[科普中国]-网络虚拟化-

网络虚拟化就是在一个物理网络上模拟出多个逻辑网络来。

网络虚拟化的内容一般指虚拟专用网络 (VPN)。VPN 对网络连接的概念进行了抽象，允许远程用户访问组织的内部网络，就像物理上连接到该网络一样。网络虚拟化可以帮助保护 IT 环境，防止来自 Internet 的威胁，同时使用户能够快速安全的访问应用程序和数据。1

“Virtual Private Network”。vpn被定义为通过一个公用网络(通常是因特网)建立一个临时的、安全的连接，是一条穿过混乱的公用网络的安全、稳定隧道。使用这条隧道可以对数据进行几倍加密达到安全使用互联网的目的。

虚拟局域网目前比较常见的网络虚拟化应用包括虚拟局域网，即VLAN，虚拟专用网，VPN，以及虚拟网络设备等。

VLAN如图1所示，是指管理员能够根据实际应用需求，把同一物理局域网内的不同用户，从逻辑上划分为不同的广播域，即实现了VLAN。每一个VLAN相当于一个独立的局域网络。同一个VLAN中的计算机用户可以互连互通，而不同VLAN之间的计算机用户不能直接互连互通。只有通过配置路由等技术手段才能实现不同VLAN之间的计算机的互连互通。

我们知道，局域网的特点，就是里面的计算机之间是互联互通的。可见从用户使用的角度来看，模拟出来的逻辑网络与物理网络在体验上是完全一样的。

图1 VLAN

常见形式基于网络的虚拟化方法是在网络设备之间实现存储虚拟化功能，具体有下面几种方式：

1. 基于互联设备的虚拟化

基于互联设备的方法如果是对称的，那么控制信息和数据走在同一条通道上;如果是不对称的，控制信息和数据走在不同的路径上。在对称的方式下，互联设备可能成为瓶颈，但是多重设备管理和负载平衡机制可以减缓瓶颈的矛盾。同时，多重设备管理环境中，当一个设备发生故障时，也比较容易支持服务器实现故障接替。但是，这将产生多个SAN孤岛，因为一个设备仅控制与它所连接的存储系统。非对称式虚拟存储比对称式更具有可扩展性，因为数据和控制信息的路径是分离的。

基于互联设备的虚拟化方法能够在专用服务器上运行，使用标准操作系统，例如Windows、Sun Solaris、Linux或供应商提供的操作系统。这种方法运行在标准操作系统中，具有基于主机方法的诸多优势--易使用、设备便宜。许多基于设备的虚拟化提供商也提供附加的功能模块来改善系统的整体性能，能够获得比标准操作系统更好的性能和更完善的功能，但需要更高的硬件成本。

但是，基于设备的方法也继承了基于主机虚拟化方法的一些缺陷，因为它仍然需要一个运行在主机上的代理软件或基于主机的适配器，任何主机的故障或不适当的主机配置都可能导致访问到不被保护的数据。同时，在异构操作系统间的互操作性仍然是一个问题。

2. 基于路由器的虚拟化

基于路由器的方法是在路由器固件上实现存储虚拟化功能。供应商通常也提供运行在主机上的附加软件来进一步增强存储管理能力。在此方法中，路由器被放置于每个主机到存储网络的数据通道中，用来截取网络中任何一个从主机到存储系统的命令。

虚拟专用网络虚拟专用网络VPN“Virtual Private Network”。vpn被定义为通过一个公用网络(通常是因特网)建立一个临时的、安全的连接，是一条穿过混乱的公用网络的安全、稳定隧道。使用这条隧道可以对数据进行几倍加密达到安全使用互联网的目的。虚拟专用网是对企业内部网的扩展。虚拟专用网可以帮助远程用户、公司分支机构、商业伙伴及供应商同公司的内部网建立可信的安全连接，用于经济有效地连接到商业伙伴和用户的安全外联网虚拟专用网。VPN主要采用隧道技术、加解密技术、密钥管理技术和使用者与设备身份认证技术。

功能VPN可以提供的功能：防火墙功能、认证、加密、隧道化。

VPN可以通过特殊加密的通讯协议连接到Internet上，在位于不同地方的两个或多个企业内部网之间建立一条专有的通讯线路，就好比是架设了一条专线一样，好比通过安全隧道，到达目的地，而不用为隧道的建设付费，但是它并不需要真正的去铺设光缆之类的物理线路。这就好比去电信局申请专线，但是不用给铺设线路的费用，也不用购买路由器等硬件设备。VPN技术原是路由器具有的重要技术之一，在交换机，防火墙设备或Windows 2000及以上操作系统中都支持VPN功能，一句话，VPN的核心就是利用公共网络建立虚拟私有网。

常用协议常用的虚拟专用网络协议有：

IPSec : IPsec(缩写IP Security)是保护IP协议安全通信的标准，它主要对IP协议分组进行加密和认证。

IPsec作为一个协议族(即一系列相互关联的协议)由以下部分组成：

(1)保护分组流的协议;

