移动ipv4中为什么采用隧道技术

为创建隧道，隧道的客户机和服务器双方必须使用相同的隧道协议。隧道技术可分别以第2层或第3层隧道协议为基础。第2层隧道协议对应于OSI模型的数据链路层，使用帧作为数据交换单位。PPTP（点对点隧道协议）、L2TP（第二层隧道协议）和L2F（第2层转发协议）都属于第2层隧道协议，是将用户数据封装在点对点协议（PPP）帧中通过互联网发送。第3层隧道协议对应于OSI模型的网络层，使用包作为数据交换单位。IPIP（IP over IP）以及IPSec隧道模式属于第3层隧道协议，是将IP包封装在附加的IP包头中，通过IP网络传送。无论哪种隧道协议都是由传输的载体、不同的封装格式以及用户数据包组成的。它们的本质区别在于，用户的数据包是被封装在哪种数据包中在隧道中传输。

PPTP协议

PPTP（Point to Point Tunneling Protocol）提供PPTP客户机和PPTP服务器之间的加密通信。PPTP客户机是指运行了该协议的PC机，如启动该协议的Windows95/98；PPTP服务器是指运行该协议的服务器，如启动该协议的WindowsNT服务器。PPTP是PPP协议的一种扩展。它提供了一种在互联网上建立多协议的安全虚拟专用网（VPN）的通信方式。远端用户能够透过任何支持PPTP的ISP访问公司的专用网。

通过PPTP，客户可采用拨号方式接入公用IP网。拨号用户首先按常规方式拨到ISP的接入服务器（NAS），建立PPP连接；在此基础上，用户进行二次拨号建立到PPTP服务器的连接，该连接称为PPTP隧道，实质上是基于IP协议的另一个PPP连接，其中的IP包可以封装多种协议数据，包括TCP/IP、IPX和NetBEUI。PPTP采用了基于RSA公司RC4的数据加密方法，保证了虚拟连接通道的安全。对于直接连到互联网的用户则不需要PPP的拨号连接，可以直接与PPTP服务器建立虚拟通道。PPTP把建立隧道的主动权交给了用户，但用户需要在其PC机上配置PPTP，这样做既增加了用户的工作量，又会给网络带来隐患。另外，PPTP只支持IP作为传输协议。

转发协议

L2F(Layer Two Forwarding protocol )是由Cisco公司提出的可以在多种介质，如ATM、帧中继、IP网上建立多协议的安全虚拟专用网的通信。远端用户能通过任何拨号方式接入公用IP网，首先按常规方式拨到ISP的接入服务器（NAS），建立PPP连接；NAS根据用户名等信息，建立直达HGW服务器的第二重连接。在这种情况下，隧道的配置和建立对用户是完全透明的。其体系结构见图1。

隧道协议

L2TP介绍

L2TP（Layer Two Tunneling Protocol）结合了L2F和PPTP的优点，允许用户从客户端或访问服务器端建立VPN连接。L2TP是把链路层的PPP帧装入公用网络设施，如IP、ATM、帧中继中进行隧道传输的封装协议。其体系结构见图1。

Cisco、Ascend、Microsoft和RedBack公司的专家们在修改了十几个版本后，终于在1999年8月公布了L2TP的标准RFC2661。现用户拨号访问Internet时，必须使用IP协议，并且其动态得到的IP地址也是合法的。L2TP的好处在于支持多种协议，用户可以保留原有的IPX、Appletalk等协议或公司原有的IP地址。L2TP还解决了多个PPP链路的捆绑问题，PPP链路捆绑要求其成员均指向同一个NAS，L2TP则允许在物理上连接到不同NAS的PPP链路，在逻辑上的终点为同一个物理设备。L2TP扩展了PPP连接，在传统的方式中用户通过模拟电话线或ISDN/ADSL与网络访问服务器建立一个第2层的连接，并在其上运行PPP，第2层连接的终点和PPP会话的终点均设在同一个设备上(如NAS)。L2TP作为PPP的扩充提供了更强大的功能，包括允许第2层连接的终点和PPP会话的终点分别设在不同的设备上。

L2TP主要由LAC(L2TP Access Concentrator)和LNS(L2TP Network Server)构成。LAC支持客户端的L2TP，发起呼叫，接收呼叫和建立隧道；LNS是所有隧道的终点。在传统的PPP连接中，用户拨号连接的终点是LAC，而L2TP能把PPP协议的终点延伸到LNS。

L2TP的建立过程

1.用户通过公用电话网或ISDN拨号呼叫本地接入服务器LAC；LAC接受呼叫并进行基本的识别过程，这一过程可以采用几种标准，如域名、呼叫线路识别(CLID)或拨号ID业务(DNIS)等。

