Als Remote-Benutzer müssen geologische Außendienstmitarbeiter Daten sicher an ihre geologischen Vermessungs- und Forschungseinrichtungen übertragen. Der Einsatz von VPN-Technologie (Virtual Private Network) gewährleistet die Sicherheit der Datenübertragung bei der Nutzung öffentlicher Netzwerke. Dieser Artikel behandelt die Klassifizierung und die wichtigsten Aspekte der VPN-Technologie. Anhand einer Analyse der Netzwerktopologie eines geologischen Instituts wurde eine VPN-Lösung vorgestellt und die Konfiguration eines VPN-Servers auf Basis von Windows Server 2003 detailliert beschrieben.
Die Fernübertragung von Daten ist zu einem unverzichtbaren Bestandteil moderner geologischer Vermessungs- und Forschungsarbeiten geworden. Einerseits ist es angesichts der zunehmenden Digitalisierung der Datenerfassung im Feld oft notwendig, die vor Ort gesammelten Daten zeitnah an die Büros der geologischen Vermessungs- und Forschungseinrichtungen zu übermitteln. Das Netzwerk dient der Datenspeicherung und -verarbeitung; andererseits ist es während der geologischen Felduntersuchungen manchmal erforderlich, relevante technische Informationen aus dem Intranet und der Datenbank der geologischen Vermessungsbehörde abzurufen. Da es sich bei den meisten Daten aus geologischen Erhebungen um wertvolle Primärdaten handelt, muss deren Sicherheit bei der Fernübertragung gewährleistet sein. Wird das Internet für die Datenübertragung genutzt, ist es schwierig, die Sicherheit der Daten zu gewährleisten. Daher ist die Einrichtung eines wirtschaftlichen, effizienten, schnellen und sicheren Netzwerksystems für die Fernübertragung von Daten zu einer dringenden Notwendigkeit für die Arbeit im Fernzugriff geworden.
1 Lösung für die Fernübertragung von Daten
Als das Internet noch nicht weit verbreitet war, konnten sich nur Behörden wie Finanzämter, Stromversorger, Banken und andere Einrichtungen die Kosten für die Einrichtung und Nutzung von Standleitungen leisten. Mit der technologischen Entwicklung ist es mittlerweile sehr kostengünstig geworden, mithilfe von VPN-Technologie ein dediziertes Netzwerk aufzubauen, dessen Geschwindigkeit das Niveau von Standleitungen erreichen kann. .
Für mobile Nutzer wird bei Bedarf an Datenübertragung aus der Ferne traditionell die Direktwahl-Technologie eingesetzt. Lösungen auf Basis der Direktwahl-Technologie eignen sich jedoch nur für den kleinräumigen, geografisch nahen Zugriff und sind für Nutzer in Außenstellen, die häufig unterwegs sind, nicht geeignet. Für mobile Nutzer ist die Festnetzverbindung ungeeignet, da der Standort des Nutzers ungewiss und vorübergehend ist. Die VPN-Technologie eignet sich für geografisch verteilte und großvolumige Zugriffe [1] und kann die tatsächlichen Anforderungen an die Datenübertragung aus der Ferne erfüllen. Noch wichtiger ist, dass die VPN-Technologie die Datensicherheit mobiler Remote-Nutzer umfassend gewährleisten kann.
Es gibt zwei Hauptmethoden, um ein virtuelles privates Netzwerk über das Internet aufzubauen: Zum einen kann man professionelle Router und andere Geräte anschaffen, zum anderen kann man professionelle Software nutzen. Im Vergleich zur erstgenannten Methode ist die zweite kostengünstiger, einfacher zu konfigurieren und erzielt denselben Effekt wie das virtuelle private Netzwerk der erstgenannten Methode. Das Netzwerk ist dasselbe. Das virtuelle private Netzwerk kann entsprechend der tatsächlichen Situation und den Anforderungen des ursprünglichen Netzwerks eingerichtet werden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Lösung für die Datenübertragung aus der Ferne ein virtuelles privates Netzwerk nutzt, wobei bei dessen Einrichtung die tatsächlichen Anforderungen berücksichtigt werden.
2 Über die VPN-Technologie
2.1 Definition von VPN Ein virtuelles privates Netzwerk (VPN) nutzt Zugangsserver, Router und spezielle Geräte, um ein privates Netzwerk über öffentliche Netzwerke (einschließlich IP-Netzwerke, öffentliche Telefonnetze, Frame-Relay-Netzwerke und ATM-Netzwerke usw.) aufzubauen. Die Datenübertragung im öffentlichen Netzwerk erfolgt über einen sicheren Tunnel. Ein virtuelles privates Netzwerk ist eine Erweiterung eines privaten Netzwerks (DDN-Standleitung oder Telefon-Einwahlverbindung). Es nutzt das öffentliche Netzwerk, um ein eigenes Netzwerk aufzubauen. Mit anderen Worten: Der Nutzer ist sich nicht bewusst, dass er das öffentliche Netz nutzt, um die Dienste des privaten Netzes in Anspruch zu nehmen. Objektiv betrachtet kann man sagen, dass ein VPN eine Netzwerkkommunikationsumgebung mit privaten und dedizierten Eigenschaften ist. Dies wird durch virtuelle Netzwerktechnologie erreicht und nicht durch den Aufbau eines physischen privaten Netzwerks. Über ein VPN können Daten sicher zwischen zwei Computern über ein öffentliches Netzwerk übertragen werden. Da ein VPN unter Verwendung des ursprünglichen IP-Netzwerks, eines Frame-Relay-Netzwerks, eines ATM-Netzwerks usw. aufgebaut werden kann, lassen sich die Kosten für den Netzwerkaufbau erheblich senken.