(2)用来建立这些安全分组流的密钥交换协议。

前者又分成两个部分：加密分组流的封装安全载荷(ESP)及较少使用的认证头(AH)，认证头提供了对分组流的认证并保证其消息完整性，但不提供保密性。目前为止，IKE协议是唯一已经制定的密钥交换协议。

PPTP: Point to Point Tunneling Protocol -- 点到点隧道协议在因特网上建立IP虚拟专用网(VPN)隧道的协议，主要内容是在因特网上建立多协议安全虚拟专用网的通信方式。

L2F: Layer 2 Forwarding -- 第二层转发协议

L2TP: Layer 2 Tunneling Protocol --第二层隧道协议

GRE：VPN的第三层隧道协议

OpenVPN:OpenVPN使用OpenSSL库加密数据与控制信息：它使用了OpenSSL的加密以及验证功能，意味着，它能够使用任何OpenSSL支持的算法。它提供了可选的数据包HMAC功能以提高连接的安全性。此外，OpenSSL的硬件加速也能提高它的性能。

MPLS VPN集隧道技术和路由技术于一身，吸取基于虚电路的VPN的QoS保证的优点，并克服了它们未能解决的缺点。MPLS组网具有极好的灵活性、扩展性，用户只需一条线路接入MPLS网，便可以实现任何节点之间的直接通信，可实现用户节点之间的星型、全网状以及其他任何形式的逻辑拓扑

使用方法一.便携网帐号申请开通

企业向运营商申请租用一批便携网使用帐号(即license，译：许可证),由企业自行管理分配帐号。企业管理员可以将需要使用便携网的各个部门，成立不同的VPN域，即不同的工作组，比如可分为财务、人事、市场、外联部等等。同一工作组内的成员可以互相通讯，既加强了成员之间的联络，又保证了数据的安全。而各个工作组之间不能互相通讯，保证了企业内部数据的安全。

二.便携网客户端安装

1.系统需求

表—列出了在装有Microsoft Windows操作系统的计算机上安装便

携网络客户端软件(yPND：your Portable Network Desktop)的最小系统要求。计算机配置必须符合或高于最小系统要求才能成功的安装和使用便携网络客户端软件

2.预安装

为成功安装便携网络客户端软件必须确保满足下列情况：

计算机符合“系统需求”表所列的最小系统要求。

安装程序会检查系统是否符合要求，如果不满足就不能继续安装，必须使系统符合最低配置要求才能进行安装。

· 必须拥有计算机的系统管理员权限才能安装。

技术特点1.安全保障

虽然实现VPN的技术和方式很多，但所有的VPN均应保证通过公用网络平台传输数据的专用性和安全性。在安全性方面，由于VPN直接构建在公用网上，实现简单、方便、灵活，但同时其安全问题也更为突出。企业必须确保其VPN上传送的数据不被攻击者窥视和篡改，并且要防止非法用户对网络资源或私有信息的访问。2

2.服务质量保证(QoS)

VPN网应当为企业数据提供不同等级的服务质量保证。不同的用户和业务对服务质量保证的要求差别较大。在网络优化方面，构建VPN的另一重要需求是充分有效地利用有限的广域网资源，为重要数据提供可靠的带宽。广域网流量的不确定性使其带宽的利用率很低，在流量高峰时引起网络阻塞，使实时性要求高的数据得不到及时发送;而在流量低谷时又造成大量的网络带宽空闲。

QoS通过流量预测与流量控制策略，可以按照优先级实现带宽管理，使得各类数据能够被合理地先后发送，并预防阻塞的发生。

3.可扩充性和灵活性

VPN必须能够支持通过Intranet和Extranet的任何类型的数据流，方便增加新的节点，支持多种类型的传输媒介，可以满足同时传输语音、图像和数据等新应用对高质量传输以及带宽增加的需求。

4.可管理性

从用户角度和运营商角度应可方便地进行管理、维护。VPN管理的目标为：减小网络风险、具有高扩展性、经济性、高可靠性等优点。事实上，VPN管理主要包括安全管理、设备管理、配置管理、访问控制列表管理、QoS管理等内容。

主要优势1)建网快速方便用户只需将各网络节点采用专线方式本地接入公用网络，并对网络进行相关配置即可。

2)降低建网投资由于VPN是利用公用网络为基础而建立的虚拟专网，因而可以避免建设传统专用网络所需的高额软硬件投资。

3)节约使用成本用户采用VPN组网，可以大大节约链路租用费及网络维护费用，从而减少企业的运营成本。

4)网络安全可靠实现VPN主要采用国际标准的网络安全技术，通过在公用网络上建立逻辑隧道及网络层的加密，避免网络数据被修改和盗用，保证了用户数据的安全性及完整性。

5)简化用户对网络的维护及管理大量的网络管理及维护工作由公用网络服务提供商来完成。

本词条内容贡献者为:

肖志勇 - 副教授 - 江南大学