2.当用户被确认为合法企业用户时，就建立一个通向LNS的拨号VPN隧道。

3.企业内部的安全服务器如TACACS+、RADIUS对拨号用户进行验证。

4.LNS与远程用户交换PPP信息，分配IP地址。LNS可采用企业专用地址(未注册的IP地址)或服务提供商提供的地址空间分配IP地址。因为内部源IP地址与目的地IP地址实际上都通过服务提供商的IP网络在PPP信息包内传送，企业专用地址对提供者的网络是透明的。

5.端到端的数据从拨号用户传到LNS。

在实际应用中，LAC将拨号用户的PPP帧封装后，传送到LNS，后者去掉封装包头，取出PPP帧，再去掉PPP帧头，最后获得网络层数据包。

L2TP方式给服务提供商和用户带来了许多方便。用户不需要在PC板上安装专门的客户端软件，企业网可以使用未注册的IP地址，并在本地管理认证数据库，从而降低了应用成本和培训维护费用。

与PPTP和L2F相比，L2TP的优点在于提供了差错和流量控制；L2TP使用UDP封装和传送PPP帧。面向无连接的UDP无法保证网络数据的可靠传输，L2TP使用Nr（下一个希望接受的信息序列号）和Ns（当前发送的数据包序列号）字段进行流量和差错控制。双方通过序列号来确定数据包的顺序和缓冲区，一旦丢失数据，根据序列号可以进行重发。

作为PPP的扩展协议，L2TP支持标准的安全特性CHAP和PAP，可以进行用户身份认证。L2TP定义了控制包的加密传输，每个被建立的隧道分别生成一个独一无二的随机钥匙，以便对付欺骗性的攻击，但是它对传输中的数据并不加密。

L2TP(Layer 2 Tunneling Protocol) 第二层隧道协议。该协议是工业标准的Internet隧道协议。

LAC （L2TP Access Concentrator L2TP访问集中器） 是附属在交换机网络中具有PPP端系统和L2TP协议处理能力的设备。LAC一般是一个网络接入服务器NAS（Network Access Server），主要用于通过PSTN/ISDN网络为用户提供接入服务。

LNS （L2TP Network Server L2TP网络服务器） 是PPP端系统上用于处理L2TP协议服务器端部分的设备。

VPDN (virtual Private Dial Network，虚拟私有拨号网） 指利用公共网络（如ISDN,PSDN）的编号功能及接入网来实现虚拟专用网。

（1）PC机和LNS直连

PC机的报文在PPP内网环境中发送到LAC，由LAC封装L2TP，再通过外网的报文正常转发给LNS的报文封装过程。

LAC和LNS之间存在两种连接，隧道连接（一对LAC和LNS之间可以有多个L2TP隧道）和会话连接（复用在隧道连接之上，用于表示承载在隧道连接中的每个PPP会话进程）

隧道由一个控制连接和一个或多个会话连接组成。会话必须在隧道建立（包括身份保护、L2TP版本、帧类型、硬件传输类型等信息的交换）成功之后进行，每个会话连接对应于LAC和LNS之间的一个PPP数据流。控制消息和PPP数据报文都在隧道上传输。

L2TP使用Hello报文来检测隧道的连通性。LAC和LNS定时向对端发送Hello报文，若在一段时间内未收到Hello报文的应答，该隧道连接将被断开。

L2TP报文头中包含隧道标识符（Tunnel ID）和会话标识符（Session ID）信息，用来标识不同的隧道和会话。隧道标识相同、会话标识不同的报文将被复用在一个隧道上，报文头中的隧道标识符与会话标识符由对端分配。

L2TP是数据链路层协议，报文分为数据消息和控制消息。数据消息用PPP帧，该帧作为L2TP报文的数据区，L2TP不保证数据消息的可靠投递，若报文丢失，不予重传，不支持对数据消息的流量控制和拥塞控制。

控制消息用以建立、维护和终止控制连接及会话，L2TP确保其可靠投递，并支持对控制消息的流量控制和拥塞控制。

通常，L2TP会和IPSec结合使用，IPSec提供加密功能，此时数据封装形式为：

L2TP vs PPTP

（1）PPTP要求互联网络为IP网络，L2TP只要求隧道媒介提供面向数据包的点对点连接。L2TP可以在IP（使用UDP），帧中继永久虚拟电路，ATM 虚拟电路网络上使用

（2）PPTP只能在两端点之间建立单一隧道，L2TP支持在两端点见使用多隧道。使用L2TP，用户可以针对不同的服务质量创建不同的隧道

（3）L2TP可以提供包头压缩。当压缩包头时，系统开销占用4个字节，而PPTP协议要用6个字节

（4）PPTP依靠MPPE提供加密服务，而L2TP依靠IPSec提供加密服务

---