2.2 Klassifizierung von VPNs Es gibt viele Möglichkeiten, VPNs zu klassifizieren. Je nach Anwendungsumgebung lassen sich VPNs in drei Grundtypen unterteilen [3]: Ein Fernzugriffs-VPN bezeichnet den Zugriff von Mitarbeitern eines Unternehmens auf das interne Unternehmensnetzwerk über eine Fernverbindung über das öffentliche Netz; Intranet-VPN (bezieht sich auf die Verbindung des LANs jeder Niederlassung mit dem LAN der Unternehmenszentrale über ein öffentliches Netzwerk); Extranet-VPN (bezieht sich auf die Verbindung der jeweiligen Intranet-VPNs von Unternehmen untereinander, um ein großes virtuelles Netzwerk zur Erleichterung des Informationsaustauschs zu bilden).
2.3 VPN-Sicherheitstechnologie Da über ein VPN vertrauliche Informationen übertragen werden, ist die Datensicherheit für VPN-Nutzer von größter Bedeutung. Derzeit werden bei VPNs hauptsächlich vier Technologien zur Gewährleistung der Sicherheit eingesetzt, nämlich Tunneltechnologie, Verschlüsselungstechnologie, Schlüsselverwaltungstechnologie und Identitätsauthentifizierungstechnologie[1].
Die Tunneling-Technologie ist die Schlüsseltechnologie von VPN. Tunneling ist eine Methode zur Übertragung von Daten zwischen Netzwerken über das Internet. Die übertragenen Daten werden vor der Übertragung in das entsprechende Tunnelprotokoll gekapselt und am anderen Ende wieder entschlüsselt. Paket. Protokolle im Zusammenhang mit der Tunneling-Technologie lassen sich in Layer-2-Tunneling-Protokolle und Layer-3-Tunneling-Protokolle unterteilen. Das Layer-2-Tunneling-Protokoll kapselt zunächst verschiedene Netzwerkprotokolle in das PPP (Point-to-Point Protocol) ein und modifiziert anschließend die Daten. Die durch diese zweischichtige Kapselungsmethode gebildeten Datenpakete werden, in ein Tunnelprotokoll verpackt, vom Layer-2-Tunnelprotokoll übertragen; das Layer-3-Tunnelprotokoll lädt verschiedene Netzwerkprotokolle direkt in das Tunnelprotokoll, und die durch das Layer-3-Tunnelprotokoll gebildeten Datenpakete werden übertragen. Zu den Layer-2-Tunneling-Protokollen gehören vor allem PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol), L2TP (Layer-2-Tunneling-Protokoll) usw. Zu den Layer-3-Tunneling-Protokollen gehört vor allem IPSec. Unter diesen bietet PPTP Sicherheit für Nutzer, die über das Telefon auf das Internet zugreifen. VPN-Dienste wie L2TP können in IP-Netzwerken, Frame-Relay-, X.25- oder ATM-Netzwerken genutzt werden. IPSec bietet Schutz für die IP-Schicht und die darüber liegenden Protokolle und ist für Benutzer und Anwendungen transparent.
Bei der Verschlüsselungstechnologie verschlüsselt der Absender die Daten vor dem Versand, und der Empfänger entschlüsselt sie, sobald sie bei ihm eintreffen. Verschlüsselungsalgorithmen wie DES, 3DES, IDEA usw.
Die Hauptaufgabe der Schlüsselverwaltungstechnologie besteht darin, Schlüssel sicher über öffentliche Datennetzwerke zu übertragen, ohne dass sie gestohlen werden können, was die Sicherheit von VPN erheblich verbessern kann. Zu den derzeit wichtigsten Standards für den Schlüsselaustausch und die Schlüsselverwaltung zählen IKE (Internet Key Exchange), SKIP (Internet Simple Key Management) und Oakley.
Technologien zur Identitätsauthentifizierung von Benutzern kommen vor allem bei Fernzugriffssituationen zum Einsatz. Wenn ein Einwahlbenutzer den Aufbau einer Sitzung anfordert, muss seine Identität authentifiziert werden, um festzustellen, ob es sich um einen berechtigten Benutzer handelt und welche Ressourcen genutzt werden dürfen. Die am häufigsten verwendeten Technologien zur Identitätsauthentifizierung sind die Verwendung von Benutzername und Passwort oder von einer Karte.
2.4 VPN-Produkte Es gibt viele Arten von VPN-Produkten, die VPN unterstützen, darunter Firewalls mit VPN-Funktion, Router mit VPN-Funktion, dedizierte VPN-Geräte, Software-VPN-Systeme usw. Nutzer, die VPN verwenden, können die VPN-Produkte entsprechend ihren eigenen Gegebenheiten auswählen. Generell sollten Sie bei der Auswahl eines VPN-Produkts vor allem die Leistung in folgenden Bereichen prüfen: ob es eine Firewall integriert; die maximale Anzahl der Verbindungen, die es unterstützen kann; die Anforderungen des VPN-Systems an die Clients; sowie die Netzwerkverwaltungsfunktionen.
Schlüsselwörter: Gateway für das Internet der Dinge
