虚拟专用网络技术在计算机网络信息安全中的实践分析

2023-02-26杨安雷

信息记录材料 2023年10期

杨安雷

（龙港市职业中等专业学校浙江龙港 325000）

0 引言

随着计算机网络的快速发展和广泛应用，信息安全问题日益突出。在互联网环境下，各种网络攻击和数据泄露事件频繁发生，对个人、组织和企业的信息资产造成了严重威胁。为了解决这一问题，人们提出了多种计算机网络信息安全技术，其中虚拟专用网络技术（virtual private network，VPN）作为一种重要的安全手段备受关注。

1 虚拟专用网络技术及其特性

1.1 VPN 技术

VPN 技术是一种基于加密隧道技术的安全通信解决方案。它通过在公共网络上创建一条安全、私密的通信通道，将远程用户、分支机构和合作伙伴等多个网络实体连接在一起，实现安全可靠的数据传输和通信。虚拟专用网络技术的核心思想是利用加密和隧道技术，将用户的数据进行加密封装，并在公共网络中传输，使得数据在传输过程中免受窃听、篡改和伪装等安全威胁的影响［1］。

1.2 虚拟专用网络技术的主要特性及优势

虚拟专用网络技术具有多个主要特性和优势，使其成为计算机网络信息安全领域的重要工具。第一，虚拟专用网络技术提供了安全性和隐私保护。通过使用强大的加密算法和安全协议，它能够保护数据在传输过程中的机密性，有效防止信息被窃听、篡改或伪装。第二，虚拟专用网络技术具备灵活性和可扩展性。它可以在各种网络环境中部署，支持不同类型的网络设备和操作系统，并能够与现有的网络基础设施和安全系统无缝集成。这种灵活性使得虚拟专用网络技术能够适应不同规模和需求的网络架构。第三，虚拟专用网络技术还具有远程访问和协同工作的功能。它允许用户通过互联网安全地远程连接到企业内部网络，实现远程办公和资源共享，提高工作效率和灵活性。第四，虚拟专用网络技术在成本方面也具有优势。相对于传统的专用线路或私有网络，它能够提供更经济的解决方案，减少了网络建设和维护的成本。

虚拟专用网络技术的主要特性和优势使其成为保护敏感数据和实现安全通信的理想选择，被广泛应用于企业、组织和个人用户的计算机网络中［2］。

2 虚拟专用网络技术在计算机网络信息安全中的技术手段

2.1 密钥管理技术

2.1.1 ISAKMP 密钥交换协议

安全关联密钥交换协议（internet security association and key management protocol， ISAKMP）是一种在虚拟专用网络技术中广泛应用的安全协议。它主要用于实现虚拟专用网络中的密钥交换和安全关联的管理。 ISAKMP 协议通过建立安全关联，确保通信双方能够安全地进行密钥交换和数据传输。

ISAKMP 协议具有多个关键特性和功能［3］。首先，它提供了灵活的密钥交换机制，可以根据具体的安全需求选择合适的密钥交换算法，如Diffie-Hellman 密钥交换。其次，ISAKMP 协议支持多种身份验证方法，包括预共享密钥、数字证书和公钥基础设施（public key infrastructure，PKI）等，确保通信双方的身份可信且安全。最后，ISAKMP 协议提供了可靠的安全协商过程，确保密钥交换的完整性和机密性。通过使用ISAKMP 协议，虚拟专用网络能够实现安全的密钥管理和建立安全关联，其为虚拟专用网络中的其他安全协议（如互联网安全协议internet protocol security，IPSec）提供了必要的密钥材料，并确保通信双方之间的密钥协商和管理的安全性。 ISAKMP 协议的设计和实现使得虚拟专用网络能够有效抵御各种安全威胁，如中间人攻击和密钥泄露等。

2.1.2 SKIP 技术

SKIP（simple key-management for internet protocol）技术是一种在VPN 中使用的密钥管理技术，它旨在简化密钥的生成、交换和管理过程。 SKIP 技术通过使用一种称为“SKIP-Next-Generation”的协议来实现安全的密钥管理。这种协议结合了公钥密码学和对称密钥密码学的优势，为VPN 提供了高度安全和高效的密钥管理解决方案。

SKIP 技术的主要特点之一是它的可扩展性和灵活性。它可以适应不同规模和复杂度的网络环境，支持多种密钥交换和管理方式。 SKIP 技术还采用了一种称为“skipchains”的数据结构来管理和验证网络中的各种密钥和证书，确保其完整性和一致性。另一个重要特点是SKIP 技术的安全性。它使用公钥密码学来实现安全的密钥交换和身份验证，确保通信双方的身份是可信的。同时，SKIP 技术还利用对称密钥密码学提供了高效的数据加密和解密功能，保护数据在传输过程中的机密性和完整性。

