TP守护进程，也就是说L2TP数据包应该通过IPsec隧道，并且服务器与客户机之间不是没有加密的直接相连。可是，默认情况下 L2TP守护进程监听所有接口，包括外部接口（不友好的），它绑定到INADDR_ANY（它能够识别的那些）。你更愿意L2TP仅绑定到ipsec0接口，不过，这是不可能的。不像低层网络应用程序（tcpdump和Ethereal）那样，你不能将L2TP绑定到某个特定的接口。
幸运的是，L2TP可以绑定到某个特定的IP地址。两个主流的开源L2TP守护进程（l2tpd和rp-l2tp）提供了补丁，使之可以绑定（监听）某个特定的IP地址。这个补丁称为：listen-addr patch。打了该补丁后你只要在L2TP守护进程的配置文件（l2tpd.conf）中增加一行“listen-addr 192.168.1.98”，L2TP守护进程就会绑定（监听）这个IP地址（一般情况下是内网IP地址）。
因为L2TP守护进程在内部接口上监听，所以外部接口不能直接访问守护进程，这很好，可是L2TP守护进程必须通过ipsec0接口才能访问，所以要配置一下防火墙，让ipsec0的数据包能够到达内网。
iptables -t nat --append PREROUTING -i ipsec0 -p udp --sport 1701 --dport 1701 -j DNAT --to-destination 192.168.1.98
这里的192.168.1.98也是内网接口的IP地址。删除规则的方法是：
iptables -t nat --delete PREROUTING -i ipsec0 -p udp --sport 1701 --dport 1701 -j DNAT --to-destination 192.168.1.98
在执行这一行时Openswan必须运行，也就是说ipsec0必须存在。作为选择，你可以增加额外的防火墙脚本供Openswan调用，也就是指定“leftfirewall=参数”。参考这方面的FreeS/WAN文档（http: //www.freeswan.org/freeswan_snaps/CURRENT- SNAP/doc/firewall.html#up_down）。
当正确地使用了listen-addr参数后，L2TP守护进程将不再监听外部接口，因此就算防火墙停止，L2TP守护进程也不会暴露在外部接口上。可是仍需要对除ipsec0以外的所有接口进来的L2TP连接谨慎地设置防火墙。同时使用防火墙保护和“listen-addr”参数（就像腰带与吊带一样）。
5.3 监听地址参数和26sec
不幸的是，上面提到的“listen-addr”不能用在2.6内核的本地IPsec执行者（26sec）上，因为26sec没有ipsec0这样的接口，而且在普通的2.6内核上IPsec后面进行网络地址转换（NAT-after-IPsec）会普遍被破坏。在2.6内核上的这些问题有5种解决方法。第一，在2.6内核中使用KLIPS，这样你就有了ipsec0这样的接口，FreeS/WAN 2.05支持这样，Openswan 2.3支持在2.6内核中使用KLIPS，但它仍在开发中。第二，等出现新的IPsec后面进行网络地址转换（NAT-after-IPsec）不再被破坏的 2.6.x内核。第三，用非正式开发的Netfilter补丁来编译你自己的内核。第四，也是最不理想的，在IPsec服务器上使用防火墙，也就是让 L2TP守护进程监听所有接口，防范从外部接口进来的所有L2TP连接。第五，在VPN服务器前边放一个有防火墙（也可能是NAT）的路由器，并且允许 L2TP监听所有接口。后边两种方法依赖于防火墙，是一种折衷的办法，万一禁用或者发生其它原因，L2TP就暴露了。
5.4 ip_forward（IP传递）
另一个值得注意的安全点是，人们通常将/proc/sys/net/ipv4/ip_forward设置为1来启用路由（VPN已经启用），这样从IPsec隧道来的数据包将被转发到内网。可是有一些安全含意，当对某个接口做了限制后，也许一个或多个iptables forward规则同样可能被欺骗。否则你可以使用iproute2（高级路由）。这有点超出本文的范围。

6 VPN的选择
在发掘安装Openswan和L2TP的技术细节前，先停一下。假设你有兴趣让你的用户通过Internet远程访问，主要原因是：价格、安全、友善的用户界面，有以下几种方案供选择：
1、客户端用硬件设施。
2、PPTP，例如Windows包含客户端的。
3、像Citrix、Windows终端服务器、pcAnywhere或VNC等远程桌面解决方案。
4、基于SSL的VPN，例如HOB或者Citrix Secure Gateway。
5、非标准的，基于开源的解决方案，如CIPE、vtun、tinc和OpenVPN。
6、第三方IPsec解决方案，如PGP、SafeNet SoftRemote、SSH Sentinel或TheGreenBow VPN客户端。
7、Windows 2000/XP自带的IPsec客户端，手工配置去除掉L2TP。
8、Windows 2000/XP自带的IPsec客户端，用免费工具软件配置去除掉L2TP。
9、像Windows 2000/XP、Pocket PC 2003、Mac OS X v10.3+ 自带的IPsec/L2TP客户端，为Windows 95/ME/NT4设计的MSL2TP客户端。
7 带L2TP的IPsec的优势和劣势
下面是用Windows和Mac Panther自带的带L2TP的IPsec客户端连接到Linux服务器的优势和劣势。
优势：
1、“免费”。Windows自带客户端或者可以免费从微软下载。Mac OS X 10.3+也带了一个客户端，当然客户端本身不是真正免费，因为已经从Windows/Mac OS许可中支付了。很明显，它不像免费软件基金会的软件那样真正免费。