SKIP 技术的应用使得虚拟专用网络能够更加简化和安全地管理密钥。它通过减少手动密钥管理的复杂性和错误性，提高了VPN 的可用性和安全性。 SKIP 技术的高效性和灵活性使得它成为构建大规模VPN 和安全网络的理想选择，为企业和组织提供了可靠的数据传输和通信保障。

2.2 身份验证技术

身份验证技术在VPN 中起着至关重要的作用，用于确认用户或设备的身份并确保只有经过授权的用户能够访问网络资源。虚拟专用网络中的身份验证技术采用多种方法，包括密码验证、数字证书、双因素身份验证等［4］。

（1）密码验证：用户通过提供正确的用户名和密码进行身份验证，系统会验证输入的凭据是否与已存储的凭据匹配。这种方式简单且易于实施，但也容易受到密码猜测和密码泄露等风险。

（2）数字证书：数字证书基于公钥基础设施（PKI），通过使用加密算法和数字签名来验证证书的真实性。用户通过提供自己的数字证书，服务器可以验证其身份，并确保通信的机密性和完整性。

（3）双因素身份验证技术：结合两种或多种不同的身份验证因素，如密码、智能卡、指纹或虹膜扫描等。这种方法提供了更高的安全性，因为攻击者需要同时掌握多个因素才能通过身份验证。身份验证技术在虚拟专用网络中的应用确保了网络资源的安全性和可信度，其可以防止未经授权的访问和数据泄露，确保只有经过身份验证的用户能够访问敏感信息和资源。虚拟专用网络中的身份验证技术在企业和个人用户中得到广泛应用，为网络安全提供了重要保障。

2.3 隧道技术

隧道技术是VPN 中的一项重要技术，用于在公共网络上创建安全的通信隧道，将数据包进行加密和封装，以保护数据在传输过程中的机密性和完整性。隧道技术通过在原始数据包的头部添加额外的隧道头信息，将数据包封装在另一个网络协议的数据包中进行传输。

隧道技术具有多个关键特性和优势。第一，通过加密和封装数据包，隧道技术能够防止数据被窃听、篡改或伪装，确保数据在公共网络上的传输是安全可靠的。第二，隧道技术提供了跨网络的连接性和扩展性。它可以在不同的网络环境中部署，将分散的网络连接在一起，构建统一的虚拟网络。这种连接性和扩展性使得隧道技术成为远程办公、分支机构互联和移动用户接入等场景的理想选择。第三，隧道技术的透明性。对于用户来说，使用隧道技术后，网络连接的细节和底层协议的复杂性被屏蔽，用户只需关注数据的安全和可靠传输。第四，隧道技术还具备灵活性和互操作性，可以与各种网络设备和协议无缝集成，为不同类型的网络提供安全通信的解决方案。

隧道技术在计算机网络信息安全中的实践空间广泛，其被广泛应用于企业网络、远程访问、移动通信等领域，为用户提供安全的数据传输和访问。隧道技术的出现和应用使得虚拟专用网络能够实现安全的远程连接和资源共享，加强了网络的可用性和保密性。

2.4 数据加密技术

数据加密技术是VPN 中关键的安全技术之一，用于保护数据在传输和存储过程中的机密性。数据加密技术通过使用加密算法将原始数据转化为密文，只有具有正确密钥的授权用户才能解密并获取原始数据。

数据加密技术具有多个重要特性和优势。第一，它提供了强大的数据保护能力。首先通过加密数据，即使在数据被截获或未经授权访问时，也很难破解密文并获取明文数据。其次，数据加密技术可以防止数据篡改和伪造。加密后的数据在传输过程中，即使被修改，也会失去完整性，因为解密后的数据与原始数据不一致。第二，数据加密技术的灵活性。它支持多种加密算法和密钥长度，可以根据具体的安全需求选择合适的加密方案。第三，数据加密技术可以在各种网络和应用场景中应用，包括虚拟专用网络、电子邮件、文件传输等，为数据的安全传输和存储提供保障。数据加密技术在计算机网络信息安全中的实践空间广泛。在虚拟专用网络中，数据加密技术能够有效地保护敏感数据和隐私信息，防止数据泄露和未经授权的访问。它在企业和个人用户中得到广泛应用，为网络通信和数据存储提供了重要的保护措施。

3 虚拟专用网络技术在计算机网络信息安全中的应用实践范畴

3.1 实现用户远程控制与协同配合的需求

随着现代工作环境的变化和全球化趋势的增强，越来越多的企业和组织需要远程访问和协同工作的能力［5］。VPN 通过提供安全的远程连接，满足了用户远程控制和协同配合的需求。