2、在客户端上安装还算简单。默认情况下Windows 2000/XP、Pocket PC 2003和Mac OS X 10.3+已经安装了一个客户端。Windows 9x/ME/NT4需要下载一些额外的软件（需要Dial-Up Networking 1.4和IE 5.01以上）。也可以安装第三方客户端。
3、使用还算简单。没有更多的配置，所以更少出错。
4、“本地的”客户端。也就是微软的苹果。
5、安全。一般认为IPsec是一个安全的VPN协议。例如，远远超过PPTP。L2TP没有把握，但无论如何L2TP数据包用IPsec加密了。
6、支持“虚拟IP地址”。这意味着远程客户一旦登录后就可以从内网获得一个IP地址。对其它计算机来说，远程用户就像在内部网络上一样。
7、支持TCP/IP和IPX隧道。使用L2TP，你可以建立一个第二层的隧道，因此从理论上任何三层协议都可以通过隧道。可是多数情况下 TCP/IP协议被使用到VPN隧道中，据报道，IPX也能很好地工作。微软客户端支持NetBEUI，但pppd不支持，看来NetBEUI大概不能工作。
8、L2TP over IPsec是IETE的一个正式标准（RFC2661）。这意味着许多厂商支持这个协议，像PPTP、MPPE、PEAP、L2sec和OpenVPN等这些相关的VPN方案仍然不是正式标准。
9、NAT-Travelsal。多数IPsec客户端支持它（但像Windows 2000/XP等只有更新后才支持。
劣势：
1、可能在服务器上比较难安装。L2TP/IPsec或许在客户端比较容易安装，但比较来看，它在服务器上安装要比PPTP和简单的IPsec难。因此，很大程度上取决于你的操作技巧和你选择的Linux发行版。
2、较少的特性。比如一般情况下微软的客户端不支持AES加密，很多商业的客户端和Mac OS X支持AES加密，它要比3DES快得多。
3、支持。在客户端，你可以请求谁来为你提供支持？微软吗？微软转售者吗？Openswan和l2tpd的邮件列表对人们非常有用，但是如果你微软客户端的臭虫，只有微软能修补它。像Astaro和Xelerance这样的公司对它们的VPN产品提供支持。
4、需要一个L2TP服务。Openswan提供了IPsec服务，但你还需要一个L2TP服务。还有许多执行者，但它们在Linux/Unix下不常用。
5、需要证书。除非你的客户端有固定IP地址，否则需要X.509证书。换句话说，你需要一个公钥基础设施（PKI：Public Key Infrastructure），另一方面，PPP仅需要口令。
6、没有更多可用的经验。带L2TP和IPsec的结合使用在Linux上还算比较新。大概很少有人会立即使用这样的配置。
7、不稳定的升级路线。2003年6月微软对它们Windows 2000/XP自带的IPsec客户端进行了升级。MSL2TP基本上是1.0 版，尽管它是基于SoftRemote客户端的。或许微软不会再更新了，因为Windows版的客户端已经处于“不支持阶段”了。
8、信息包的顶部装置。通信负载被多次封装（IPsec、L2TP、PPP），这就需要更多的带宽，这就导致了一个MTU大小的问题，如果我没有记错的话，简单的IPsec每个数据包有56个字节的顶部装置，L2TP会在每个数据包上再增加16个字节，如果使用NAT-Traversal （IPsec被封装到UDP里）顶部装置会更大。我无法做更多的性能测试，
9、慢。L2TP和PPP协议需要在Linux服务器上运行额外的守护进程。这些守护进程运行在用户态，这意味着信息包的额外处理和更多的延迟。一般情况情况下，在ADSL线路上，线路速度是瓶颈，不是VPN，但如果VPN运行在LAN上，那么VPN是瓶颈。
10、在非微软的客户端事上比较复杂。L2TP在IPsec顶上对Windows的本地客户端来说设置比较容易，但不是所有的第三方客户端都支持 L2TP。比如如果你有Linux用户，让他们运行L2TP客户端有点无聊，也意味着你需要做更多的工作，因为你希望提供的支持不只一个，而是不同的 VPN选项，也就是IPsec和L2TP/IPsec。
11、NAT-Travelsal。有L2TP/IPsec的NAT-Traversal在Linux上现在是实验性的。NAT-T由IETE批准，但多数厂商的执行者比草案要早。
12、没有“完美的安全传送”PFS是一个可以被IPsec通信启用的安全特征，但是Windows和Mac的L2TP/IPsec客户端不支持（除非用户手工建立一个IPsec策略，但是那样用户界面又不友好，而且容易出错）。
13、专利问题。Cisco拥有L2F协议的专利，L2TP本质上是由Cisco的L2F协议和微软的PPTP协议组合而成的。Cisco在 L2TP协议上同样有专利。人们都知道，不排除Cisco想寻求版税或什么的。同样一些公司拥有NAT-Traversal的专利。这个专利问题也许只对美国、日本等软件专利法非常愚蠢的国家的用户有影响。
就像你看到的，有这么多好的原因使你不使用带L2TP的IPsec，但是，在像IKEv2和DHCP over IPsec这样更好的解决方案更普遍地使用前，它还因为相当安全这一面和价格影响使人有兴趣来考虑它。
8 Road Warrior支持
VPN用户经常使用动态IP：在他们连接的每一次IP地址都可能不同。比如，一个旅行者用它的笔记本电脑从宾馆或会议室发起的连接；一些cable/ADSL提供商使用DHCP来分配有规律地改变的动态IP地址。
使用IPsec有多种方法来支持这种设想：
• 每个用户共享的“预共享密钥”（PSK：PreShared Key）。
• RSA认证。
• 在“好斗模式”（Aggressive Mode）下的“多重预共享密钥”（Multiple PreShared Key）。
• DHCP over IPsec。
• IKEv2
• X.509证书。

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