远程控制允许用户从任何地点通过VPN 连接到公司或组织的网络，并实现对资源和系统的远程访问和控制。用户可以通过VPN 安全地远程登录到公司内部的服务器、桌面计算机或其他设备，就像在办公室内一样进行工作和操作。这种远程控制的能力极大地提高了工作的灵活性和效率，使得用户可以随时随地进行工作。协同配合是指多个用户在不同地点通过VPN 连接到同一个虚拟网络中，并实现共享资源、文件和实时协作。通过VPN，用户可以在安全的网络环境中共享文件和访问共享文件夹、数据库、应用程序等，实现协同工作和团队合作。无论用户身处何地，都能够实时交流、共享信息和协同完成任务，提高工作效率和团队协作能力。实现用户远程控制与协同配合的需求对于现代企业和组织来说至关重要。

VPN 提供了安全的远程访问和通信通道，使得用户能够远程控制和管理网络资源，并实现与团队成员的协同工作。它大大提升了工作的灵活性、效率和生产力，为企业和组织带来了诸多便利和竞争优势。通过虚拟专用网络可以实现用户远程控制与协同配合的需求，为现代工作环境提供了强大的支持。通过VPN，用户可以远程访问和控制网络资源，并与团队成员进行实时协作，提高工作效率和团队合作能力。这种远程控制和协同配合的能力使得企业和组织能够适应变化的工作模式和全球化业务需求。

3.2 实现员工与企业之间的有效连接

实现员工与企业之间的有效连接是VPN 在计算机网络信息安全中的重要应用之一。在现代企业中，员工往往分布在不同的地理位置，有的可能在分支机构工作，有的可能在家办公，甚至有的可能是远程工作者。 VPN 通过提供安全的远程连接，实现了员工与企业之间的无缝连接和通信。通过VPN，员工可以远程登录到企业内部的网络，并获得与办公室环境相同的网络访问权限。他们可以访问内部资源、共享文件、使用企业应用程序，就像身处办公室一样。这种有效连接使得员工可以随时随地进行工作，并享受到与办公室相同的便利和资源。

虚拟专用网络在实现员工与企业之间的有效连接方面具有多重优势。首先，它提供了安全的通信通道。通过加密和隧道技术，VPN 确保员工与企业之间的数据传输是加密的，防止数据被窃听和篡改。其次，VPN 提供了灵活的网络接入方式。员工可以使用各种设备（如笔记本电脑、智能手机、平板电脑）通过VPN 连接到企业网络，无论他们身处何地，都能够与企业保持连接。

通过实现员工与企业之间的有效连接，VPN 为企业带来了多重好处。首先，它提高了员工的工作灵活性和生产力。员工可以根据自己的时间和地点灵活安排工作，提高工作效率和满意度。其次，VPN 加强了企业的业务连续性和响应能力。即使在灾难情况下，员工仍然能够远程访问企业网络，继续工作，确保业务的正常运行。因此，虚拟专用网络通过实现员工与企业之间的有效连接，提供了安全、灵活和高效的远程访问解决方案。它允许员工在任何地点与企业网络保持连接，实现资源共享、协同工作和远程管理。这种有效连接为企业带来了许多优势，提高了员工的工作灵活性和生产力，并增强了企业的业务连续性和响应能力。

3.3 实现企业与合作伙伴之间的有效连接

VPN 技术在计算机网络信息安全中的应用范畴之一是实现企业与合作伙伴之间的有效连接。在现代商业环境中，企业通常需要与合作伙伴进行频繁的数据交换、共享资源和协同工作。 VPN 技术通过提供安全的连接，使得企业可以与合作伙伴建立虚拟专用网络，实现安全、可靠的数据传输和协作。通过VPN 连接，企业和合作伙伴可以共享敏感数据和机密信息，而无需担心数据泄露或被未授权访问。

VPN 采用加密技术，将数据加密后传输，确保数据在传输过程中的机密性和完整性。此外，VPN 还提供了灵活的网络接入方式，使得企业和合作伙伴可以通过各种设备（如笔记本电脑、智能手机、平板电脑）连接到虚拟专用网络，无论身处何地，都能够与合作伙伴保持连接。

4 结语

综上所述，VPN 技术在计算机网络信息安全中具有重要的实践价值。通过VPN，研究人员可以实现远程控制、协同配合、员工与企业的有效连接以及企业与合作伙伴之间的安全连接。 VPN 的特性和技术手段如密钥管理、身份验证、隧道和数据加密等都为网络通信和数据传输提供了安全保障。在现代商业环境中，VPN 的实践空间广泛，可以提高工作效率、加强信息安全、促进团队合作和跨地域网络互联。因此，VPN 技术在计算机网络信息安全中的应用将继续发挥重要作用，为各个领域的组织和用户提供可靠的网络保护和便捷的通信方式。